DE10200016B4

DE10200016B4 - Verfahren und System zur Spülung eines Behälters für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb

Info

Publication number: DE10200016B4
Application number: DE10200016A
Authority: DE
Inventors: Jerry D. Tucson Robichaux; Stephen John Ann Arbor Kotre
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 2001-01-03
Filing date: 2002-01-02
Publication date: 2008-10-02
Anticipated expiration: 2022-01-03
Also published as: GB2372072A; GB2372072B; US20020083930A1; US6557534B2; JP3870091B2; JP2002276478A; CA2366477A1; DE10200016A1; GB0129893D0

Abstract

Verfahren zum Spülen eines Dampfbehälters in einem Fahrzeug mit Hybridantrieb umfassend einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor bei Leerlaufbedingungen des Fahrzeugs mit den Schritten:
Bestimmen, ob Leerlaufbedingungen des Fahrzeugs erfüllt sind;
Bestimmen, ob bei einem kürzlichen Fahrzyklus ein Spülvorgang ausgeführt worden ist;
Bestimmen des Drucks im Kraftstofftank;
Vergleichen des Drucks im Kraftstofftank mit einer abgleichbaren Druckstufe;
Bestimmen der Zeit seit dem letzten Spülvorgang;
Vergleichen der Zeit seit dem letzten Spülvorgang mit einer abgleichbaren Zeitstufe;
Starten des Verbrennungsmotors;
Spülen durch Öffnen eines Ventils zwischen dem Dampfbehälter und einem Ansaugkrümmer; und
Regeln einer Drosselklappenplatte über einen elektronischen Drosselklappenregler, um den Unterdruck im Ansaugkrümmer zu erhöhen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System, um einen Kraftstoffdampfbehälter in einem Fahrzeug mit Hybridantrieb bei Leerlaufbedingungen des Fahrzeugs zu spülen.
Es ist bekannt, den Verbrauch von fossilem Kraftstoff und Schadstoffe in Autos und anderen durch Verbrennungsmotore (ICE) angetriebenen Fahrzeugen zu reduzieren. Mit durch Elektromotore angetriebenen Fahrzeugen wurde versucht, dies zu realisieren. Elektrofahrzeuge haben jedoch eine beschränkte Reichweite und eine begrenzte Leistung und benötigen erhebliche Zeit, um ihre Batterien wieder aufzuladen. Eine alternative Lösung besteht darin, sowohl einen Verbrennungsmotor (ICE) als auch einen elektrischen Antriebsmotor in einem Fahrzeug zu kombinieren. Solche Fahrzeuge werden typischerweise als Fahrzeuge mit Hybridantrieb (HEV) bezeichnet ( US-Patent 5 343 970 ).
Das Fahrzeug mit Hybridantrieb ist in vielfältigen Ausführungen beschrieben worden. Viele HEV Patente offenbaren Systeme, bei denen eine Bedienperson benötigt wird, um zwischen einem elektrischen Betrieb und einem Betrieb mit Verbrennung zu wählen. In anderen Ausführungen treibt der Elektromotor eine Gruppe und der Verbrennungsmotor eine andere Gruppe von Rädern an.
In alternativer Ausführung hat ein Fahrzeug einen Reihen-Hybridantrieb („SHEV") mit einem Motor, typischerweise einen Verbrennungsmotor, der einen Generator antreibt. Der Generator wiederum liefert elektrischen Strom für eine Batterie und einen mit den Antriebsrädern des Fahrzeugs gekoppelten Motor. Zwischen dem Verbrennungsmotor und den Antriebsrädern gibt es keine mechanische Verbindung. Ein Fahrzeug mit Parallel-Hybridantrieb („PHEV") ist ein Fahrzeug mit einem Motor, meistens ein Verbrennungsmotor, einer Batterie und einem Elektromotor, die kombiniert sind, um ein Drehmoment zum Antrieb der Räder des Fahrzeugs zu erzeugen.
Ein Fahrzeug mit Parallel-/Reihen-Hybridantrieb („PSHEV") weist Eigenschaften von sowohl einem PHEV als auch einem SHEV auf. Das PSHEV ist auch bekannt als Ausführung mit einer Aufteilung des Drehmoments oder Leistung auf den Antriebsstrang. Hierbei wird das abgegebene Drehmoment des Verbrennungsmotors zum Teil auf die Antriebsräder und zum Teil auf einen elektrischen Generator abgegeben. Der elektrische Generator speist eine Batterie und einen Motor, der auch ein Ausgangsdrehmoment erzeugt. In dieser Ausführung kann das abgegebene Drehmoment von der einen Quelle oder gleichzeitig von beiden kommen. In dieser Ausführung kann selbst das Bremssystem des Fahrzeugs ein Drehmoment zum Antrieb des Generators liefern, um eine Ladung für die Batterie zu erzeugen.
Eine solche Kombination eines Verbrennungsmotors mit einem Elektromotor ist wünschenswert. Die Kombination schafft die Gelegenheit, den Verbrauch von Kraftstoff eines Verbrennungsmotors und Schadstoffe ohne nennenswerten Verlust an Leistung oder Reichweite des Fahrzeugs zu reduzieren.
Ein solches Fahrzeug muss weiter verbessert werden. Emissionen aus dem Auspuff erfordern eine feste Regelung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses (A/F). Die Regelung des A/F-Verhältnisses macht einen Sauerstoffsensor zur Messung der den Verbrennungsmotor nach der Verbrennung verlassenden Sauerstoffmenge erforderlich. Ein Regler überwacht anschließend die Sauerstoffniveaus und regelt die Menge von durch die Einspritzvorrichtungen bereitgestelltem Kraftstoff im Versuch, ein optimales A/F-Verhältnis zu erzeugen, wodurch unerwünschte Emissionen reduziert werden.
Die Regelung des A/F-Verhältnisses wird komplexer, wenn Kraftstoffdampf berücksichtigt wird. Kraftstoffdampf wird im Kraftstoffsystem, Tank und Leitungen, wegen der Wärme des Kraftstoffs erzeugt, wenn der Verbrennungsmotor bei seiner stabilisierten Betriebstemperatur läuft. Bei ungenauer Handhabung kann sich Dampf bilden, was einen Druckanstieg des Kraftstoffdampfes bis zu dem Punkt verursacht, wo der Dampf aus dem Kraftstoffsystem in die Atmosphäre als nicht gewollte Kraftstoffverdunstungen austreten kann. So wird typischerweise zwischen Kraftstofftank und Verbrennungsmotor ein Holzkohlebehälter installiert, um den Kraftstoffdampf zu sammeln. Mit der Zeit wird der Behälter voll und muss geleert oder gespült werden. Zum Spülen wird ein Ventil zur zentralen Dampfsteuerung (VMV) durch einen VMV-Regler gesteuert geöffnet, wodurch der Kraftstoffdampf in den Ansaugkrümmer eintreten kann, solange genügend Unterdruck im Inneren des Krümmers vorhanden ist. Während des Spülvorgangs hält der A/F Regler das optimale A/F-Verhältnis aufrecht (und gleicht somit in die Zylinder eindringenden zusätzlichen Kraftstoff aus), indem die durch die Einspritzvorrichtungen zugeführte Kraftstoffmenge eingestellt wird. Dann bestimmt der VMV-Regler, wann der Behälter leer ist und schließt den VMV-Regler. Speziell ermittelt der VMV-Regler den Zustand des Behälters, indem bestimmt wird, wie viel Kraftstoffdampf in den Ansaugkrümmer und die Zylinder angesaugt wurde. Die Größe, mit der der A/F Regler die Zuführung von Kraftstoff durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, wenn der Spülvorgang stattfindet, korrigieren muss, reflektiert, wie viel Kraftstoffdampf aus dem Kraftstoffbehälter kommt und bewirkt eine Störung des A/F-Verhältnisses.
Aus der US 5 371 412 A sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines mit einem Generator gekoppelten Verbrennungsmotors bekannt, wobei der Generator Energie zur Ladung der Batterie und wenn erforderlich, über einen Wechselrichter zum Antrieb des das Fahrzeug antreibenden Elektromotors liefert. Um den entstehenden Kraftstoffdampf zu sammeln, ist zwischen Kraftstofftank und Verbrennungsmotor ein Holzkohlebehälter installiert. Wenn das Gewicht des Holzkohlebehälters größer ist als ein vorher bestimmter Wert, muss ein Spülvorgang eingeleitet werden. Dazu wird zuerst ermittelt, ob der Verbrennungsmotor in Betrieb ist, wenn nicht, muss er gestartet werden. Bei genügend Unterdruck im Ansaugkrümmer, kann durch eine Klappe die Verbindung zwischen Holzkohlebehälter und Verbrennungsmotor zum Spülvorgang freigegeben werden. Ist das Gewicht des Holzkohlebehälters niedriger als ein zweiter vorher bestimmter Wert, wird die Klappe im Ansaugkrümmer wieder geschlossen und der Verbrennungsmotor kann außer Betrieb genommen werden.
Obwohl es wünschenswert ist, den Behälter so schnell wie möglich zu spülen, muss die Spülgeschwindigkeit gesteuert werden. Wenn das Spülventil zu schnell öffnet, insbesondere wenn sich der Ansaugkrümmer in einem Zustand hohen Unterdrucks befindet, darf der A/F Regler den eindringenden Kraftstoffdampf nicht schnell genug kompensieren können. Dies kann wiederum bewirken, dass das A/F Verhältnis zu mager wird und eine schlechte Verbrennung im Motor verursacht. Bei einem normalen Fahrzeug könnte der Motor blockieren, falls das A/F-Verhältnis zu mager ist. Damit kann in herkömmlichen Fahrzeugen und in einigen HEV Ausführungen das Risiko bestehen, dass der Motor blockieren kann, selbst wenn der Dampfbehälter schneller gespült werden kann, wenn der VMV Regler schnell geöffnet ist und Bedingungen eines höheren Unterdrucks im Ansaugkrümmer vorhanden sind.
In der US 5 962 927 A ist ein weiteres Verfahren zur Regelung eines einen Generator antreibenden Verbrennungsmotors beschrieben, wobei der Generator Energie zur Ladung der Batterie und wenn erforderlich, zum Antrieb des das Fahrzeug antreibenden Elektromotors liefert. Um den entstehenden Kraftstoffdampf zu ermitteln, wird die vorhandene Kraftstoffdampf-Menge im Kraftstofftank aus der Kraftstofftemperatur und der Restmenge an Kraftstoff im Kraftstofftank berechnet. Aus der momentanen Motordrehzahl und dem Motordrehmoment wird ermittelt, welche Menge von Kraftstoffdampf in einer bestimmten Zeit gespült werden kann. Aus der vorhandenen Kraftstoffdampf-Menge im Kraftstofftank und der Menge von Kraftstoffdampf, die in einer bestimmten Zeit gespült werden kann, wird die Zeit ermittelt, wann und wie lange die Klappe im Ansaugkrümmer bei laufendem Verbrennungsmotor geöffnet sein muss.
Bei Fahrzeugen mit Hybridantrieb ergeben sich zusätzliche Spülprobleme. Zuerst läuft der Motor nicht immer, insbesondere bei Leerlaufzuständen, wenn das Fahrzeug nicht in Bewegung ist. Der Behälter kann noch Dampf speichern, wobei es aber nicht möglich ist, den Behälter zu spülen, wenn der Motor nicht läuft.
Zweitens fahren einige HEV den Verbrennungsmotor unter den Bedingungen einer nahezu weit offenen Drosselklappe, wenn der Motor läuft, weil er den Kraftstoff effizienter nutzt. Jedoch ist etwas oder kein Unterdruck verfügbar, um den Dampf in den Ansaugkrümmer anzusaugen, wenn der VMV Regler geöffnet ist. Dies wiederum erschwert es sehr, den Dampfbehälter zu spülen.
Schließlich führen die meisten Regelungen für Verbrennungsmotore eine adaptive Verfahrensweise mit Kraftstoff aus, welche langfristige Kraftstoffverstellungen im Kraftstoffversorgungssystem, die durch eine Änderung der Komponenten des Kraftstoffsystems wie Einspritzvorrichtungen und Sensoren für Luftdurchfluss verursacht werden, „erlernen" oder „abgleichen". Eine typische Motorregelung lässt nicht zu, dass der Spülvorgang auftritt, während die adaptiven Kraftstoffverstellungen erfasst werden, weil der Spülvorgang Verstellungen des A/F-Verhältnisses einleitet, die nicht auf das Kraftstoffversorgungssystem, sondern eher auf das Spülen von Dampf zurückgeführt werden sollten. Somit stehen wegen der verringerten Zeitgröße, die der Motor beim Antriebszyklus des HEV läuft, die adaptiven Kraftstoff- und Spülverfahren zeitweilig im Wettbewerb, um ihr Ziel zu erfüllen.
Die oben erwähnten Ausführungen erschweren es, den Kraftstoffdampfbehälter während eines vorgegebenen HEV Antriebszyklus oft genug zu spülen. Dies erhöht das Risiko, dass Kraftstoffdämpfe in die Umgebung freigegeben werden, was nicht mit den gegenwärtigen Zielen und Standards für Emissionen vereinbar ist.
Von daher liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Spülung des Behälters eines Fahrzeugs mit Hybridantrieb zu entwickeln, um die Freisetzung von Kraftstoffdampf in die Umwelt auf ein Mindestmaß zu bringen und ein entsprechende Vorrichtung bereit zu stellen.
Das Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und ein System zum Spülen eines Dampfbehälters in einem Fahrzeug mit Hybridantrieb (HEV) zur Verfügung. Obwohl diese Erfindung für ein HEV gedacht ist, nutzt sie eine Steuerstrategie zum Spülen in der herkömmlichen Art, die normalerweise abläuft, wenn der Motor „angeschaltet" ist und die herkömmlichen Spülbedingungen eingehalten werden, also als wenn die adaptive Kraftstoffstrategie nicht läuft. Diese Verfahrensweise schließt die Leerlaufbetriebsarten des Motors ein, auf die man bei einem HEV Antriebszyklus trifft, wenn der Motor aus anderen Gründen als zum Spülen des Dampfbehälters „angeschaltet" sein muss. Die Gründe umfassen das Laden der Batterie und den Betrieb der Klimaanlage, wenn diese durch den an der Vorderseite des Motors befindlichen zusätzlichen Antriebsriemen, usw. mechanisch angetrieben wird, sind aber nicht darauf beschränkt.
Wenn der Verbrennungsmotor läuft, befindet er sich nicht immer an einem optimalen Punkt zum Spülen – geringer Unterdruck oder adaptive Kraftstoffstrategie läuft. Da bei den meisten Leerlaufbedingungen des Fahrzeugs der Motor abgeschaltet" ist, müssen ferner der Zustand des Dampfbehälters und das Spülen desselben zu geeigneten Zeitpunkten überwacht werden, um zu gewährleisten, dass die Ziele hinsichtlich der Wirksamkeit und Emissionen erfüllt werden. Die beste Gelegenheit dies zu tun ist, wenn sich das Fahrzeug im Leerlauf befindet.
Durch die vorliegende Erfindung wird der Verbrennungsmotor gezwungen, in Leerlaufzuständen des Fahrzeugs zu verbleiben oder zu drehen, um den Dampfbehälter bei Bedarf durch bestimmte Behälterzustände zu spülen. Diese Behälterzustände können den Druck im Kraftstofftank und den Zeitverlauf seit dem letzten Spülzyklus, die eine abgleichbare Schwelle überschreiten, einschließen. Sobald bestimmt ist, dass ein Spülvorgang erforderlich ist, wird der Motor angeschaltet, wenn er nicht bereits angeschaltet ist, und angewiesen, bei niedrigeren Stellungen der Drosselklappe zu arbeiten, so dass im Ansaugkrümmer mehr Unterdruck vorhanden ist, um den Kraftstoffdampf anzusaugen. Dieser Teil der Erfindung kann nur durchgeführt werden, wenn ein elektronischer Drosselklappenregler mit dem Motor genutzt wird. In einigen Ausführungen von HEV, bei denen die Motordrehzahl von einem Elektromotor gesteuert wird – wie ein PSHEV oder Fahrzeug mit zuvor beschriebener Leistungsaufteilung – können diese Zustände mit sehr hohem Unterdruck am Ansaugkrümmer durch eine Steuerung der Drosselklappe gezwungen werden, ohne eine Blockierung des Motors zu riskieren. Wäre das A/F-Verhältnis zu mager, weil der A/F Regler den eintretenden Kraftstoffdampf nicht aufnehmen kann, würde der Motor wegen zu schlechter Verbrennung nicht blockieren. Der Elektromotor steuert die Drehzahl des Verbrennungsmotors. Der Regler hält anschließend den Lauf des Motors in diesem Zustand mit hohem Unterdruck aufrecht, bis der Behälter leer ist, so dass der Spülvorgang unterbrochen werden kann und der Motor während der Leerlaufbedingungen des Fahrzeugs wieder abgeschaltet wird.
Anhand einer schematischen Zeichnung mit Ablaufdiagramm für das Verfahren soll die Erfindung im Folgenden näher erläutert werden. Es zeigen:
1 eine Ausführungsform eines die Basis bildende Fahrzeugs mit Hybridantrieb und Leistungsaufteilung;
2 eine allgemeine Anordnung eines Kraftstoffsystems und eines Abgassystems;
3 einen Ablaufplan, der den Spülvorgang des HEV darstellt.
Die vorliegende Erfindung betrifft Elektrofahrzeuge und spezieller Fahrzeuge mit Hybridantrieb (HEV). 1 stellt nur eine mögliche Ausführung dar, speziell die Ausführung eines Fahrzeugs mit Parallel-/Reihen Hybridantrieb (Leistungsaufteilung).
In einem Fahrzeug mit Hybridantrieb und Leistungsaufteilung verbindet eine Planetengetriebegruppe 20 ein Zwischengetriebe 22 über eine Freilaufkupplung 26 mechanisch mit einem Verbrennungsmotor 24. Die Planetengetriebegruppe 20 verbindet außerdem ein Sonnenrad 28 mit einem Generator-Motor 30 und einem Differential-(Abtriebs-)Tellerrad 32. Der Generator-Motor 30 ist außerdem mechanisch mit einer Generatorbremse 34 und elektrisch mit einer Batterie 36 verbunden. Ein Antriebsmotor 38 ist über eine zweite Getriebegruppe 40 mechanisch mit dem Differential-Tellerrad 32 der Planetengetriebegruppe 20 verbunden und elektrisch an die Batterie 36 angeschlossen. Das Differential-Tellerrad 32 der Planentegetriebegruppe 20 und der Antriebsmotor 38 sind über eine Abtriebswelle 44 mechanisch mit den Antriebsrädern 42 verbunden.
Die Planetengetriebegruppe 20 teilt die abgegebene Energie des Verbrennungsmotors 24 in einen Reihenweg vom Verbrennungsmotor 24 zum Generator-Motor 30 und einen parallelen Weg von dem Verbrennungsmotor 24 zu den Antriebsräder 42 auf. Die Drehzahl des Verbrennungsmotors 24 kann geregelt werden, indem die Aufteilung auf den Reihenweg verändert wird, während die mechanische Verbindung durch den parallelen Weg aufrechterhalten bleibt. Der Antriebsmotor 38 erhöht die Leistung des Verbrennungsmotors 24 auf die Antriebsräder 42 im parallelen Weg durch die zweite Getriebegruppe 40. Der Antriebsmotor 38 stellt außerdem die Möglichkeit bereit, Energie direkt aus dem Reihenweg, im Wesentlichen abfließende Energie, zu nutzen, die durch den Generator-Motor 30 erzeugt wird. Dies reduziert die mit der Umwandlung von Energie in und aus chemischer Energie in der Batterie 36 verbundenen Verluste und ermöglicht es, dass die gesamte Energie 24 des Verbrennungsmotors 24 abzüglich der Umwandlungsverluste die Antriebsräder 42 erreicht.
Ein Fahrzeug-Systemregler 46 (VSC) regelt viele Komponenten in dieser HEV Ausführung, indem zum Regler jedes Bauteils eine Verbindung hergestellt wird; die Motor-Steuereinheit (ECU) 48 verbindet dabei den Verbrennungsmotor 24 über eine drahtgebundene Schnittstelle. Die ECU 48 und der VSC 46 können in der gleichen Einheit angeordnet sein, sind aber in Wirklichkeit getrennte Regler. Die Regelung des Spülens im HEV, die Gegenstand dieser Erfindung ist, kann entweder in dem VSC 46 oder der ECU 48 gehandhabt werden. Der VSC 46 steht sowohl mit der ECU 48 als auch mit der Batteriesteuereinheit 50 (BCU) und einer zentralen Transaxle-Steuereinheit (TMU) 52 durch ein Übertragungsnetz wie ein Reglerbereichsnetz 54 (CAN) in Verbindung. Die BCU 50 ist durch eine drahtgebundene Schnittstelle mit der Batterie 36 verbunden. Die TMU 52 steuert den Generator-Motor 30 und den Antriebsmotor 38 über eine drahtgebundene Schnittstelle.
2 veranschaulicht die allgemeine Anordnung eines typischen Kraftstoffsystems und Abgassystems für den Verbrennungsmotor 24. Ein Kraftstofftank 70 liefert den Kraftstoff über eine normale Kraftstoffpumpe 74 zu den Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 92. Am Verschluss des Kraftstofftanks 70 ist ein normales Unterdruckentlastungsventil 72 vorgesehen, um den auf den Kraftstofftank 70 aufgebrachten Druck auszugleichen. Der Kraftstofftank 70 umfasst weiter einen Kraftstofftank-Druckwandler 78, der den Dampfdruck im Kraftstofftank abtastet und das Signal an die ECU 48 sendet.
Ein Kraftstoffdampfbehälter 80 ist zum Auffangen, Speichern und der anschließenden Freigabe von Kraftstoffdampf, der zur Verbrennung aus dem Kraftstofftank 70 in den Verbrennungsmotor 24 abgeführt wird, vorgesehen. Ein zentrales elektrisches Dampfregelventil 84 verhindert, wenn es geschlossen ist, dass Kraftstoffdampf in den Verbrennungsmotor 24 entweicht und leitet ihn in den Dampfbehälter 80 ab. Wenn das Ventil 84 geöffnet ist, kann Kraftstoffdampf in den Ansaugkrümmer 86 des Verbrennungsmotors 24 strömen. Der Dampfbehälter 80 ist mit der Umgebung At durch ein Behälterablassventil 104 verbunden. Zwischen dem Behälterablassventil 104 und der Umgebung At kann ein Filter 106 vorgesehen sein, um die in den Dampfbehälter 80 eingesaugte Luft zu filtern. Das Behälterablassventil 104 ist ein durch die ECU 48 gesteuertes, normalerweise offenes Magnetventil.
Nach der Verbrennung tritt Abgas in einen Abgaskrümmer 90 ein, in dem ein Sauerstoffsensor 100 den Sauerstoffgehalt im Abgas zur Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses misst. Das Abgas bewegt sich anschließend weiter zu einem katalytischen Wandler 102 und schließlich in die Umgebung At.
In einem Fahrzeug mit Hybridantrieb kann der Spülvorgang nur aufgerufen werden, wenn der Verbrennungsmotor 24 läuft. Wenn der Verbrennungsmotor 24 läuft, kann es jedoch sein, dass die Bedingungen das Spülen nicht erlauben. Der HEV Verbrennungsmotor 24 läuft typischerweise bei weit oder nahezu weit geöffnetem Ventil, um die Wirtschaftlichkeit des Kraftstoffs auf ein Maximum zu bringen. Dieser Zustand ist zum Spülen ungeeignet. Außerdem muss eine adaptive Kraftstoffroutine typischerweise mit der Spülroutine während der Laufzeit des Verbrennungsmotors 24 konkurrieren, um ihre Aufgaben zu erfüllen.
Während der Betriebsarten, in denen der HEV Verbrennungsmotor 24 nicht läuft, der Verbrennungsmotor 24 wird zum Zweck der Kraftstoffwirtschaftlichkeit häufig abgeschaltet, kann der Spülvorgang auch nicht vorgenommen werden, obwohl sich noch Kraftstoffdampf im Kraftstoffdampfbehälter 80 sammeln kann. Daher ist es nötig zu bestimmen, wann der Verbrennungsmotor 24 zum „Anschalten" gezwungen werden soll, wenn er andererseits normalerweise „abgeschaltet" wäre, besonders bei Leerlaufzuständen des Motors, so dass der Spülvorgang ausgeführt werden kann.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Spülen des Kraftstoffdampfbehälters 80 eines Fahrzeugs mit Hybridantrieb bereit, indem insbesondere der Verbrennungsmotor 24 angewiesen wird, bei Leerlaufbedingungen des Fahrzeugs „angeschaltet" zu werden oder zu bleiben, so dass der Spülvorgang ausgeführt werden kann, und indem die Drosselklappenplatte (nicht gezeigt) des Verbrennungsmotors 24 während des Spülens gesteuert wird, um im Ansaugkrümmer 86 einen hohen Unterdruck zu erreichen, wodurch Kraftstoffdampf sehr schnell angesaugt wird.
Zur Bestimmung, ob diese HEV Spülroutine im Leerlauf notwendig ist, durchläuft der Regler, entweder VSC 46 oder ECU 48, eine Strategie bzw. Logik, die in 3 veranschaulicht ist, eine Methode die auch in einer parallelen Patentanmeldung 101 55 744.2 zur Leerlaufentscheidung eines Verbrennungsmotors genutzt wird.
Im Schritt 200 wird das Fahrzeug „angelassen", um einen gegebenen Antriebszyklus des HEV zu starten. Bei diesem Schritt initialisiert der Regler zwei in der Spülroutine des HEV verwendete Parameter. Der erste Parameter ist PURGE_1ST_PASS, der auf 0 gesetzt und genutzt wird, um den Verbrennungsmotor 24 im ersten Leerlaufzustand des Fahrzeugs, auf den man stößt, zum „Anschalten" zu zwingen, und der genutzt wird, um sicherzustellen, dass der Kraftstoffdampfbehälter 80 eine Möglichkeit hat, für den gegebenen Antriebszyklus gereinigt zu werden, selbst wenn der Zyklus nur von kurzer Dauer ist. Der zweite Parameter ist LAST_PRG_TMR, der auf 0 gesetzt wird und anschließend zu zählen beginnen kann. Diese Methode wird genutzt, um anzugeben wie lange es her gewesen ist, seit der Spülvorgang zuletzt vollendet wurde.
Die Logik rückt als nächstes zum Schritt 202 vor, bei dem der Regler, entweder der VSC 46 oder die EMU 48, bestimmt, ob die Leerlaufbedingungen des Fahrzeugs erfüllt sind. Diese Bedingungen können Festlegungen einschließen, sind aber nicht darauf beschränkt, ob die Stellung PEDAL_POSITION des Gaspedals unterhalb eines abgleichbaren Schwellenwerts liegt und ob die Fahrzeuggeschwindigkeit VEHICLE_SPEED geringer ist als ein abgleichbarer Schwellenwert. Sind diese Bedingungen nicht erfüllt (No), rückt die Logik zu Schritt 204 und bestimmt, dass das Fahrzeug in seinem gegenwärtigen Antriebsmodus bleibt ohne Rücksicht darauf, ob der Verbrennungsmotor 24 zur Zeit „angeschaltet" oder „abgeschaltet" ist.
Wenn die Leerlaufbedingungen erfüllt sind (Yes), rückt die Schaltungslogik auf Schritt 206 vor und beginnt eine Spülroutine des HEV. Der erste Schritt in der HEV Spülroutine besteht darin, zum Schritt 208 vorzurücken, bei dem überprüft wird, ob PURGE_1ST_PASS = 0 ist. Wenn PURGE_1ST_PASS = 0 ist (Yes), wird der Spülvorgang für den gegebenen Antriebszyklus zumindest einmal versucht. Wenn ja, rückt die Routine direkt zum Schritt 214 vor, bei dem der Verbrennungsmotor 24 über die Anweisung ENGINE_MODE = 1 gestartet wird, und anschließend zum Schritt 216, bei dem die normale Spülverfahrensweise über die Anweisung PURGE_ENABLE = 1 aufgerufen wird. Die normale Spülverfahrensweise arbeitet, indem das Ventil 84 zwischen Kraftstoffdampfbehälter 80 und Ansaugkrümmer 86 geöffnet wird, wodurch Kraftstoffdampf in den Verbrennungsmotor 24 eintreten kann, um verbrannt zu werden.
Wenn dagegen im Schritt 208 der Wert ungleich null (No), also PURGE_1ST_PASS = 1 ist, dann rückt die Strategie auf Schritt 210 vor, bei dem eine Prüfung vorgenommen wird, um zu sehen, ob TANK_PRESSURE einen abgleichbaren Schwellenwert überschreitet. Wenn ja (Yes), geht die Schaltungslogik zum Schritt 214 vor, um den Verbrennungsmotor 24 zu starten und zum Schritt 216 vor, um die herkömmliche Spülstrategie zu ermöglichen, wie es zuvor beschrieben wurde.
Wenn TANK_PRESSURE den abgleichbaren Schwellenwert nicht überschreitet (No), bewegt sich die Schaltungslogik zum Schritt 212 vor, bei dem LAST_PRG_TMR mit einem abgleichbaren Schwellenwert verglichen wird. Wenn LAST_PRG_TMR den Schwellenwert überschreitet (Yes), dann rückt die Strategie direkt zum Schritt 214 vor, um den Verbrennungsmotor 24 zu starten, und den Schritt 216 vor, um die zuvor beschriebene normale Spülstrategie zu ermöglichen.
Wenn LAST_PRG_TMR den abgleichbaren Schwellenwert nicht überschreitet (No), dann springt die Strategie direkt auf einen letzten Schritt, den Schritt 226, bei dem die HEV Spülroutine endet und der Verbrennungsmotor 24 für den vorgegebenen Leerlaufzustand des Motors lang (ENGINE_MODE = 0) abschalten kann.
Sobald der Verbrennungsmotor 24 im Schritt 214 gestartet ist und die normale Spülstrategie im Schritt 216 aufgerufen wird, rückt die Schaltungslogik zum Schritt 218 vor, bei dem der Drosselklappenplatte des Verbrennungsmotors 24 eine abgleichbare Position angewiesen wird, mit der beabsichtigt ist, Zustände eines hohen Unterdrucks im Ansaugkrümmer 86 zu erzeugen. Ein höherer Unterdruck ermöglicht ein schnelleres Spülen, weil die Kraftstoffdämpfe schnell in den Krümmer eindringen werden.
Sobald der Spülvorgang von den Schritten 216 und 218 aus gestartet ist, legt die Schaltungslogik im Schritt 220 den Zustand des Dampfbehälters 80 fest. Der Zustand wird bestimmt durch Verwendung von herkömmlichen Verfahren wie die Nutzung einer Rückkopplung von dem Sauerstoffsensor, um zu bestimmen, wie weit sich der Luft-Kraftstoff-Regler auf Grund der Einleitung von Kraftstoffdämpfen aus dem Tank 70 in den Ansaugkrümmer 86 verschoben hat. Dies kann anschließend genutzt werden, um das Gewicht oder die Masse von Kraftstoffdampf, der im Dampfbehälter 80 verbleibt, zu gewinnen. Wenn diese Bestimmung durchgeführt ist, wird im Schritt 222 festgelegt, ob der Kraftstoffdampfbehälter 80 von Kraftstoffdämpfen ausreichend entleert ist. Wenn dies so ist (Yes), rückt die Schaltungslogik zum Schritt 226 vor, bei dem die HEV Spülroutine endet und der Verbrennungsmotor 24 den vorgegebenen Leerlaufzustand des Fahrzeugs lang (ENGINE_MODE = 0) abschalten kann. Wenn der Dampfbehälter 80 als nicht leer betrachtet wird (No), dann setzt die Strategie den Spülvorgang fort gemäß Schritt 224 und wiederholt die Prüfung, ob der Dampfbehälter 80 bei den Schritten 220 und 222 leer ist, bis der Dampfbehälter 80 sauber ist.
Im Schritt 226, bei dem die HEV Spülroutine endet und der Verbrennungsmotor 24 wegen der gegebenen Leerlaufbedingung (ENGINE_MODE = 0) des Fahrzeugs abschalten kann, wird LAST_PRG_TMR auf 0 zurückgesetzt und anschließend noch einmal erhöht, bis die nächste Spülfolge stattfindet.

Claims

Verfahren zum Spülen eines Dampfbehälters in einem Fahrzeug mit Hybridantrieb umfassend einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor bei Leerlaufbedingungen des Fahrzeugs mit den Schritten: Bestimmen, ob Leerlaufbedingungen des Fahrzeugs erfüllt sind; Bestimmen, ob bei einem kürzlichen Fahrzyklus ein Spülvorgang ausgeführt worden ist; Bestimmen des Drucks im Kraftstofftank; Vergleichen des Drucks im Kraftstofftank mit einer abgleichbaren Druckstufe; Bestimmen der Zeit seit dem letzten Spülvorgang; Vergleichen der Zeit seit dem letzten Spülvorgang mit einer abgleichbaren Zeitstufe; Starten des Verbrennungsmotors; Spülen durch Öffnen eines Ventils zwischen dem Dampfbehälter und einem Ansaugkrümmer; und Regeln einer Drosselklappenplatte über einen elektronischen Drosselklappenregler, um den Unterdruck im Ansaugkrümmer zu erhöhen.
System zum Spülen eines Dampfbehälters in einem Fahrzeug mit Hybridantrieb bei Leerlaufbedingungen des Fahrzeugs, umfassend mindestens einen Regler mit einer Logikeinrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1.