用于起动机动车辆发动机的方法以及用于控制机动车辆发动机的发动机控制单元

摘要

提出了一种用于起动机动车辆发动机的方法，该方法包括以下步骤：测量该机动车辆发动机的发动机轴的转速曲线，确定期望在机动车辆发动机的下一个点火的汽缸的一个做功冲程之后出现的发动机轴的估算转速，对该估算转速与减振器的共振转速范围进行比较，该减振器尤其被配置成一个双质量飞轮，其中，在该共振转速范围内在该减振器中发生了共振，并且在该估算转速处于该共振转速范围内时，改变用于将待引入流体(尤其是燃料和/或燃料/空气混合物)引入(尤其是吸入和/或喷入)汽缸的引入参数和/或改变汽缸的点火时间，其结果是，在改变之后，采用在此时为汽缸设置的喷入参数以及在此时设置的点火时间，所期望的估算转速处于该共振转速范围之外。通过基于测得的转速曲线的预测而确定估算转速，可防止当前转速停留在该共振转速范围内，并且可确保在汽缸的做功冲程过程中快速通过该共振转速范围，从而准许机动车辆的传动系中的共振的低发生率，并且同时在机动车辆发动机起动时可迅速达到怠速转速。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于起动机动车辆发动机的方法以及一种用于控制机 动车辆发动机的发动机控制单元，借助于其可以在发动机起动过程中对机 动车辆发动机进行控制。

背景技术

被配置成内燃发动机的机动车辆发动机可以经由其曲轴而与用于减弱 扭转振动的双质量飞轮相连接。该双质量飞轮具有一个主质量体，该主质 量体与该曲轴连接并由经由一根弹簧与一个副质量体连接，其中该副质量 体可经由离合器而与机动车辆变速器的变速器输入轴联接。该双质量飞轮 具有一种共振频率，该共振频率通常是由于振动共振而尤其是在发生高负 载的低转速下在传动系中出现的。

DE19724921A1披露了当采用电启动器起动机动车辆发动机时检测 曲轴的转速，准许该机动车辆发动机仅在通过双质量飞轮的共振转速范围 时被起动。

DE102011115970A1披露了对阈转速以下的曲轴的当前转速曲线进 行分析，并且在检测到双质量飞轮的共振的情况下关闭对机动车辆发动机 汽缸的燃料供应。

对于减少机动车辆传动系中的共振的发生并且同时在机动车辆发动机 起动时快速达到怠速转速具有持续的需求。

发明内容

本发明的目的是披露准许机动车辆传动系中的共振的低发生率并且同 时在机动车辆发动机起动时可迅速达到怠速转速的措施。

根据本发明，这一目的是通过根据本发明的一种方法以及通过根据本 发明的一种发动机控制单元来实现的。在以下的说明中指明了本发明的优 选改进，这些改进可以各自单独地或组合地呈现本发明的一个方面。

根据本发明，提供了一种用于起动机动车辆发动机的方法，该方法包 括以下步骤：测量该机动车辆发动机的发动机轴的转速曲线，确定期望在 机动车辆发动机的下一个点火的汽缸的一个做功冲程之后出现的发动机轴 的估算转速，对该估算转速与减振器的共振转速范围进行比较，该减振器 尤其被配置成一个双质量飞轮，其中，在该共振转速范围内在该减振器中 发生了共振，并且在该估算转速处于该共振转速范围内时，改变用于将待 引入流体(尤其是燃料和/或燃料/空气混合物)引入(尤其是吸入和/或喷入) 汽缸的引入参数和/或改变汽缸的点火时间，其结果是，在改变之后，采用 在此时为汽缸设置的喷入参数以及在此时设置的点火时间，所期望的估算 转速处于该共振转速范围之外。

在该机动车辆发动机的起动阶段，尤其是在达到怠速转速之前，该发 动机轴的转速通过该共振转速范围。由于这个原因，期望尽可能快速地穿 过该共振转速范围。以足够高的采样率确定该发动机轴的转速曲线，其结 果是，该转速曲线可被容易地分成基本上持续上升的额定转速和在额定转 速周围振荡的振动的转速曲线。这些振荡式振动可由机动车辆发动机的发 动机布置所导致，并且可由汽缸的发动机相关的燃烧引起的不规则性所导 致。其结果是，在不久的将来很有可能在已经测得的发动机轴的转速曲线 的基础上预测发动机轴的估算转速。另外，应用是采用以下实现的：在汽 缸的一个做功冲程中，发动机轴的加速度可以处于最大值，并且转速变化 特别强烈，而在冲程变化的过程中，在汽缸的死点处，转速实质上是基本 不变的。借助于该方法，有可能确保在做功冲程结束时，当转速变化到较 小的程度或完全不改变时，转速处于共振转速范围之外。如果通过了该共 振转速范围，做功冲程的起点处的当前转速可刚好位于该共振转速范围的 下界之前或者在其附近，其结果是，在该做功冲程中，当该发动机轴的加 速度处于最大值时，转速特别强烈地增大，其结果是，在此做功冲程之后， 或者任选地在最小可能数量的另外的做功冲程之后，转速位于共振转速范 围之外。其结果是，可以特别快速地通过共振转速范围和/或可以避免出现 启动失败。另外，其结果是特别少量的功率被消散到扭振减振器中，其结 果是达到了传动系的高效率水平。在做功冲程结束时的转速优选地高于共 振转速范围。由于这个原因，例如在达到共振转速范围之前，有可能通过 改变这些引入参数和/或点火时间而稍微使机动车辆发动机的功率得到节 流，其结果是，刚好没有达到该共振转速范围，并且仅在随后的做功冲程 中通过该共振转速范围。如果随后通过该共振转速范围，有可能通过改变 这些引入参数和/或点火时间来另外地或可替代地稍微增加机动车辆发动机 的功率，其结果是，在一个做功冲程或最小可能数量的做功冲程中可以特 别快速地通过该共振转速范围。由于这个原因，不需要关闭汽缸和/或中断 燃料供应。反而，在该起动过程中，优选地可持续地和/或无需机动车辆发 动机中断即可输出扭矩，以便能够相应地快速达到怠速转速。通过基于测 得的转速曲线的预测而确定估算转速，有可能防止当前转速停留在该共振 转速范围内并在汽缸的做功冲程程中快速通过该共振转速范围，其结果是 可能得到机动车辆的传动系中的共振的低发生率，并且同时在机动车辆发 动机起动时可迅速达到怠速转速。

例如通过选择转速(尤其是尽可能接近该估算转速的转速)，可适配这 些引入参数和/或点火时间刚好处于该共振转速范围之外，尤其是该共振转 速范围界限处的极限转速，任选地加上预定义的安全余量，并且对达到此 转速所需的汽缸功率进行计算，并且对用于达到此汽缸功率的引入参数和/ 或点火时间进行选择。各汽缸尤其是可以具有电激活阀，其结果是可以容 易地改变打开和/或关闭各阀(尤其是进气阀)的时间。因此可以避免用于 激活这些阀的凸轮轴的旋转位置的复杂适应。由于这个原因，特别有可能 的是，在机动车辆发动机的不同汽缸处出现导致不同的机械功率水平的不 同的外围情况。根据传动系的振动行为以及预定义的共振转速范围的大小， 可能的情况是，在单个做功冲程中通过该共振转速范围是不可能的或是不 实际的。在这种情况下，各汽缸(尤其是遵循点火时序的汽缸)具有尽可 能高的功率水平，其结果是，能比一个做功冲程更为快速地相应通过该共 振转速范围。该传动系的质量惯性以及与其相关联的固有阻尼通常足以避 免该共振转速范围内的危险的高振幅。可以通过迅速通过该共振转速范围 而避免共振的过度放大。

特别地，该方法适用于对跑车的机动车辆发动机进行起动。在跑车的 机动车辆发动机被配置成运动式发动机的情况下，该传动系需要非常低的 质量惯性力矩，其结果是，该运动式发动机的运动部件也是非常轻的。扭 振减振器的弹簧质量系统的这种低惯性质量以及相关联的低阻尼的结果 是，可能有特别强的共振，并且可以通过该方法避免这种共振。尤其是在 四缸发动机以及由此导致的大约180°的点火间隔中，可在该扭振减振器中 发生大的振荡摆角，并且可产生大振幅的共振。即使在低固有阻尼的情况 下，也可避免共振，其结果是，跑车的传动系可能具有舒适的且低应力的 起动性质、高加速能力和高效率水平。

特别地，确定估算转速以及必要时进行的改变引入参数和/或点火时间 是在该汽缸的最近一个做功冲程之后发生的，尤其是在排气冲程期间发生 的。其结果是，可以在一个时间段(其中，还未设定阀)内确定下一个做 功冲程的估算转速，用以进行燃料、空气和/或燃料/空气混合物的吸入或喷 入。在引入参数和/或点火时间有待被改变的估算转速的确定的过程中，显 然仍然可以在下一个做功冲程的合适时间考虑相应的改变。这使其不必确 定再下一个做功冲程的估算值。

优选地可通过转速曲线的外推法来确定估算转速，其中，尤其是该转 速曲线的外推要考虑包括该汽缸的最近四个冲程的转速曲线的至少一个时 段。其结果是，在确定该估算值时可考虑其他汽缸的影响以及所得到的发 动机轴的加速度。与额定转速的单纯线性外推法相比，可以提高估算值的 准确性。

当改变这些引入参数时，特别优选的是改变引入起始时间、引入结束 时间、引入时长、引入流体的引入量和/或要被引入的引入流体的组分，尤 其是燃料/空气比。其结果是，汽缸产生的机械功率可以容易地适应并根据 状态降低或升高，以便能够迅速地通过该共振转速范围。

特别地，对该机动车辆发动机的至少两个不同的汽缸进行检查，优选 地是对所有汽缸进行检查。也就是说，该方法不能只是相似地应用于一个 汽缸，而是相似地用于所有汽缸。其结果是，使其可能可靠地避免以下情 况：尽管防止了在一个汽缸中转速停留在该共振转速范围内，其不能在另 一个汽缸中实现。

优选地，对用于起动该机动车辆发动机的起动信号进行检测，随后确 定准备第一个点火的汽缸，其中，首先对准备第一个点火的汽缸进行检查。 如果出现了起动信号，首先由电启动器对该发动机轴进行加速。在此时间 段，有可能在该方法中通过测量转速曲线以及该发动机轴的角位置来确定 哪个汽缸是首先起动的以及哪个汽缸是首先检查的。在适当情况下，后续 的准备通过该方法进行检查的汽缸是由这些汽缸的点火时序自动决定的。 由于这个原因，另外有可能考虑，在基于转速曲线的外推、由电启动器导 致的汽缸的点火之前，基本上没有可为各个汽缸外推的足够精确的有效估 算值。

特别优选地是，在该汽缸的和/或预定义最大数量的被检汽缸的预定义 最大数量的冲程次数之后该方法结束。即使实际上会通过该共振转速范围， 该方法仍可保持有效而用以防止在该转速曲线掉落到局部基点上的情况下 使该转速保持在该共振转速范围内，例如在汽缸的压缩冲程和/或点火失败 期间。然而，当达到预定义的最大数目时，可以可靠地通过该共振转速范 围，其结果是，即使没有达到该怠速转速，该方法也可以失活。

特别地，仅在检测到用于起动该机动车辆发动机的起动信号之后才开 始该方法。因此，仅在该机动车辆发动机起动之后，例如在冷起动的情况 下、在热起动的情况下和/或在起动/停止的情况下，才应用该方法以及与其 相关联的计算支出。另外，这使其有可能防止该方法在该机动车辆发动机 的正常操作过程中无意中取代了另一个发动机控制策略。

本发明还涉及一种用于控制机动车辆发动机的发动机控制单元，尤其 是用于执行该方法的发动机控制单元，该发动机控制单元可如以上所述来 实施和发展，具有一个测量装置，该测量装置用于对机动车辆发动机的发 动机轴的转速曲线进行测量；一个计算单元，该计算单元用于确定该发动 机轴的估算转速，预期估算转速是在该机动车辆发动机的下一个点火的汽 缸的一个做功冲程之后出现的；一个比较器单元，该比较器单元用于对该 估算转速与减振器的共振转速范围进行比较，该减振器尤其被配置成双质 量飞轮，其中，该减振器的共振发生在该共振转速范围内；以及一个控制 单元，在该估算转速处于该共振转速范围之内的情况下，该控制单元改变 用于将待引入流体(尤其是燃料和/或燃料/空气混合物)引入(尤其是吸入 和/或喷入)汽缸的引入参数和/或改变汽缸的点火时间，其结果是，在改变 之后，采用在此时为汽缸设置的喷入参数以及在此时设置的点火时间，所 期望的估算转速处于该共振转速范围之外。通过基于测得的发动机控制单 元的转速曲线的预测而确定估算转速，可防止当前转速停留在该共振转速 范围内，并且可以在汽缸的做功冲程中实现快速通过该共振转速范围，其 结果是，可能得到机动车辆的传动系中的共振的低发生率，并且同时在机 动车辆发动机起动时可迅速达到怠速转速。

本发明还涉及一种用于驱动机动车辆的机动车辆发动机，该机动车辆 发动机具有一个用于导出扭矩的发动机轴；至少一个汽缸，尤其是四个汽 缸，用于通过使被引入的流体燃烧而产生扭矩，该扭矩经由该发动机轴被 导出；以及一个发动机控制单元，如上所述而被实施和发展，该发动机控 制单元用于根据该发动机轴的转速曲线而影响各汽缸的引入参数和/或点火 时间。通过基于测得的发动机控制单元的转速曲线的预测而确定估算转速， 可防止当前转速停留在该共振转速范围内，并且在汽缸的做功冲程中可以 实现快速通过该共振转速范围，其结果是，可能得到机动车辆的传动系中 的共振的低发生率，并且同时在机动车辆发动机起动时可迅速达到怠速转 速。

附图说明

以下参考附图并且基于一个优选的示例性实施例以举例方式来解释本 发明，其中以下所展示的这些特征可以单独地或者组合地形成本发明的一 个方面。在附图中：

图1示出了用于起动机动车辆发动机的方法的示意性流程图。

具体实施方式

在图1展示的方法中，在第一步S1中，检查发动机起动是否完全存在。 如果不是这种情况，该方法是在第二步S2中结束的，或者甚至根本没有开 始。如果发动机起动存在，在第三步S3中，确定准备点火的第一汽缸，并 且将该汽缸要考虑的第一次点火的计数设为1。如有必要，在此还可以对从 该方法的先前应用中存储的值进行重写。在第四步S4中，设置对引入流体 进行引入(尤其是注入)的参数，并且定义该点火时间。由于这个原因， 这些值特别地可以是通常存在的标准值，其结果是，可对仍存储的不同值 进行重写。例如，其结果是，可以对与汽缸燃烧相关的这些参数进行初始 化。

在第五步S5中，注入燃料，并且点燃该汽缸中的燃料混合物。由于这 个原因，计数器增加，用以能够确定因为该发动机的起动而在该汽缸中发 生了多少次点火。随后，在第六步S6中，在该汽缸中发生点火之后，对该 机动车辆发动机的发动机轴的转速增加进行评估。其结果是，可以确定该 汽缸的做功冲程对该转速曲线的影响，并且可以确定在该做功冲程结束时 的下一次燃烧时该汽缸期望达到的估算转速。在第七步S7中，然后可以确 定所考虑的汽缸的引入参数和点火时间，其中，由于这个原因，可以根据 计数器的数值以及先前评估的转速增加值来确定该估算值，其结果是，考 虑该汽缸的做功冲程。必要时，这可以带来所存储的值的变化。如果该当 前转速足够远离共振转速范围，有可能这些设定值没有改变。随后，在第 八步S8中，检查是否达到了该汽缸的最大评估数，也就是说，该计数器已 经达到了其预定最大值。如果不是这种情况，该方法继续该第五步S5，并 且相应的步骤S5、S6、S7、S8反复进行，直至达到该最大值。如果达到最 大值，在第九步S9中，该方法结束。