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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für einen
Generator bzw. eine Generatorsteuerungsvorrichtung, die einen Generator bzw.
eine Erzeugungseinrichtung steuert, um gefährliche Komponenten von Abgasen
einer Kraftmaschine zu verringern.
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Üblicherweise
wird ein in einem Fahrzeug angebrachter Generator gesteuert, indem
ein zugehöriger
Feldstrom entsprechend einem Batteriezustand gesteuert wird, so
dass die Batterie nicht übermäßig entladen
wird, wie es in der JP-A-2000-4502 oder
der
US 6,621,250 gezeigt
ist. Da der Generator durch eine Kraftmaschine bzw. einen Motor
angetrieben wird, nimmt der Kraftstoffverbrauch der Kraftmaschine
zu, wenn die Last der Kraftmaschine schwerer wird. Da die Kraftmaschinenlast
aufgrund einer Vergrößerung der
elektrischen Ausgabeleistung eines Generators zunimmt, werden mehr
gefährliche
Gaskomponenten, wie beispielsweise eine NOx-Komponente, von der
Kraftmaschine ausgestoßen.
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In
der
US 5,336,932A ,
ist eine Kraftmaschinensteuerungsvorrichtung offenbart, die einen
Generator nur betreibt, wenn der Kraftstoffverbrauch innerhalb eines
niedrigen Pegels gesteuert werden kann. Es ist jedoch schwierig,
die gefährlichen
Komponenten zu begrenzen, wenn es erforderlich ist, dass eine große Menge
elektrischer Leistung erzeugt wird.
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Folglich
ist es eine Hauptaufgabe der Erfindung, eine verbesserte Steuerungsvorrichtung
für einen
Generator bereitzustellen, die gefährliche Komponenten, die von
einer Kraftmaschine ausgestoßen werden,
wenn ein Generator betrieben wird, steuern kann.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Steuerungsvorrichtung für einen Generator gemäß Patentanspruch
1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung umfasst eine Generatorsteuerungsvorrichtung
zur Steuerung eines Generators, der durch eine Kraftmaschine angetrieben
wird, eine erste Einrichtung zur Berechnung einer erforderlichen
elektrischen Leistung, eine zweite Einrichtung zur Berechnung einer Differenz,
die eine Menge einer gefährlichen
Gaskomponente des Abgases der Kraftmaschine zwischen einem ersten
Fall, bei dem der Generator die erforderliche elektrische Leistung
erzeugt, und einem zweiten Fall, bei dem der Generator eine elektrische Leistung
nicht erzeugt, betrifft, und eine dritte Einrichtung zur Steuerung
des Generators, um die erforderliche elektrische Leistung zu erzeugen,
wenn die Differenz kleiner oder gleich einem ersten Referenzwert ist.
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Somit
kann eine gefährliche
Komponente auf einen niedrigen Pegel gesteuert werden. Die Batterie wird
hauptsächlich
geladen, während
der Ausstoß von
gefährlichen
Komponenten innerhalb eines niedrigen Pegels ist.
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Vorzugsweise
berechnet die zweite Einrichtung eine Differenzrate (CEM) in einer
Menge einer gefährlichen
Komponente pro einer zu erzeugenden elektrischen Leistung. Die Differenzrate
vereinfacht die Berechnung. Die dritte Einrichtung kann ferner einen
Strom erfassen, der in die Batterie geladen wird und aus der Batterie
entladen wird, ein Batterieladeverhältnis berechnen und den Generator
steuern, um die Batterie zu laden, wenn das Batterieladeverhältnis nicht
größer als
ein zweiter Referenzwert ist, auch wenn die Differenzrate größer als
der erste Referenzwert ist.
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Zusätzlich kann
die zweite Einrichtung eine Differenz zwischen einer ersten Menge
eines Kraftstoffverbrauchs, wenn der Generator keine elektrische
Leistung erzeugt, und einer zweiten Menge eines Kraftstoffverbrauchs,
wenn der Generator eine erforderliche elektrische Leistung erzeugt,
berechnen, um die Differenzrate bereitzustellen, wobei die dritte
Einrichtung den Generator entsprechend einer Vergrößerung in
dem Kraftstoffverbrauch steuern kann. In diesem Fall kann die dritte
Einrichtung den Generator steuern, um in einem kraftstoffwirtschaftlichem
Erzeugungsbereich oder einem Emissionssteuerungserzeugungsbereich
entsprechend einer vorbestimmten Bedingung zu arbeiten. Ferner kann die
dritte Einrichtung den Generator steuern, um entsprechend einem
elektrischen Leistungsverbrauch oder einer Kraftmaschinenbetriebsbedingung
zu arbeiten.
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Die
zweite Einrichtung kann eine Korrektureinrichtung zum Korrigieren
der Differenz, die eine Menge einer gefährlichen Gaskomponente betrifft, entsprechend
einer Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur
oder einer EGR-Bedingung umfassen.
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Weitere
Aufgaben, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung
sowie die Funktionen betreffender Teile gemäß der vorliegenden Erfindung
werden aus einem Studium der nachstehenden ausführlichen Beschreibung, der
beigefügten Patentansprüche und
der Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild eines Generatorsteuerungssystems, das eine Steuerungsvorrichtung für einen
Generator gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfasst,
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2 einen
Graphen, der eine Beziehung zwischen Mengen einer NOx-Komponente,
die von einer Kraftmaschine ausgestoßen wird, und Kraftmaschinendrehmomenten
zeigt,
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3 ein
Flussdiagramm einer Erzeugungssteuerungsroutine der Steuerungsvorrichtung
für einen
Generator gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel,
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4 einen
Graphen, der eine Beziehung zwischen Kraftstoffverbrauchsraten und
Kraftmaschinendrehmomenten zeigt,
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5 ein
Flussdiagramm eines Abschnitts einer Erzeugungssteuerungsroutine
der Steuerungsvorrichtung für
einen Generator gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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6 ein
Flussdiagramm des Rests der Erzeugungssteuerungsroutine der Steuerungsvorrichtung
für einen
Generator gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel,
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7 ein
Flussdiagramm eines Abschnitts einer Erzeugungssteuerungsroutine
der Steuerungsvorrichtung für
einen Generatoren gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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8 ein
Kennfeld, das eine Beziehung zwischen Kraftmaschinendrehgeschwindigkeiten
und Kraftmaschinendrehmomenten definiert,
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9 ein
Flussdiagramm einer Erzeugungssteuerungsroutine der Steuerungsvorrichtung
für einen
Generator gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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10 eine
elektronische Schaltung, die auf einer Schaltungsplatine ausgebildet
ist, gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
der Erfindung und
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11 ein
Flussdiagramm einer Erzeugungssteuerungsroutine der Steuerungsvorrichtung für einen
Generator gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel.
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Ein
Steuerungsvorrichtung für
einen Generator bzw. Generatorsteuerungsvorrichtung gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben.
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Wie
es in der 1 gezeigt ist, ist eine Steuerungsvorrichtung 11 für einen
Generator bzw. eine Erzeugungseinrichtung 16 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit einer Batterie 12 über einen Schlüsselschalter
bzw. Tastenschalter 13, einem Kraftmaschinenzündsystem 14,
einem Kraftstoffeinspritzsystem 15, einer Wechselstrommaschine
(einem Wechselstromgenerator) 16 und einem Stromsensor 17 verbunden.
Die Steuerungsvorrichtung 11 für den Generator 16 wird
durch die Batterie 12 mit Strom versorgt, um das Zündsystem 14,
das Kraftstoffeinspritzsystem 15 sowie den Generator 16 zu
steuern. Die Steuerungsvorrichtung 11 für den Generator berechnet ein
Ladeverhältnis
SOC der Batterie 12 und steuert den Generator 16 entsprechend dem
Ladeverhältnis
SOC. Bei der Berechnung des Ladeverhältnisses SOC wird eine jeweilige
Größe eines
Stroms, der in die Batterie 12 geladen wird oder aus der
Batterie 12 entladen wird, aufgespeichert. Das heißt, die
Größe des Stroms,
der in die Batterie 12 geladen wird, wird addiert, und
die Größe des Stroms,
der aus der Batterie entladen wird, wird subtrahiert.
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Wie
es in der 2 gezeigt ist, variiert die Menge
der NOx-Komponente,
die aus einer Kraftmaschine ausgestoßen wird, wenn sich das Kraftmaschinendrehmoment ändert. Wenn
die Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit konstant ist, wird die Vergrößerungsrate
der NOx-Komponente höher,
wenn die Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit niedrig ist. Demgegenüber wird
die Vergrößerungsrate
der NOx-Komponente niedriger als die Vergrößerungsrate des Kraftmaschinendrehmoments,
wenn die Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit hoch ist.
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Wenn
der Generator 16 eine bestimmte Menge einer elektrischen
Leistung erzeugt, wird ein entsprechendes Erzeugungsdrehmoment bei
der Kraftmaschine hinzugefügt,
was eine Änderung
der Kraftmaschinenbetriebsbedingung zur Folge hat. Dies ändert eine
Emission der NOx-Komponente. Folglich ist es möglich, die Emission der NOx-Komponente
zu steuern, indem die Kraftmaschinenbetriebsbedingung ausgewählt wird.
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Die
Steuerungsvorrichtung 11 für den Generator arbeitet entsprechend
einer Erzeugungssteuerungsroutine, die in 3 gezeigt
ist. Die Steuerungsroutine wird mit einem bestimmten Zyklus, wie beispielsweise
8 ms, wiederholt.
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Zuerst
werden in einem Schritt S101 bestimmte Kraftmaschinenbedingungen,
wie beispielsweise eine Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit, ein Einlassluftverhältnis oder
eine erforderliche elektrische Leistung, gelesen. Im Übrigen wird
eine erforderliche elektrische Leistung auf der Grundlage einer Differenz
bei dem derzeitigen Ladeverhältnis
SOC zwischen einem Ist-Verhältnis
und einem Soll-Verhältnis
berechnet.
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Danach
wird ein derzeitiges Kraftmaschinendrehmoment aus derzeitigen Kraftmaschinenbedingungen
in einem Schritt S102 berechnet. Nachfolgend wird eine erforderliche
elektrische Leistung in den Ausdruck eines erforderlichen Erzeugungsdrehmoments,
um die erforderliche elektrische Leistung zu erzeugen, umgewandelt,
das in einem RAM der Steuerungsvorrichtung 11 in einem
Schritt S103 gespeichert wird. Bei einem nächsten Schritt S104 wird untersucht,
ob der Wechselstromgenerator 16 elektrische Leistung erzeugt
oder nicht.
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Wenn
das Ergebnis der Untersuchung in S104 JA ist, geht die Verarbeitung
zu einem Schritt S105 voran, in dem ein derzeitiges Erzeugungsdrehmoment
aus der derzeit erzeugten elektrischen Leistung berechnet wird und
in dem RAM der Steuerungsvorrichtung 11 gespeichert wird.
Nachfolgend wird in einem Schritt S106 das derzeitige Erzeugungsdrehmoment
von dem derzeitigen Kraftmaschinendrehmoment subtrahiert, um ein
Kraftmaschinendrehmoment ohne elektrische Erzeugung zu bekommen,
welches ein Drehmoment ist, das für die Kraftmaschine erforderlich
ist, um zu arbeiten, wenn der Wechselstromgenerator keine elektrische
Leistung erzeugt.
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Wenn
das Ergebnis der Untersuchung in Schritt S104 demgegenüber NEIN
ist, geht die Verarbeitung zu einem Schritt S107 voran, in dem bestimmt
wird, dass das derzeitige Kraftmaschinendrehmoment das Kraftmaschinendrehmoment
ohne elektrische Erzeugung ist.
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In
einem nächsten
Schritt S108 wird das derzeitige Kraftmaschinendrehmoment, das in
dem Schritt S102 berechnet wird, und das erforderliche Erzeugungsdrehmoment,
das in dem Schritt S103 berechnet wird, zusammen addiert, um ein
Kraftmaschinendrehmoment mit elektrischer Erzeugung zu bekommen,
welches ein Drehmoment ist, das für die Kraftmaschine erforderlich
ist, um zu arbeiten, wenn der Wechselstromgenerator eine elektrische
Leistung erzeugt.
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In
einem nächsten
Schritt S109 wird eine Emissionsrate ohne Erzeugung bzw. eine Nicht-Erzeugungs-Emissionsrate
gefährlicher
Komponenten (g/s), die einer derzeitigen Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit
und dem Kraftmaschinendrehmoment ohne elektrische Erzeugung entspricht,
auf der Grundlage einer Abbildung bzw. eines Kennfelds berechnet,
das in 2 gezeigt ist. Die Emissionsrate ohne Erzeugung
entspricht einer Emissionsrate gefährlicher Komponenten, wenn
der Wechselstromgenerator 16 keine elektrische Energie
erzeugt. Im Übrigen
speichert das Kennfeld Emissionsraten von gefährlichen Komponenten, die im
Vorfeld bei normalen Kraftmaschinenbetriebsbedingungen gemessen werden.
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Danach
geht die Verarbeitung zu einem Schritt S110 voran, in dem eine Emissionsrate
mit Erzeugung bzw. eine Erzeugungsemissionsrate gefährlicher
Komponenten (g/s), die einer derzeitigen Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit
und dem Kraftmaschinendrehmoment mit elektrischer Erzeugung entspricht,
auf der Grundlage des Kennfelds berechnet. Die Emissionsrate mit
Erzeugung entspricht einer Emissionsrate gefährlicher Komponenten, wenn
der Wechselstromgenerator 16 eine Menge einer elektrischen
Leistung erzeugt.
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In
einem nächsten
Schritt S111 wird eine Differenz zwischen der Emissionsrate mit
Erzeugung bzw. Erzeugungsemissionsrate gefährlicher Komponenten und der
Emissionsrate ohne Erzeugung bzw. Nicht-Erzeugungs-Emissionsrate
gefährlicher
Komponenten durch eine derzeitige elektrische Leistung geteilt,
die durch den Wechselstromgenerator 16 erzeugt wird, um
eine Differenzrate CEM (g/s·kw)
zu erhalten. Das heißt: CEM g/s·kw
= (RC1 – RC2)/P,wobei
RC1 eine Rate gefährlicher
Komponenten ist, die ausgestoßen
werden, während
der Wechselstromgenerator 16 eine elektrische Leistung
P erzeugt, und RC2 eine Rate gefährlicher
Komponenten ist, die ausgestoßen
werden, während
der Wechselstromgenerator 16 keine elektrische Leistung
erzeugt.
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Somit
kann eine Zunahme oder Abnahme der gefährlichen Komponenten pro einer
Einheit einer erzeugten elektrischen Leistung berechnet werden.
Danach geht die Verarbeitung zu einem Schritt S112 voran, in dem
die Differenzrate CEM mit einem voreingestellten Referenzwert Ref
1 verglichen wird.
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Wenn
die Differenzrate CEM kleiner oder gleich dem Referenzwert Ref 1
ist, wird JA ausgegeben, so dass die Verarbeitung zu einem Schritt
S113 voranschreitet, in dem eine befohlene elektrische Leistung
auf die erforderliche elektrische Leistung eingestellt wird. Anders
ausgedrückt
wird bestimmt, dass die Zunahme der gefährlichen Komponenten innerhalb
eines zulässigen
Bereichs liegt.
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Wenn
die Differenzrate CEM größer als
der Referenzwert Ref 1 ist, wird NEIN ausgegeben, so dass die Verarbeitung
zu einem Schritt S114 vorangeht, in dem das Ladeverhältnis SOC
der Batterie 12 mit einem Referenzwert Ref 2 verglichen
wird.
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Wenn
das Ladeverhältnis
SOC kleiner oder gleich dem Referenzwert Ref 2 ist, geht die Verarbeitung
zu einem Schritt S113 voran, in dem die erforderliche elektrische
Leistung auf die befohlene elektrische Leistung eingestellt wird,
da bestimmt wird, dass die Batterie 12 nicht normal geladen
ist. Folglich wird der Wechselstromgenerator 16 unabhängig von einer
Vergrößerung der
Differenzrate CEM gesteuert, um eine elektrische Leistung zu erzeugen,
die ausreichend ist, die Batterie 12 zu laden, um das Ladeverhältnis SOC
zu vergrößern.
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Wenn
demgegenüber
das Ladeverhältnis größer als
der Referenzwert Ref 2 ist, geht die Verarbeitung zu einem Schritt
S115 voran, in dem die befohlene elektrische Leistung auf 0 eingestellt
wird. Dementsprechend wird der Wechselstromgenerator gesteuert,
eine Erzeugung zu stoppen, um die gefährlichen Komponenten zu verringern.
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Eine
Steuerungsvorrichtung für
einen Generator gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 beschrieben.
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Wie
es in 4 gezeigt ist, variiert die Kraftstoffverbrauchsrate
mit der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit und dem Kraftmaschinendrehmoment. Die
Kraftstoffverbrauchsrate vergrößert sich
insbesondere deutlich, wenn das Drehmoment zunimmt. Folglich ist
es nützlich,
eine Kraftstoffverbrauchsvergrößerungsrate
zusätzlich
zu der Differenzrate CEM, die vorstehend beschrieben ist, zu berücksichtigen. Die
Kraftstoffverbrauchsvergrößerungsrate
ist eine Differenzrate CFC (g/s·kw) in der Kraftstoffverbrauchsrate
zwischen einer Bedingung, bei der der Wechselstromgenerator eine
elektrische Leistung erzeugt, und einer Bedingung, bei der Wechselstromgenerator
eine elektrische Leistung erzeugt, die durch eine derzeitige elektrische
Leistung geteilt wird, die durch den Wechselstromgenerator 16 erzeugt
wird.
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Die
Steuerungsvorrichtung 11 für einen Generator 16 arbeitet
entsprechend einer Erzeugungssteuerungsroutine, die in den 5 und 6 gezeigt
ist. Die Steuerungsroutine wird mit einem bestimmten Zyklus, beispielsweise
8 ms, wiederholt. Die Steuerungsroutine umfasst die gleichen Schritte S101
bis S111 zur Bereitstellung der Differenzrate CEM wie die Steuerungsroutine
der Steuerungsvorrichtung für
einen Generator gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel.
In einem nächsten
Schritt S212 wird eine Kraftstoffverbrauchsrate ohne Erzeugung bzw.
eine Nicht-Erzeugungs-Kraftstoffverbrauchsrate (g/s), die einer
derzeitigen Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit und dem Kraftmaschinendrehmoment ohne
elektrische Erzeugung entspricht, auf der Grundlage einer Abbildung
bzw. eines Kennfelds, das in 4 gezeigt
ist, berechnet. Die Nicht- Kraftstoffverbrauchsrate
ohne Erzeugung bzw. die Erzeugungs-Kraftstoffverbrauchsrate entspricht
einer Kraftstoffverbrauchsrate, wenn der Wechselstromgenerator 16 keine
elektrische Leistung erzeugt. Die Nicht-Erzeugungs-Kraftstoffverbrauchsraten
werden im Voraus bei normalen Kraftmaschinenbetriebsbedingungen
gemessen und in dem Kennfeld gespeichert.
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Danach
geht die Verarbeitung zu einem Schritt S213 voran, in dem eine Kraftstoffverbrauchsrate
mit Erzeugung bzw. eine Erzeugungskraftstoffverbrauchsrate (g/s),
die einer derzeitigen Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit und dem
Kraftmaschinendrehmoment mit elektrischer Erzeugung entspricht,
auf der Grundlage des Kennfelds berechnet. Die Kraftstoffverbrauchsrate
mit Erzeugung bzw. die Erzeugungskraftstoffverbrauchsrate entspricht
einer Kraftstoffverbrauchsrate, wenn der Wechselstromgenerator 16 eine
Menge einer elektrischen Leistung erzeugt.
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In
einem nächsten
Schritt S214 wird die Kraftstoffverbrauchsvergrößerungsrate wie nachstehend
beschrieben berechnet: CFC (g/s·kw) =
(FC1 – FC2)/P,wobei
FC1 eine Rate des Kraftstoffverbrauchs ist, während der Wechselstromgenerator 16 eine
elektrische Leistung P erzeugt, und FC2 eine Rate des Kraftstoffverbrauchs
ist, während
der Wechselstromgenerator 16 keine elektrische Leistung
erzeugt.
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Danach
geht die Verarbeitung zu einem Schritt S215 voran, in dem ein Mittelwert
eines elektrischen Leistungsverbrauchs mittels eines Glühvorgangs
oder dergleichen berechnet wird. In einem nächsten Schritt S216 wird untersucht,
ob der Mittelwert des elektrischen Leistungsverbrauchs größer oder
gleich einem vorbestimmten Wert Pr 1 ist oder nicht.
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Wenn
das Ergebnis der Untersuchung in dem Schritt S216 JA ist, wird eine
kraftstoffwirtschaftliche Erzeugung ausgewählt und die Verarbeitung geht
zu einem Schritt S217 voran, in dem untersucht wird, ob die Kraftstoffverbrauchsvergrößerungsrate CFC
kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert Pr 2 ist, um zu einem
Schritt S218 voranzugehen, wenn das Untersuchungsergebnis JA ist,
um die befohlene elektrische Leistung auf die erforderliche elektrische
Leistung einzustellen. Anders ausgedrückt, es wird bestimmt, dass
die Vergrößerung in der
Kraftstoffverbrauchsvergrößerungsrate
innerhalb eines zulässigen
Bereichs liegt. Wenn die Kraftstoffverbrauchsvergrößerungsrate
CFC nicht kleiner als der vorbestimmte Wert Pr 2 ist (NEIN), geht
die Verarbeitung zu einem Schritt S219 voran, in dem das Ladeverhältnis der
Batterie SOC mit einem vorbestimmten Wert Ref2 verglichen wird,
um zu dem Schritt S218 zu gehen, um die befohlene elektrische Leistung
auf die erforderliche elektrische Leistung einzustellen, wenn das
Ladeverhältnis
SOC kleiner oder gleich Ref 2 ist (das heißt JA, die Batterie wird als
entladen angesehen). Demgegenüber
geht, wenn das Ladeverhältnis
SOC nicht kleiner oder gleich Ref 2 ist (NEIN), die Verarbeitung
zu einem Schritt S220 voran, um die befohlene elektrische Leistung
auf Null einzustellen. Anders ausgedrückt wird bestimmt, dass das
Ladeverhältnis
innerhalb eines zulässigen Bereichs
liegt.
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Wenn
das Ergebnis der Untersuchung in Schritt S216 NEIN ist, wird eine
Emissionssteuerungserzeugung ausgewählt und die Verarbeitung geht
zu einem Schritt S221 voran, in dem untersucht wird, ob die Differenzrate
CEM kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert Ref 1 ist, um zu
einem Schritt S222 zu gehen, wenn das Untersuchungsergebnis JA ist,
um die befohlene elektrische Leistung auf die erforderliche elektrische
Leistung einzustellen. Anders ausgedrückt, es wird bestimmt, dass
die Vergrößerung in
der Emissionsvergrößerungsrate
innerhalb eines zulässigen
Bereichs liegt. Wenn die Differenzrate CEM nicht kleiner als der
vorbestimmte Wert Ref 1 ist (NEIN in Schritt S221) geht die Verarbeitung
zu einem Schritt S223 voran, in dem das Batterieladeverhältnis SOC
mit dem vorbestimmten Wert Ref 2 verglichen wird, um zu einem Schritt
S224 zu gehen, um die befohlene elektrische Leistung auf Null einzustellen,
wenn das Ergebnis NEIN ist. Anders ausgedrückt, es wird bestimmt, dass
das Ladeverhältnis
innerhalb eines zulässigen
Bereichs liegt. Andernfalls geht die Verarbeitung zu einem Schritt S222
voran, um die befohlene elektrische Leistung auf die erforderliche
elektrische Leistung einzustellen.
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Eine
Steuerungsvorrichtung für
einen Generator gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 7 und 8 beschrieben.
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Um
eine kraftstoffwirtschaftliche elektrische Erzeugung oder eine Emissionssteuerungserzeugung
auszuwählen,
umfasst die Steuerungsroutine gemäß diesem Ausführungsbeispiel
Schritte S215a und S216a an Stelle der Schritte S215 und S216 gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel.
Die anderen Schritte sind die gleichen wie diejenigen gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel.
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Wie
es in der 8 gezeigt ist, werden der kraftstoffwirtschaftliche
Erzeugungsbereich und der Emissionssteuerungserzeugungsbereich durch
eine Referenzdrehmomentkurve ausgewählt, entlang der das Drehmoment
abnimmt, wenn die Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit zunimmt.
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In
dem Schritt S215a werden der kraftstoffwirtschaftliche Erzeugungsbereich
und der Emissionssteuerungserzeugungsbereich bereitgestellt, um mittels
der Referenzdrehmomentkurve ausgewählt zu werden. In dem nachfolgenden
Schritt S216a wird das derzeitige Kraftmaschinendrehmoment mit einem
Drehmomentpegel bei der Referenzdrehmomentkurve bei der gleichen
Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit wie die derzeitige Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit
verglichen.
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Wenn
das derzeitige Kraftmaschinendrehmoment kleiner als der Drehmomentpegel
ist (NEIN), geht die Verarbeitung zu einem Schritt S217 voran, um
die Kraftstoffverbrauchsvergrößerungsrate
CFC mit dem vorbestimmten Wert Pr 2 zu vergleichen, wie es vorstehend
beschrieben ist. Wenn demgegenüber das
derzeitige Drehmoment nicht kleiner als der Drehmomentpegel ist
(JA), geht die Verarbeitung zu dem Schritt S221 voran, um die Differenzrate
CEM mit dem vorbestimmten Wert Ref 1 zu vergleichen, wie es vorstehend
beschrieben ist. Somit weitet sich der Emissionssteuerungsbereich
aus, wenn die Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit zunimmt.
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Eine
Steuerungsvorrichtung für
einen Generator gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 9 bis 11 beschrieben.
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Die
Emissionsvergrößerungsrate
variiert mit der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur,
der Einlasslufttemperatur, dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, dem
EGR-Verhältnis,
einer EGR-Systembedingung usw. Die Steuerungsvorrichtung für einen
Generator gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung steuert den Generator zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen
Differenzrate CEM unter Berücksichtigung
einiger der vorstehend genannten Informationen.
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Die
Steuerungsvorrichtung 11 für einen Generator arbeitet
entsprechend einer Erzeugungssteuerungsroutine, die in den 9 bis 11 gezeigt ist.
Die Steuerungsroutine wird mit einem bestimmten Zyklus, wie beispielsweise
8 ms, wiederholt. Die Steuerungsroutine umfasst die gleichen Schritte S101
bis S108 zur Berechnung von Drehmomenten, die für die Kraftmaschine erforderlich
sind, um zu arbeiten, wenn der Wechselstromgenerator eine elektrische
Leistung erzeugt und wenn er keine elektrische Leistung erzeugt.
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Danach
geht die Verarbeitung zu einem Schritt S309 voran, in dem eine Kühlmitteltemperatur,
die durch einen Temperatursensor erfasst wird, gelesen wird. In
einem nächsten
Schritt S310 wird ein Koeffizient CCT zur Korrektur einer Kühlmitteltemperatur
auf der Grundlage von Daten eines Kennfelds bzw. einer Abbildung
berechnet. Der Koeffizient CCT ist eine Funktion der Kühlmitteltemperatur,
einer Kraftmaschinenbetriebsbedingung, wie beispielsweise der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit,
und des Drehmoments ohne elektrische Erzeugung. Im Allgemeinen wird
die Rate einer NOx-Komponente niedriger und die HC-Komponente wird
höher,
wenn die Kühlmitteltemperatur
abnimmt. Folglich werden die in dem Kennfeld zu speichernden Raten
der gefährlichen
Komponenten, die von einer Kraftmaschine ausgestoßen werden,
erfasst, nachdem die Kraftmaschine aufgewärmt worden ist. Der Koeffizient
CCT dient dazu, die Raten der gefährlichen Komponenten entsprechend
einer derzeitigen Kühlmitteltemperatur zu
korrigieren.
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Danach
geht die Verarbeitung zu einem Schritt S311 voran, in dem die Einlasslufttemperatur, die
durch einen Temperatursensor erfasst wird, gelesen wird. Nachfolgend
wird in einem Schritt S312 ein Koeffizient CAT zur Korrektur einer
Einlasslufttemperatur auf der Grundlage von Daten des Kennfelds
berechnet. Der Koeffizient CAT ist eine Funktion der Kühlmitteltemperatur,
einer Kraftmaschinenbetriebsbedingung, wie beispielsweise der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit,
und des Drehmoments ohne elektrische Erzeugung. Im Allgemeinen wird
die Rate der NOx- Komponente
höher,
wenn die Einlasslufttemperatur ansteigt. Folglich werden die in
dem Kennfeld zu speichernden Raten der gefährlichen Komponenten, die von
der Kraftmaschine ausgestoßen
werden, erfasst, wenn die Einlasslufttemperatur 25°C beträgt. Der
Koeffizient CAT dient zur Korrektur der Raten der gefährlichen
Komponenten entsprechend einer derzeitigen Einlasslufttemperatur.
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Danach
geht die Verarbeitung zu einem Schritt S313 voran, in dem durch
eine EGR-Diagnosefunktion, die in der Steuerungsvorrichtung 11 beinhaltet
ist, untersucht wird, ob sich ein EGR-Ventil fehlerhaft öffnet oder
nicht. Wenn das Ergebnis JA ist, geht die Verarbeitung zu einem
Schritt S314 voran, in dem ein EGR-Verhältnis, das der derzeitigen
Kraftmaschinenbedingung entspricht, mittels eines Kennfelds beziehungsweise
einer Abbildung oder dergleichen bereitgestellt wird. Wenn das Ergebnis
des Schrittes S313 demgegenüber
NEIN ist, geht die Verarbeitung zu einem Schritt S315 voran, in
dem durch die EGR-Diagnosefunktion untersucht wird, ob sich ein
EGR-Ventil fehlerhaft schließt
oder nicht, um zu einem Schritt S316 voranzugehen, wenn das Ergebnis
JA ist, wobei das EGR-Verhältnis
auf Null eingestellt wird, oder um zu einem Schritt S317 voranzugehen,
wenn das Ergebnis NEIN ist, wobei das EGR-Verhältnis, das durch einen EGR-Verhältnissensor
erfasst wird, gelesen wird.
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Danach
geht die Verarbeitung zu einem Schritt S318 voran, in dem ein Koeffizient
CEGR zur Korrektur eines EGR-Verhältnisses
auf der Grundlage von Daten des Kennfeldes berechnet wird. Der Koeffizient
CEGR ist eine Funktion des EGR-Verhältnisses, einer Kraftmaschinenbetriebsbedingung,
wie beispielsweise der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit, und des
Drehmoments ohne elektrische Erzeugung. Im Allgemeinen nimmt die
Rate einer NOx-Komponente ab und die HC-Komponente nimmt zu, wenn
das EGR-Verhältnis
zunimmt. Folglich werden die in dem Kennfeld zu speichernden Raten
der gefährlichen Komponenten,
die von der Kraftmaschine ausgestoßen werden, erfasst, nachdem die
Kraftmaschine aufgewärmt
worden ist. Der Koeffizient CEGR dient dazu, die Raten von gefährlichen Komponenten,
die in dem Kennfeld gespeichert sind, entsprechend einem derzeitigen
EGR-Verhältnis
zu korrigieren.
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Danach
geht die Verarbeitung zu einem Schritt S319 voran, in dem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das
durch einen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor erfasst
wird, gelesen wird. In einem nächsten
Schritt S320 wird ein Koeffizient CAF zur Korrektur des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
auf der Grundlage von Daten eines Kennfelds berechnet. Der Koeffizient CAF
ist eine Funktion des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, einer Kraftmaschinenbetriebsbedingung,
wie beispielsweise der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit, und des
Drehmoments ohne elektrische Erzeugung. Im Allgemeinen nimmt die
Rate einer NOx-Komponente zu, wenn das Luft-Kraftstoff-Gemisch magerer
wird, wobei sie aber abnimmt, wenn das Luft-Kraftstoff-Gemisch noch magerer
wird. Folglich werden die in dem Kennfeld zu speichernden Raten
der gefährlichen
Komponenten, die von der Kraftmaschine ausgestoßen werden, bei einem vorbestimmten
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
(beispielsweise einem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis) erfasst.
Der Koeffizient CAF dient dazu, die Raten von gefährlichen
Komponenten, die in dem Kennfeld gespeichert sind, entsprechend
einem derzeitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu korrigieren.
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Nachfolgend
geht die Verarbeitung zu einem Schritt S321 voran, der in 11 gezeigt
ist, wobei eine Grundemissionsrate ohne Erzeugung bzw. eine Nicht-Erzeugungs-Grundemissionsrate
gefährlicher Komponenten
(g/s), die einer derzeitigen Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit und
einem Kraftmaschinendrehmoment ohne elektrische Erzeugung entspricht,
aus einem Kennfeld, wie es in 2 gezeigt ist,
gelesen wird. Eine tatsächliche
Grundemissionsrate ohne Erzeugung bzw. Nicht-Erzeugungs-Emissionsrate
gefährlicher
Komponenten (g/s) wird erhalten, indem die Nicht-Erzeugungs-Grundemissionsrate
mit dem Korrekturkoeffizienten CCT, CAT, CEGR und CAF multipliziert
wird. Das heißt:
Tatsächliche
Nicht-Erzeugungs-Emissionsrate gefährlicher Komponenten (g/s)
= Nicht-Erzeugungs-Emissionsrate gefährlicher Komponenten (g/s) × CCT × CAT × CEGR × CAF.
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Dann
geht die Verarbeitung zu einem Schritt S322 voran, in dem eine Grundemissionsrate
mit Erzeugung bzw. eine Erzeugungsgrundemissionsrate gefährlicher
Komponenten (g/s), die einer derzeitigen Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit
und dem Kraftmaschinendrehmoment mit elektrischer Erzeugung entspricht,
auf der Grundlage des Kennfelds berechnet wird. Die Grundemissionsrate
mit Erzeugung bzw. die Erzeugungsgrundemissionsrate entspricht einer
Emissionsrate gefährlicher
Komponenten, wenn der Wechselstromgenerator 16 eine Menge
einer elektrischen Leistung erzeugt. Eine tatsächliche Emissionsrate mit Erzeugung
bzw. Erzeugungsemissionsrate gefährlicher
Komponenten (g/s) wird erhalten, indem die Erzeugungsgrundemissionsrate
mit den Korrekturkoeffizienten CCT, CAT, CEGR und CAF multipliziert
wird. Das heißt:
Tatsächliche
Erzeugungsemissionsrate gefährlicher Komponenten
(g/s) = Erzeugungsgrundemissionsrate gefährlicher Komponenten (g/s) × CCT × CAT × CEGR × CAF
in
dem nächsten
Schritt S111 wird eine Differenzrate CEM (g/s·kw) zwischen der Tatsächlichen
Erzeugungsemissionsrate gefährlicher
Komponenten und der tatsächlichen
Nicht-Erzeugungs-Emissionsrate gefährlicher
Komponenten durch eine derzeitige elektrische Leistung geteilt,
die durch den Wechselstromgenerator 16 erzeugt wird, wie
es vorstehend beschrieben ist.
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Die
nachfolgenden Schritte sind die gleichen wie die Schritte, die in
dem ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben sind.
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Als
eine Modifikation kann bei dem Schritt S111, der in 3 gezeigt
ist, oder dem Schritt S211, der in 5 gezeigt
ist, die Differenzrate CEM (g/s·kw) durch eines, einige oder
alle der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur,
der Einlasslufttemperatur, des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses,
des EGR-Verhältnisses
oder Bedingungen (Fehler) eines EGR-Systems korrigiert werden. Es
ist ebenso nützlich,
die Differenzrate CEM durch eine variable Ventilzeitsteuerung zu
korrigieren.
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Wie
es vorstehend beschrieben ist, steuert eine Generatorsteuerungsvorrichtung
einen Generator (16), der durch eine Kraftmaschine angetrieben wird,
um eine Batterie zu laden und elektrischen Lasten eine elektrische
Leistung zuzuführen.
In der Generatorsteuerungsvorrichtung werden die nachstehend genannten
Schritte ausgeführt:
Berechnen einer erforderlichen elektrischen Leistung (S103), Berechnen
einer Differenzrate (CEM), die eine Differenz in einer Menge einer
gefährlichen
Gaskomponente eines Abgases der Kraftmaschine zwischen einem ersten
Fall, bei dem der Generator (16) die erforderliche elektrische
Leistung erzeugt, und einem zweiten Fall, bei dem der Generator
(16) keine elektrische Leistung erzeugt, (S111) pro zu
erzeugender elektrischer Leistung ist, und Steuern des Generators
(16), um die elektrische Leistung zu erzeugen, wenn eine Differenzrate
(CEM) kleiner oder gleich einem ersten Referenzwert ist (S112).
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In
der vorstehenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist die
Erfindung unter Bezugnahme auf zugehörige spezifische Ausführungsbeispiele
offenbart worden. Es ist jedoch ersichtlich, dass verschiedene Modifikationen
und Änderungen bei
den spezifischen Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden können, ohne
den Bereich der Erfindung, wie er in den beigefügten Patentansprüchen angegeben
ist, zu verlassen.