DE10221031B4 - Motorabschaltung für ein Hybrid-Elektrofahrzeug - Google Patents
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Abstract
Diese Erfindung ist ein Verfahren und ein System zur Steuerung einer Motorabschaltung in einem Hybrid-Elektrofahrzeug HEV. Sie ermöglicht reduzierte Emissionen am hinteren Abgasrohr während der zahlreichen Motorabschaltungen und anschließenden erneuten Starts im Verlaufe eines HEV-Antriebszyklus sowie reduzierte Kraftstoffverdunstungen während einer nicht aktiven „Ansaug”-Periode. Die Motorabschaltroutine kann den Kraftstoffdurchfluss durch Abschaltung von Kraftstoff-Einspritzdüsen linear abfallen lassen, das Motordrehmoment über eine elektronische Drosselklappensteuerung steuern, die Motordrehzahl regeln, die Zündfunkenzuführung unterbrechen, indem die Zündanlage unwirksam gemacht wird, den Spüldampfstrom unterbrechen, indem ein Ventil zur zentralen Steuerung von Dampf VMV geschlossen wird, den Rückführstrom von Abgas EGR unterbrechen, indem ein EGR-Ventil geschlossen wird, und den Ansaugkrümmer von restlichem Kraftstoff (Dampf und Lachen) in den Brennraum spülen, um verbrannt zu werden. Die sich ergebenden Nebenprodukte des Abgases werden anschließend im Katalysator umgewandelt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Steuerung der Abschaltung eines HEV Motors eines Hybridfahrzeuges.
- Es ist die Notwendigkeit bekannt, den Verbrauch fossiler Brennstoffe und von Emissionen in Kraftfahrzeugen und anderen, durch Verbrennungsmotoren ICE angetriebenen Fahrzeugen zu reduzieren. Fahrzeuge, die durch Elektromotore angetrieben werden, versuchen sich diesen Notwendigkeiten zuzuwenden. Leider weisen Elektrofahrzeuge eine beschränkte Reichweite und begrenzte Leistungsvermögen auf. Außerdem benötigen Elektrofahrzeuge eine erhebliche Zeit, um ihre Batterien wiederaufzuladen. Eine Ausweichlösung besteht darin, in einem Fahrzeug sowohl einen Verbrennungsmotor als auch einen elektrischen Antriebsmotor zu kombinieren. Solche Fahrzeuge werden typischerweise Hybrid-Elektrofahrzeuge HEV genannt (
US-Patentschrift 5 343 970 ). - Das Hybrid-Elektrofahrzeug HEV ist in vielfältigen Ausführungen beschrieben. Viele Patente für HEV offenbaren Systeme, bei denen es erforderlich ist, dass eine Bedienperson zwischen elektrischem Betrieb und Betrieb mit Verbrennungsmotor auswählt. In anderen Ausführungen treibt der Elektromotor eine Gruppe von Rädern an, und der Verbrennungsmotor treibt eine andere Gruppe an.
- Es wurden Ausführungen entwickelt, die bauchbarer sind. Zum Beispiel ist die Reihenausführung eines Hybrid-Elektrofahrzeugs SHEV ein Fahrzeug mit Motor, typischerweise ein Verbrennungsmotor, der mit einem Generator-Motor verbunden ist. Die Generator liefert wiederum Strom für eine Batterie und einen weiteren Motor, der Antriebsmotor genannt wird. In der SHEV ist der Antriebsmotor die einzige Quelle des Drehmoments am Rad. Zwischen dem Motor und den Antriebsrädern gibt es keine mechanische Verbindung. Die Parallelausführung eines Hybrid-Elektrofahrzeugs PHEV besitzt einen Motor, typischerweise ein Verbrennungsmotor ICE und ein Elektromotor, die zusammen das notwendige Drehmoment am Rad bereitstellen, um das Fahrzeug anzutreiben. Zusätzlich kann in der PHEV Ausführung der Motor als Generator genutzt werden, um die Batterie aus der durch den ICE erzeugten Energie zu laden.
- Ein Parallel-/Reihen-Hybrid-Elektrofahrzeug PSHEV besitzt Eigenschaften sowohl von der PHEV Ausführung als auch der SHEV Ausführung und ist typischerweise als Ausführung mit „Leistungsaufteilung” bekannt. Bei der PSHEV ist der Verbrennungsmotor mechanisch mit zwei Elektromotoren in einer Achseinheit mit Planetengetriebe, Kupplung und Differential verbunden. Ein erster Elektromotor, der Generator ist mit einem Sonnenrad verbunden. Der ICE ist mit einem Zwischenrad verbunden. Ein zweiter Elektromotor, der Antriebsmotor, ist über ein zusätzliches Getriebe in einer Achseinheit mit Getriebe, Kupplung und Differential mit einem Tellerrad verbunden. Das Drehmoment des Motors treibt den Generator an, um die Batterie zu laden. Der Generator kann außerdem zum notwendigen Drehmoment am Rad (Abtriebswelle) beitragen. Der Antriebsmotor wird verwendet, um zum Drehmoment am Rad beizutragen und um Bremsenergie zum Aufladen der Batterie zurückzugewinnen, wenn ein Nutzbremssystem verwendet wird.
- Die Kombination eines Verbrennungsmotors mit Elektromotoren ist vorteilhaft. Es ist ein großes Potenzial vorhanden zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauches und der Emissionen des Verbrennungsmotors, ohne wesentlichen Verlust an Leistungsfähigkeit oder Steuerbarkeit des Fahrzeugs.
- Aus dem Stand der Technik sind gesteuerte Motorabschaltungen und entsprechende Strategien der gesteuerten Motorabschaltung entwickelt worden, aber nicht für ein HEV. Die
US-Patentschrift 4 653 445 offenbart eine Regelanlage als Motorschutz für unterschiedliche bedrohliche Zustände. Beispiele solcher Zustände umfassen Feuer, das Vorhandensein von brennbarem Gas oder Kraftstoff, das Umkippen, übermäßiges Kippen, geringer Öldruck, niedriger Stand des Kühlmittels, Motorüberhitzung des Motors oder Überdrehzahl des Motors. - Dieses Motorabschaltsystem nimmt Warnsignale für Ausfallbedingungen auf, die das Abschalten des Motors einleiten. Dabei werden Ausfallsignale entweder in eine schnelle Abschaltreaktion oder eine verzögerte Abschaltreaktion zu unterteilt. Dieses Verfahren läßt sich nur auf normale Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor anwenden.
- Die
US-Patentschrift 4 574 752 offenbart eine Motorabschaltvorrichtung für einen herkömmlichen Verbrennungsmotor und ist für stationäre Motoranwendungen besonders geeignet. Es beschreibt ein geregeltes, zeitlich gesteuertes Abschalten, um den Motorverschleiß oder Schaden am System zu reduzieren, wenn in einer durch den Motor angetriebenen peripheren Vorrichtung Probleme auftreten. Wenn dieses Verfahren in einer peripheren Vorrichtung, die vom Motor angetrieben oder gesteuert wird, einen Ausfall erfasst, nutzt es ein Relais, eine Regelung zur Kraftstoffabschaltung, eine Steuerung der Motordrosselklappe und eine Zeittaktsteuerung zum Abschalten des Motors. - Der Stand der Technik offenbart auch andere Entwicklungen, um die Vergeudung von Kraftstoff, Emissionen und das Nachlaufen während einer gesteuerten Abschaltung des Motors für einen normalen Verbrennungsmotor zu reduzieren.
US-Patent 4 366 790 offenbart ein Umgehungssystem, das den Kraftstofffluss zu einem Motor unterbricht, wenn keine Verbrennung erforderlich ist. Wenn dieses normalerweise offene Umgehungsventil bei Vorgängen wie Verzögerung oder Abschalten des Motors geschlossen ist, wird nur gefilterte Luft mit reduziertem Unterdruck in den Motorkrümmer eingelassen. Dies verhindert eine Vergeudung von Kraftstoff (US-Patent 5 357 720 ). Es wurden weitere Systeme entwickelt, um die Größe der Abgasrückführung zu maximieren, wenn ein Verbrennungsmotor abgeschaltet ist, um Emissionen und „Nachdieseln” zu reduzieren (US-Patent 4 367 720 ). -
US-Patentschrift 4 312 310 offenbart eine Regelanlage zur Verhinderung von Emissionen, die das Ansaugen von Kraftstoff in den Motor bei Leerlaufbedingungen oder Verzögerung unterbricht und den Verbrennungsmotor mit einer zusätzlichen Leistungseinheit wie ein Elektromotor oder Hydraulikdruck weiter dreht. Der Motor hält das Drehen des Verbrennungsmotors aufrecht, um ein nachfolgendes schnelles Anspringen zu ermöglichen, wenn wieder normale Antriebsbedingungen aufgenommen werden. - Obwohl der Stand der Technik Systeme zur Motorabschaltung für normale Verbrennungsmotoren offenbart, erfüllen diese nicht die Erfordernisse für die Motorabschaltung eines HEV.
- Von daher liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein gesteuertes Verfahren und ein System zur Motorabschaltung für ein Hybrid-Elektrofahrzeug HEV bereitzustellen.
- Das Problem wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 4 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfasst.
- Die Erfinder gingen bei der Lösungssuche von folgendem Sachverhalt aus: Wenn der Verbrennungsmotor ungesteuert abschaltet, können seine Starts und Stopps im gesamten gegebenen HEV-Antriebszyklus Emissionen von unverträglichen Mengen von Kraftstoffrückstand am hinteren Abgasrohr (Dampf und Lachen) im Ansaugkrümmer von einem Abschalten zum nächsten erhöhen. Die Menge von Kraftstoffrückstand ist von der Grolle des Kraftstoffdurchflusses aus den Einspritzeinrichtungen sowie der Menge von Kraftstoffdampf abhängig, die durch das Ventil zur zentralen Steuerung von Dampf VMV und das Abgasrückführventil EGR vor dem Abschalten eingeleitet wird.
- Ventile zur zentralen Steuerung von Dampf VMV werden weitverbreitet in Kraftstoffverdunstungsanlagen genutzt, um den im Kraftstoffsystem entwickelten Kraftstoffdampf zu reduzieren. Kraftstoffdampf im Kraftstofftank und in den Leitungen wird in einem Dampfspeicherbehälter, der typischerweise ein Material aus Holzkohle enthält, eingefangen und dann über das VMV in den Ansaugkrümmer des Motors abgesaugt. Die Menge Kraftstoffdampf, die in den Ansaugkrümmer und somit in die Zylinder des Motors eingeleitet wird, um verbrannt zu werden, ist abhängig und quasi proportional dazu wie häufig das VMV geöffnet wird und welcher Unterdruck im Ansaugkrümmer vorhanden ist.
- Abgasrückführventile EGR werden wert verbreitet in Abgasreinigungssystemen des hinteren Abgasrohrs genutzt, um einen Teil der heißen Abgase in den Ansaugkrümmer zurückzuführen, wodurch das angesaugte Luft-Kraftstoff-Gemisch verdünnt wird und die Verbrennungstemperaturen herabgesetzt werden, um den Anteil von erzeugten NOx (Stickoxiden) zu reduzieren. Die Menge von in den Ansaugkrümmer und somit in die Zylinder zurückgeführten Abgasen ist proportional wie häufig das EGR-Ventil geöffnet wird und welcher Unterdruck im Ansaugkrümmer vorhanden ist. Obwohl die Abgase meistens aus inerten Nebenprodukten des vorhergehenden Verbrennungsvorgangs gebildet sind, enthalten sie zum Teil etwas unverbrannten Kraftstoffdampf. Während einer Motorabschaltung in einem HEV-Antriebszyklus können die Kraftstoff-Einspritzdüsen, VMV-Ventile und EGR-Ventile bei unterschiedlichen Verhältnissen in Abhängigkeit davon durchlässig sein, wann das Abschalten stattfindet und können somit zu Anteilen von Kraftstoffdampf und Lachen in den Ansaugkrümmer beitragen, die von einer Motorabschaltung zur nächsten variieren. Dies wiederum führt zu unvereinbaren Mengen von restlichem Kraftstoff, der in dem Ansaugkrümmer von einem nachfolgenden erneuten Start des Motors zum nächsten übrigbleibt. Wegen der vielen Motorabschaltungen und Starts in einem HEV ist es wichtig, die Größe von Emissionen im hinteren Abgasrohr während dieser Vorgänge auf ein Minimum zurückzuführen.
- Trotzdem wird es bei einer unvereinbaren Menge von restlichem Kraftstoffdampf und Lachen schwierig, die genaue Menge Kraftstoff durch die Einspritzdüsen von einem Motorstart zum nächsten im Verlauf eines Antriebszyklus zuzuführen. So können die Emissionen am hinteren Abgasrohr von einem Motorstart zum nächsten während eines Antriebszyklus variieren.
- Eine gesteuerte Abschaltroutine des Motors kann auch Kraftstoffverdunstungen reduzieren, die einer Zündschloss-Stellung „Schlüssel Aus” mit Abschaltung des Motors und Fahrzeugs am Ende eines Antriebszyklus folgen. Einen bedeutenden Beitrag zu Kraftstoffverdunstungen in normalen Fahrzeugen beim Ansaugen, d. h. die Zeit zwischen Antriebszyklen, wo das Fahrzeug nicht aktiv und der Motor abgeschaltet ist, besteht durch Dampf aus Kraftstoffrückstand, der vom Ansaugkrümmer durch das Luftansaugsystem des Fahrzeugs in die Umgebung entweicht. Durch Reduzierung des Kraftstoffrückstandes aus dem Ansaugkrümmer können Kraftstoffverdunstungen während der einem Antriebszyklus folgenden „Schlüssel Aus”-Ansaugperioden des Fahrzeugs reduziert werden.
- Um diese auszuführen, wird eine „Leistungserhaltungs”-Funktion benötigt, um die Bereitstellung von Leistung an die Regeleinrichtungen, die Zündanlage und das Kraftstoffsystem, insbesondere Pumpe und Einspritzdüsen des HEV einen Zeitraum lang nach „Schlüssel Aus” fortzusetzen. Dies ermöglicht es, dass der Generator den Motor weiter dreht, nachdem die Einspritzdüsen abgeschaltet sind, während die Zündfunken weiter zünden, bis der restliche Kraftstoff (Dampf und Flüssigkeit) aus dem Ansaugkrümmer in die Brennraum gespült ist, um zumindest teilweise verbrannt und dann weiter in den heißen Katalysator bewegt und dort umgewandelt zu werden.
- Daher bietet die Lösung der Erfindung an:
- – Bereitstellung eines Verfahrens und Systems zur Steuerung von Motorabschaltungen im HEV, um das Ziel eines HEV der reduzierten Emissionen (hinteres Abgasrohr und Kraftstoffverdunstung) zu erreichen;
- – ein Verfahren und ein System zur Steuerung von Motorabschaltungen eines HEV, die spezielle Regeleinrichtungen innerhalb eines Fahrzeug-Systemreglers und/oder Motorreglers aufweisen für: Kraftstoffeinspritzdüsen mit linearem Abfallen des Kraftstoffdurchflusses, das Motordrehmoment über eine Drosselklappe zu steuern, die Motordrehzahl zu regeln, die Zündfunkenzuführung zu unterbrechen, indem eine Zündanlage unwirksam gemacht wird, Unterbrechung der Spülung des Dampfdurchflusses durch Schließung eines VMV, Unterbrechung des Rückführdurchflusses von Abgas. indem ein EGR-Ventil geschlossen wird, und Spülen oder Reinigen des Ansaugkrümmers eines Motors von restlichem Kraftstoff (Dampf und Lachen), sobald alle Kraftstoffquellen (Einspritzdüsen, VMV und VGR-Ventil) abgesperrt sind;
- – die Abschaltung des Motors abzubrechen, falls der Motor angewiesen wird zu laufen und des lineare Abfallen des Kraftstoffdurchflusses über das Abschalten von Kraftstoffeinspritzdüsen noch nicht begonnen hat;
- – den Zündfunken abzuschalten, indem die Zündanlage unwirksam gemacht wird, wenn die Motordrehzahl geringer ist als ein kalibrierbarer Schwellenwert;
- – den Kraftstoffdurchfluss durch die Kraftstoffeinspritzdüsen auf kalibrierbare Art und Weise linear abfallen zu lassen, beispielsweise alle Einspritzdüsen auf einmal abschalten, jeweils eine Einspritzdüse abschalten oder jeweils zwei Einspritzdüsen abschalten;
- – ein Leistung erhaltendes System zur gesteuerten Motorabschaltung bereitzustellen, um eine „Schlüssel Aus”-Abschaltung zu bedienen.
- Die Erfindung soll im Folgenden anhand einer schematischen Zeichnung eines Ausführungsbeispiels in ihrer Wirkungs- und Funktionsweise näher erläutert werden. Es zeigen
-
1 eine Prinzipskizze eines Hybrid-Elektrofahrzeugs HEV mit Leistungsaufteilung; -
2 die Stufe 1 der gesteuerten Abschaltfolge des Motors für ein Hybrid-Elektrofahrzeug; -
3 eine grundlegende schematische Darstellung der Fahrzeugregelung, einer Steuereinheit des Motors und einer zentralen Steuereinheit der Achseinheit mit Getriebe, Kupplung und Differential. -
4 die Stufe 2 der gesteuerten Abschaltfolge des Motors für ein Hybrid-Elektrofahrzeug. - Die vorliegende Erfindung betrifft Elektrofahrzeuge und spezieller Hybrid-Elektrofahrzeuge HEV.
1 stellt nur eine mögliche Ausführung dar, speziell die Ausführung eines Parallel-/Reihen-Hybrid-Elektrofahrzeugs mit Leistungsaufteilung. In einem Hybrid-Elektrofahrzeug mit Leistungsaufteilung verbindet eine Planetengetriebegruppe20 über eine Freilaufkupplung24 mechanisch ein Zwischenrad mit einem Verbrennungs-Motor22 . Die Planetengetriebegruppe20 verbindet außerdem mechanisch ein Sonnenrad mit einem Generator-Motor26 und einem Ausgleichgetriebe-Tellerrad mit einem Antriebsmotor28 . Der Generator-Motor26 ist außerdem mit einer Generatorbremse30 gekoppelt und mit einer Batterie32 elektrisch verbunden. Der Antriebsmotor28 ist durch eine zweite Getriebegruppe34 mechanisch mit dem Tellerrad der Planetengetriebegruppe20 verbunden und elektrisch an die Batterie32 angeschlossen. Das Tellerrad der Planetengetriebegruppe20 ist über die Abtriebswelle38 mechanisch mit den Antriebsrädern36 verbunden. - Die Planetengetriebegruppe
20 teilt die abgegebene Energie des Motors22 in einen direkten Weg von dem Motor22 zu dem Generator-Motor26 und in einen parallelen Weg von dem Motor22 zu den Antriebsrädern36 auf. Die Drehzahl des Motors22 kann geregelt werden, indem die Aufteilung in den direkten Weg variiert wird, während durch den parallelen Weg eine mechanische Verbindung aufrechterhalten wird. Der Antriebsmotor28 erhöht die Leistung des Motors22 auf die Antriebsräder36 auf dem parallelen Weg durch die zweite Getriebegruppe34 . Der Antriebsmotor28 liefert außerdem die Möglichkeit, Energie auf direktem Wege durch den Generator-Motor26 erzeugte abfließende Energie zu verwenden. - Ein Fahrzeug-Systemregler VSC
40 steuert viele Komponenten in dieser Ausführung. Der VSC40 wirkt auf alle Hauptkomponenten des Fahrzeugs, indem zu jedem Regler einer Komponente eine Datenübertragung hergestellt wird: zu der Batterie-Steuereinheit BCU42 , der zentralen Steuereinheit TMU44 der Antriebseinheit mit Getriebe, Kupplung und Differential und der Steuereinheit ECU46 des Motors. Diese Datenübertragung wird hergestellt, indem ein Übertragungsnetz wie ein CAN (Regler-Bereichsnetz) verwendet wird. Der VSC40 und die ECU46 sind klar getrennte Regler, die sich jedoch entweder in getrennten Steuermodulen befinden können oder in dem gleichen Modul aufgenommen sein können. - Die ECU
48 ist mit dem Motor22 über eine verdrahtete Schnittstelle verbunden. Die BCU42 ist über eine verdrahtete Schnittstelle mit der Batterie32 verbunden. Die TMU44 steuert den Generator-Motor20 und den Antriebsmotor28 über eine verdrahtete Schnittstelle. - Es liegt an dem VSC
40 und der ECU46 , dass eine Koordinierung der gesteuerten Abschaltung des Motors22 stattfindet, um die Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu erfüllen. Zu einem vorgegebenen Zeitpunkt, wenn der VSC40 bestimmt, dass es für das Fahrzeug am besten ist, ohne den Motor zu laufen, beispielsweise die Anforderung eines geringen Drehmoments oder ein „Zündschlüssel abziehen” von einer Bedienperson, leitet der VSC40 die Abschaltung des Motors22 ein, indem an die ECU48 eine Anweisung ausgegeben wird. - Eine mögliche Abschaltroutine des Motors
22 , das heißt das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, ist in den2 und4 dargestellt.2 veranschaulicht speziell die Stufe 1 einer Abschaltroutine des HEV-Motors und befasst sich mit der gesamten Koordinierung der Motorabschaltung, indem Drehzahl und Drehmoment des Motors, z. B. über die elektronische Drosselklappensteuerung, gesteuert werden vor dem Aufrufen von Stufe 2 der Abschaltfolge des Motors, während die Leistung an die Regler, die Zündanlage und das Kraftstoffsystem, insbesondere Pumpe und Einspritzdüsen erhalten wird, wenn für Abschaltungen des Motors durch die Zündschloss-Stellung „Schlüssel Aus” ein optionales Merkmal „Leistung aufrechterhalten” realisiert wird. -
4 stellt die Stufe 2 dar, das heißt eine speziellere Steuerung der Motorkomponenten wie Kraftstoff-Einspritzdüsen, Ventil zur zentralen Dampfsteuerung VMV und Rückführventile für Abgas EGR sowie die Fähigkeit, einen Ansaugkrümmer von Kraftstoffrückstand zu „spülen”, wenn das optionale Merkmal „Leistung aufrechterhalten” für Abschaltungen des Motors für „Schlüssel Aus” realisiert wird. Die Stufe 1 ist in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel so dargestellt, dass sie in dem VSC40 und die Stufe 2 in der ECU46 verarbeitet wird. Diese „Stufen” müssen nicht notwendigerweise den Reglern zugeordnet sein, die in diesem veranschaulichten Beispiel verwendet werden; es können auch andere Regler entsprechend angepasst werden. -
2 (Stufe 1) ist ein Ablaufdiagramm, das zeitlich von links nach rechts wie folgt zu lesen ist:
DES_ENG_TORQUE54 = die Anweisung für das gewünschte Drehmoment des Motors22 von dem VSC40 zu der ECU46 ; die Steuerung des gewünschten Motordrehmoments steuert direkt die Stellung der Drosselklappe des Motors, wenn ein dem Drehmoment zugrundegelegtes elektronisches Drosselklappen-Reglersystem verwendet wird; wobei in diesem Fall mit einem bekannten Routinenverzeichnis des Motors22 ein gewünschtes Bremsmoment des Motors22 in das gewünschte angegebene Drehmoment des Motors22 , anschließend in den gewünschten Luftdurchfluss des Motors22 und dann schließlich in die gewünschte Drosselklappenstellung des Motors22 zerlegt werden kann. - ACTUAL_ENG_SPEED
48 = die durch einen Kurbelwellen-Positionssensor (nicht gezeigt) gemessene tatsächliche Drehzahl des Motors22 , die durch die ECU46 gelesen und an den VSC40 geleitet wird. - DES_ENG_SPEED
90 = die Anweisung für die gewünschte Drehzahl des Motors22 von dem VSC40 an die TMU44 , wobei die TMU44 den Generator-Motor26 für das meiste Fahren in der „Drehzahl” Regelung läßt und der VSC40 die Zielgeschwindigkeit des Generator-Motors26 über diese Anweisung DES_ENG_SPEED90 einstellt. Die Drehzahl des Generator-Motor26 und die Drehzahl des Motors22 sind immer proportional zueinander, weil sie in der Planetengetriebegruppe20 mechanisch verbunden sind. Die Pfeile S bzw. E bei der anfänglichen bzw. der eingestellten Geschwindigkeit zeigen dies deutlich. - ENGINE_MODE
50 = die Betriebsart-Anweisung von dem VSC40 an die ECU46 ; 0 = Motor22 , der zum Abschalten angewiesen wurde, 1 = Motor22 , der zum Einschalten angewiesen wurde; das ist es, was die Stufe 2 der Abschaltroutine des Motors startet wie es in4 veranschaulicht ist. - ENGINE_RUNNING
64 = Flag, das anzeigt, ob der Motor22 läuft, d. h. der Motor liefert durch Verbrennung und Drehmoment; 0 = Motor22 läuft nicht; 1 = Motor22 läuft. Dieses Flag ist in der Stufe 2 der Abschaltroutine des Motors auf 0 gesetzt wie es in4 veranschaulicht ist, wenn Bedingungen eingehalten sind, und wird anschließend von der ECU46 an den VSC40 geleitet. - STAGE TWO ROUTINE (
100 ) für Stufe 2 = diese Routine beginnt, wenn ENGINE_MODE50 = 0 ist. Mit speziellem Bezug in4 dargestellt. - GEN_MODE
92 = die Betriebsanweisung von dem VSC40 an die TMU44 ; 1 = Drehzahlregelung, 0 = Drehen des Motors bis zu einem Stop (Drehzahl 0). - POWER_SUSTAIN_TMR
74 = Zeittaktsteuerung, die beginnt, wenn der Schlüssel auf „AUS” gedreht ist und dann läuft, bis eine kalibrierbare Verzögerungszeit der Leistungserhaltung erfüllt ist (POWER_SUSTAIN_DLY102 ) oder wenn ENGINE_RUNNING64 = 0 ist. - POWER_SUSTAIN_FLG
76 = Flag innerhalb des VSC40 setzen, das wenn = 1 ist, die Leistung für sämtliche Regler, die Zündanlage und das Kraftstoffsystem, insbesondere Pumpe und Einspritzdüsen aufrechterhält; Flag wird auf 1 gesetzt, wenn der Schlüssel auf „OFF-Position” gedreht ist, und wird auf 0 gesetzt, wenn die POWER_SUSTAIN_TMR74 die POWER_SUSTAIN_DLY102 überschreitet oder wenn ENGINE_RUNNING64 = 0 abhängig davon ist, welche Möglichkeit realisiert wird. -
3 zeigt schematisch des Zusammenwirken des VSC40 mit der TMU44 und der ECU46 wie sie oben beschrieben sind. -
4 (Stufe 2) ist ebenfalls ein Ablaufdiagramm, das von links nach rechts wie folgt gelesen wird:
ENGINE_MODE50 = die Betriebsart-Anweisung von dem VSC40 an die ECU46 , die in der Stufe 1 gesetzt wird wie es in2 dargestellt ist; 0 = Motor22 ist angewiesen, abzuschalten; 1 = Motor22 angewiesen, einzuschalten; das ist es, was die Stufe 2 der Abschaltroutine des Motors22 startet, wie es in4 veranschaulicht ist. - INJ_STOP_TMR
56 = (OPTION A58 ) = Zeittaktsteuerung, die beginnt, wenn die Anweisung zur Ausführung der Abschaltung gegeben ist (ENGINE_MODE50 = 0) und die dann läuft, bis sämtliche Einspritzdüsen ausgeschaltet sind; wobei jede Einspritzdüse auf der Basis einer relativ dazu kalibrierbaren Verzögerung ausgeschaltet ist, wenn die Anweisung zur Abschaltung gegeben wurde. - (OPTION B
60 ) = Zeittaktsteuerung, die beginnt, wenn die Anweisung zur Ausführung der Abschaltung (ENGINE_MODE50 = 0) gegeben ist und anschließend jedes mal dann eine Rücksetzung erfährt, wenn eine der Einspritzdüsen ausgeschaltet ist; wobei jede Einspritzdüse auf der Basis einer relativ dazu kalibrierbaren Verzögerung ausgeschaltet ist, wenn die letzte Einspritzdüse abgeschaltet wurde. - SHUTDOWN_PG_DIS
66 = Flag, das anfordert, dass für den Abschaltvorgang ein Spülventil unbedingt abzuschalten ist. - SHUTDOWN_EGR_BIS
68 = Flag, das anfordert, dass für den Abschaltvorgang das Abgasrückführventil EGR unbedingt abzuschalten ist. - INJON
52 = tatsächliche Anzahl von Kraftstoff-Einspritzdüsen, den Einschalten angewiesen wurde (für dieses veranschaulichende Beispiel von 4 Zylindern ist das Maximum 4). - MAN_FLUSH_TMR
62 = Zeittaktsteuerung, die beginnt, wenn sämtliche Einspritzdüsen angewiesen wurden, abzuschalten (über INJON52 = 0), um den Ansaugkrümmer von restlichem Kraftstoff (Dampf und Flüssigkeit) spülen zu können. - ENGINE_RUNNING
64 = Flag, das anzeigt, ob der Motor22 läuf, d. h. der Motor liefert durch Verbrennung und Drehmoment; 0 = Motor22 läuft nicht (abgeschaltet), 1 = Motor22 läuft (Ein). Dieses Flag wird auf 0 gesetzt, wann ein „Spülvorgang” des Krümmers vollständig ist (MAN_FLUSH_TMR62 > MAN_FLUSH_DLY88 ) ist und anschließend von der ECU46 an den VSC40 geleitet wird. - SPK_ENG_MODE
70 = Anweisung Zündfunken abschaltend 0 = Zündanlage unwirksam machen, d. h. nicht zulassen, dass Zündkerzen zünden, 1 = Zündanlage aktivieren, d. h. zulassen, dass Zündkerzen zünden. Diese Anweisung wird auf 1 gesetzt, wenn ACTUAL_ENG_SPEED48 unter einen kalibrierbaren Schwellenwert abfällt (SPK_SPD_THRESHOLD96 ). - Die Stufen 1 und 2 der Abschaltroutine des Motors weisen die folgenden kalibrierbaren Parameter auf (Anmerkung: Während dieses Beispiel nur für einen 4 Zylindermotor
22 gilt, kann es leicht auf andere Motoren mit unterschiedlichen Zylinderausführungen angepasst werden, indem der gleiche Typ von Parametern verwendet wird):
INJDLY4380 = eine zeitliche Verzögerung von der Annahme der Abschaltanweisung für den Motor22 (ENGINE_MODE50 = 0) dahin, wenn 1 Einspritzdüse ausgeschaltet ist (entweder OPTION A58 oder OPTION B60 ). - INJDLY32
82 = zeitliche Verzögerung von der Annahme der Abschaltanweisung für den Motor22 (ENGINE_MODE50 = 0) dahin, wenn zwei Einspritzdüsen ausgeschaltet sind (OPTION A58 ),
oder
= zeitliche Verzögerung von einer Einspritzdüse, die ausgeschaltet worden ist (INJON52 = 3) dahin, wenn zwei Einspritzdüsen abgeschaltet sind (OPTION B60 ). - INJDLY21
84 = zeitliche Verzögerung von der Annahme der Abschaltanweisung für den Motor22 (ENGINE_MODE50 = 0) dahin, wenn drei Einspritzdüsen ausgeschaltet sind (OPTION A58 ),
oder = zeitliche Verzögerung von zwei Einspritzdüsen, die abgeschaltet worden sind (INJON52 = 2) dahin, wenn drei Einspritzdüsen ausgeschaltet sind (OPTION B60 ). - INJDLY10
86 = zeitliche Verzögerung von der Annahme der Abschaltanweisung für den Motor22 (ENGINE_MODE = 0) dahin, wenn alle vier Einspritzdüsen ausgeschaltet sind (OPTION A58 ),
oder = zeitliche Verzögerung von drei Einspritzdüsen, die ausgeschaltet worden sind (INJON52 = 1) dahin, wenn alle vier Einspritzdüsen ausgeschaltet sind (OPTION B60 ). - MAN_FLUSH_DLY
88 = zeitliche Verzögerung beginnt, wenn der Motor22 die Kraftstoffaufnahme unterbrochen ist (INJON52 = 0) bis der Ansaugkrümmer von restlichem Kraftstoff (Dampf und Flüssigkeit) genügend gereinigt worden ist, Der Motor22 wird mittels der VSC40 weiter gedreht, bis diese kalibrierbare Verzögerung abgelaufen ist. - SPK_BPD_THRESHOLD
96 = Motordrehzahl liegt unter derjenigen, bei der die Zündanlage unwirksam gemacht wird, d. h. es werden keine Zündfunken gezündet. - POWER_SUSTAIN_DLY
102 = zeitliche Verzögerung davon, wenn POWER_SUSTAIN_TMR74 zu zählen beginnt, wenn POWER_SUSTAIN_FLG auf 0 gesetzt ist. - Die Abschaltroutine für den Motor
22 löst die Aufgaben, die im Überblick zum Stand der Technik beschrieben wurden. Zuerst macht sie unbedingt das Spülen und EGR unwirksam, d. h. schließt sofort die Ventile über SHUTDOWN_PG_DIS66 und SHUTDOWN_EGR_DIS68 , um diese Kraftstoffquellen abzusperren. Zweitens schaltet sie die Kraftstoffeinspritzdüsen ab (die primäre Kraftstoffquelle) in gesteuerter und kalibrierbarer Weise ab (z. B. alle Einspritzdüsen auf einmal oder paarweise oder einzeln abschalten) über INJON52 . Außerdem wird dem Abschaltvorgang eine Anweisung zum Abbrechen hinzugefügt, wenn das lineare Abfallen des Kraftstoffdurchflusses über die Abschaltung von Einspritzdüsen noch nicht begonnen hat. Zum Beispiel würde die Abschaltung abgebrochen werden, wenn INJON52 > = 4 ist (oder die gesamte Anzahl der Motorzylinder) und ENGINE_MODE50 nicht = 0 ist. Wiederum unterstützt das Abschalten dieser drei Kraftstoffquellen einen wiederholbaren und beständigen Kraftstoffzustand im Ansaugkrümmer (Dampf und Flüssigkeit) am Ende der Abschaltung des Motors zu erzeugen, so dass es leichter ist, die Kraftstoffmenge für ein optimales Luft-Kraftstoff-Verhältnis beim folgenden erneuten Starten des Motors zu regeln. - Und schließlich kann der VSC
40 den Motor22 weiter drehen, wenn die Abschaltung des Motors mit einem Leistung erhaltenden System (POWER_SUSTAIN_TMR74 , POWER_SUSTAIN_FLG76 und POWER_SUSTAIN_DLY102 ) für die Regler, die Zündanlage und das Kraftstoffsystem, insbesondere Pumpe und Einspritzdüsen ausgeführt wird, selbst dann, wenn die Einspritzdüsen ausgeschaltet sind (INJON52 = 0), um Kraftstoffrückstand aus dem Ansaugkrümmer zu „spülen”, den Kraftstoff im Brennraum zumindest teilweise zu verbrennen durch das fortgesetzte Zünden der Zündkerzen, und anschließend die Nebenprodukte der Verbrennung im Katalysator umzuwandeln. - Das Flag ENGINE_RUNNING
64 wird auf 0 gesetzt, sobald der Spülvorgang komplett ist und die Routine den Zündfunken des Motors22 vollständig abschaltet, sobald ACTUAL_ENG_SPEED48 unter eine kalibrierbare Höhe (SPK_SPD_THRESHOLD96 ) abgefallen ist. Typischerweise wird der Motor22 nach dem „Schlüssel Aus”, selbst bei der aktiven Option „Leistung erhalten” nur einige wenige Sekunden (2 oder 3) lang weiter drehen, so dass der Fahrer mit einem unerwarteten weiterlaufenden Motor22 kein Problem erkennt.
Claims (9)
- System zur Steuerung einer Motorabschaltung für ein Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV), gekennzeichnet durch mindestens eine Steuereinrichtung, um – das Motordrehmoment unter Verwendung einer elektronischen Drosselklappensteuerung zu steuern; – die Motordrehzahl zu regeln; – den Spülfluss von einem Ventil zur zentralen Steuerung von Dampf (VMV) zu unterbrechen; – den Kraftstoffdurchfluss über die Abschaltung von Kraftstoff-Einspritzdüsen kalibrierbar über eine Zeittaktsteuerung zeitlinear abfallen zu lassen; wobei – die Kraftstoff-Einspritzdüsen mit kalibrierbarer Verzögerung nach einer Rampenfunktion abschaltbar sind und – die Zeittaktsteuerung mit der Anweisung zur Ausführung der Abschaltung beginnt und solange läuft, bis sämtliche Einspritzdüsen ausgeschaltet sind oder – die Zeittaktsteuerung mit der Anweisung zur Ausführung der Abschaltung beginnt und anschließend jedes mal dann eine Rücksetzung erfährt, wenn eine der Einspritzdüsen ausgeschaltet ist – den Ansaugkrümmer des Motors vom restlichen Kraftstoff zu spülen, sobald alle Kraftstoffquellen abgesperrt sind; – die Zündanlage unwirksam zu machen.
- System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zum Abbrechen der Motorabschaltung, falls das lineare Abfallen des Kraftstoffdurchflusses über die Abschaltung von Kraftstoffeinspritzdüsen noch nicht begonnen hat.
- System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zur Leistungserhaltung, nachdem Motor nebst Einspritzdüsen und Fahrzeug abgeschaltet sind, wobei ein Generator den Motor weiter drehen kann und Kraftstoffrückstand aus dem Ansaugkrümmer des Motors zur Verbrennung über die Motorzylinder und weiter zu einem Katalysator gespült wird.
- Verfahren zur Steuerung einer Motorabschaltung für ein Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV), gekennzeichnet durch die Schritte: – Steuern über eine Zeittaktsteuerung kalibrierbares, zeitlineares Abfallen des Kraftstoffdurchflusses über die Abschaltung von Kraftstoff-Einspritzdüsen; wobei – die Kraftstoff-Einspritzdüsen mit kalibrierbarer Verzögerung nach einer Rampenfunktion abschaltbar sind und – die Zeittaktsteuerung mit der Anweisung zur Ausführung der Abschaltung beginnt und solange läuft, bis sämtliche Einspritzdüsen ausgeschaltet sind oder – die Zeittaktsteuerung mit der Anweisung zur Ausführung der Abschaltung beginnt und anschließend jedes mal dann eine Rücksetzung erfährt, wenn eine der Einspritzdüsen ausgeschaltet ist – Steuerung des Motordrehmoments; – Regeln der Motordrehzahl; – Unwirksammachen der Zündanlage; – Unterbrechen des Spülflusses von einem Ventil zur zentralen Steuerung von Dampf (VMV); – Unterbrechen des Abgas-Rückführstroms (EGR) von einem EGR-Ventil; und – Spülen eines Motor-Ansaugkrümmers von restlichem Kraftstoff, nachdem alle Kraftstoffquellen in den Kraftstoff-Einspritzdüsen, VMV und EGR-Ventil abgesperrt sind.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Schritt „Abbrechen der HEV-Motorabschaltung”, wenn sich die Anforderung an den Motor ändert, den Motor wieder laufen lassen zu müssen und das zeitlineare Abfallen des Kraftstoffdurchflusses über die Abschaltung von Kraftstoff-Einspritzdüsen noch nicht begonnen hat.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt, Leistung nach dem „Schlüssel Aus” von Motor und Fahrzeug zu erhalten, damit ein Generator den Motor weiter drehen kann, die Einspritzdüsen abgeschaltet sind, restlicher Kraftstoff aus dem Ansaugkrümmer des Motors in die Motorzylinder gespült und verbrannt wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt Unwirksammachen der Zündanlage, wenn die Motordrehzahl geringer als ein kalibrierbarer Wert ist.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim zeitlinearen Abfallen des Kraftstoffdurchflusses über die Abschaltung von Kraftstoff-Einspritzdüsen alle Einspritzdüsen auf einmal ausgeschaltet werden.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim zeitlinearen Abfallen des Kraftstoffdurchflusses über die Abschaltung von Kraftstoff-Einspritzdüsen jeweils eine oder zwei Einspritzdüsen ausgeschaltet werden.
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