DE102006034297B4

DE102006034297B4 - Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102006034297B4
Application number: DE102006034297.6A
Authority: DE
Inventors: Pat Smithberger; Christopher Alan Lear; Suzanne Stuber; Douglas Martin
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2005-07-22
Filing date: 2006-07-21
Publication date: 2018-04-26
Anticipated expiration: 2026-07-22
Also published as: US20070021265A1; GB2434657B; JP5060076B2; GB0612768D0; CN1900504A; DE102006034297A1; CN1900504B; US7335131B2; GB2434657A; JP2007030869A

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (12) in einem Kraftfahrzeug (10), das eine Kraftübertragungseinheit (48) aufweist, gekennzeichnet durch die Schritte:- Feststellen, wenn eine Neutralstellung der Kraftübertragungseinheit (48) gewählt wurde,- Feststellen eines Wertes eines Kraftfahrzeug-Parameters, und- Anpassen eines Verbrennungsmotor-Parameters, um den Betriebszustand des Verbrennungsmotors (12) basierend auf zumindest einer vorbestimmten Bedingung unter Einsatz eines Vorwärtsregelungssystems zu steuern bzw. zu regeln, wenn ermittelt wurde, dass die Neutralstellung der Kraftübertragungseinheit (48) ausgewählt wurde, wobei die zumindest eine vorbestimmte Bedingung umfasst, dass der Wert des Kraftfahrzeug-Parameters außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, und- nach dem Anpassen eines Verbrennungsmotor-Parameters oder dann, wenn der Wert des Kraftfahrzeug-Parameters nicht außerhalb des vorbestimmen Bereichs liegt, Übergang zu einer Rückkopplungssteuerung, bei der eine Drehzahl des Verbrennungsmotors (12) ermittelt wird und bei der die Drehzahl des Verbrennungsmotors (12) angepasst wird, wenn die ermittelte Verbrennungsmotor-Drehzahl außerhalb eines vorbestimmten Drehzahlbereichs für den Verbrennungsmotor (12) liegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug, das eine Kraftübertragungseinheit aufweist.
Ein Motor bzw. Verbrennungsmotor in einem Kraftfahrzeug kann einer Vielzahl von Lastanforderungen bzw. Lasten ausgesetzt sein, von denen manche nicht durch die Fortbewegung des Kraftfahrzeugs selbst bedingt sind, sondern durch den Betrieb von Systemen innerhalb des Kraftfahrzeugs. So kann der Betrieb einer Klimaanlage im Kraftfahrzeug eine zusätzliche Last für den Verbrennungsmotor darstellen. Beispielsweise kann der Verbrennungsmotor einen Klimakompressor mechanisch antreiben oder er kann einen Wechselstromgenerator antreiben, um zusätzliche elektrische Leistung für den Betrieb des Kompressors zur Verfügung zu stellen.
Zusätzliche Lasten für den Verbrennungsmotor können auch auftreten, wenn der Verbrennungsmotor benutzt wird, um ein Drehmoment an einen Wechselstromgenerator oder Gleichstromgenerator abzugeben, der zum Laden einer Batterie eingesetzt wird. Eine solche Last des Verbrennungsmotors kann dann besonders hoch sein, wenn eine Hochspannungsbatterie mit großer Speicherkapazität vorgesehen ist, wie sie in hybridelektrischen Kraftfahrzeugen (Hybrid Electric Vehicle, HEV) eingesetzt wird. In Situationen, in denen eines oder mehrere Systeme des Kraftfahrzeugs eine Last auf den Verbrennungsmotor ausüben, kann die Anpassung eines oder mehrerer Verbrennungsmotor-Parameter notwendig sein, um die vom Verbrennungsmotor abgegebene Leistung zu steigern. Beispielsweise kann der Luftvolumenstrom, der dem Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellt wird, erhöht werden, um das vom Verbrennungsmotor abgegebene Drehmoment zu steigern und die von den Systemen des Kraftfahrzeugs benötigte Leistung zur Verfügung zu stellen.
Wenn die dem Verbrennungsmotor auferlegte Last vergrößert wird, kann sich die Drehzahl des Verbrennungsmotors ändern, sofern kein Steuer- oder Regelungssystem vorgesehen ist, das die vergrößerte Last kompensiert. Ein Beispiel für eine Leerlaufdrehzahlsteuerung für einen Verbrennungsmotor wird in der US 5 712 786 beschrieben. Diese Leerlaufdrehzahlsteuerung kann einen plötzlichen Anstieg des elektrischen Leistungsbedarfs im Leerlauf des Verbrennungsmotors kompensieren. Dazu wird der Wert des elektrischen Ladestroms erfasst, der von dem Wechselstromgenerator abgegeben wird, und die Luftzufuhr zum Verbrennungsmotor wird in Übereinstimmung mit dem gewonnenen Ladestromwert angehoben. Dieses Steuerungssystem wird benutzt, um die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors im Wesentlichen konstant zu halten. Eine Einschränkung des bekannten Verfahrens liegt darin, dass ein Auftreten einer erhöhten elektrischen Last schnell festgestellt werden muss, sodass das Steuerungssystem schnell antworten kann, um die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors aufrecht zu erhalten. Ein solches System basiert auf einer Rückkopplungsregelung, die eine langsamere Reaktionszeit im Vergleich zu einer Vorwärtsregelung aufweisen kann.
In vielen Kraftfahrzeugen sind die Lasten, die von den Systemen des Kraftfahrzeugs dem Verbrennungsmotor auferlegt werden, relativ unabhängig von dem Betrieb des Kraftfahrzeugs selbst. Beispielsweise belastet ein Klimatisierungssystem den Verbrennungsmotor unabhängig davon, ob das Kraftfahrzeug steht oder fährt oder ob sich die das Getriebe in einem Vorwärtsgang, in einem Rückwärtsgang oder im Leerlauf bzw. in einer Neutralstellung befindet. In manchen Kraftfahrzeugen kann die Last des Verbrennungsmotors unmittelbar abhängig von dem Betrieb des Kraftfahrzeugs sein. Beispielsweise können bei einem hybridelektrischen Kraftfahrzeug oder bei einem anderen Kraftfahrzeug, das keine Trennkupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und den Fahrzeugrädern aufweist, manche oder alle Lasten, die auf den Verbrennungsmotor ausgeübt werden, abgekoppelt bzw. entfernt werden, wenn das Getriebe in eine Neutralstellung gebracht wird. Dies kann wünschenswert sein, um sicher zu stellen, dass der Verbrennungsmotor nicht in unbeabsichtigter Weise ein Ausgangsdrehmoment an die Fahrzeugräder abgibt, wenn das Getriebe in der Neutralstellung ist. Wenn der Verbrennungsmotor vor dem Einlegen des Leerlaufs bzw. der Neutralstellung einer hohen Last ausgesetzt war, kann die Drehzahl des Verbrennungsmotors plötzlich ansteigen, wenn die Last beseitigt wird, beispielsweise wenn das Getriebe in die Neutralstellung gebracht wird. Obwohl es möglich ist, ein Rückkopplungsregelungssystem zu benutzen, um das Entfallen der Last auf den Verbrennungsmotor zu kompensieren, kann die Drehzahl des Verbrennungsmotors bereits auf einen unerwünscht hohen Wert angestiegen sein, bevor die Drehzahl angepasst wird.
Aus der DE 38 32 727 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungsmotors bekannt, bei dem die Leerlaufdrehzahl abhängig von einer Batteriespannung und somit abhängig von deren Ladezustand gesteuert wird. Weiterhin können andere Betriebszustandsparameter, die die Leerlaufdrehzahl beeinflussen, wie z.B. die Einkupplung eines Klimaanlagenkompressors, berücksichtigt werden.
Die DE 30 15 832 C2 offenbart eine Steuer-/Regeleinrichtung zur Leerlauf-Drehzahlsteuerung- oder regelung eines Verbrennungsmotors, bei der ein Parameter zur Steuerung auch die Batteriespannung sein kann.
Die DE 101 62 067 A1 offenbart eine Motorsteuerung, bei der im Leerlauf u.a. anhand des Ladezustands einer Batterie entschieden wird, den Motor im Rahmen einer Stop-/Startautomatik abzuschalten.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht dementsprechend darin, Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors zu schaffen, die Betriebsparameter des Verbrennungsmotors schnell anpassen können, wenn ein Ereignis auftritt, das zu einer Änderung in der Last bzw. im Lastzustand des Verbrennungsmotors führt.
Diese Aufgabe wird durch Verfahren mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verfahren werden in den Unteransprüchen beschrieben.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass ein Regelungssystem bereitgestellt wird, das eine Vorwärtsregelung benutzt, welche Betriebsparameter des Verbrennungsmotors anpassen kann, ohne darauf zu warten, dass sich die Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors ändern.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass ein Regelungssystem bereitgestellt wird, das auf die Ermittlung eines Ereignisses hin agieren kann, um eine proaktive Regelung des Betriebszustands des Verbrennungsmotors zu erreichen.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang zur Verfügung. Das Verfahren umfasst die Ermittlung einer neutralen Stellung des Getriebes und die Ermittlung eines Wertes eines Kraftfahrzeug-Parameters. Ein Verbrennungsmotor-Parameter wird angepasst, um den Betriebszustand des Verbrennungsmotors basierend auf zumindest einer vorbestimmten Bedingung zu steuern bzw. zu regeln, wenn ermittelt wurde, dass die Neutralstellung gewählt wurde. Die zumindest eine vorbestimmte Bedingung beinhaltet, dass der Wert des Kraftfahrzeug-Parameters außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.
Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug, das ein System aufweist, das selektiv eine Last auf den Verbrennungsmotor ausüben kann. Das Verfahren umfasst die Bestimmung eines Kraftfahrzeug-Parameters, der mit der Last bzw. dem Lastzustand des Verbrennungsmotors korreliert ist. Das Verfahren umfasst außerdem die Ermittlung eines Ereignisses, das zu einer Beseitigung einer Last führt, die von dem Kraftfahrzeug-System auf den Verbrennungsmotor ausgeübt wird. Ein Verbrennungsmotor-Parameter wird angepasst, um den Betriebszustand des Verbrennungsmotors zu regeln, wenn das Ereignis ermittelt wurde und zumindest eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist. Die zumindest eine vorbestimmte Bedingung umfasst den Wert des Kraftfahrzeug-Parameters, der außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.
Die Erfindung kann bei einem Kraftfahrzeug angewandt werden, welches Räder, einen Verbrennungsmotor und ein Kraftfahrzeug-System aufweist, das eine Last auf den Verbrennungsmotor ausüben kann. Ein Getriebe ist vorgesehen, um ein Drehmoment an zumindest eines der Räder des Kraftfahrzeugs zu übertragen. Ein Regelungssystem mit zumindest einem Controller kommuniziert mit dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe. Das Regelungssystem ist derart ausgelegt, dass es Signale empfangen kann, die mit einem Kraftfahrzeug-Parameter korrelieren, der die Last des Verbrennungsmotors angibt. Das Regelungssystem ist außerdem dahingehend ausgelegt, zu ermitteln, wenn die Neutralstellung eingelegt ist, und um einen Verbrennungsmotor-Parameter zum Regeln des Betriebszustands des Verbrennungsmotors anzupassen, wenn ermittelt wurde, dass die Neutralstellung bzw. der Leerlauf eingelegt wurde und ein Wert des Kraftfahrzeug-Parameters außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines exemplarischen Antriebsstranges eines Kraftfahrzeugs gemäß der Erfindung, und
2 ein Flussdiagramm, das einn Verfahren gemäß der Erfindung darstellt.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 10 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst einen Verbrennungsmotor 12 und eine elektrische Maschine bzw. einen Generator 14. Der Verbrennungsmotor 12 und der Generator 14 sind über eine Kraftübertragungseinheit bzw. ein Getriebe miteinander verbunden, die in dieser Ausführungsform der Erfindung als Planetengetriebe 16 ausgeführt ist. Andere Typen von Kraftübertragungseinrichtungen, die andere Getriebeeinrichtungen und Übertragungen umfassen, können ebenfalls eingesetzt werden, um den Verbrennungsmotor 12 mit dem Generator 14 zu verbinden. Das Planetengetriebe 16 umfasst ein Hohlrad 18, einen Planetenträger 20, Planetenräder 22 und ein Sonnenrad 24.
Der Generator 14 kann auch als Antriebsmotor genutzt werden und ein Drehmoment an eine Welle 26 abgeben, die mit dem Sonnenrad 24 verbunden ist. In gleicher Weise übt der Verbrennungsmotor 12 ein Drehmoment auf eine Welle 28 aus, die mit dem Planetenträger 20 verbunden ist. Eine Bremse 30 ist vorgesehen, um die Rotation der Welle 26 zu stoppen, wodurch das Sonnenrad 24 blockiert wird. Da es diese Anordnung erlaubt, ein Drehmoment vom Generator 14 an den Verbrennungsmotor 12 zu übertragen, ist eine Freilaufkupplung 32 vorgesehen, sodass die Welle 28 nur in einer Richtung rotieren kann. Da der Generator 14, wie in der 1 dargestellt, mit dem Verbrennungsmotor 12 wirkverbunden ist, kann die Geschwindigkeit des Verbrennungsmotors 12 durch den Generator 14 geregelt werden. Das Hohlrad 18 ist mit einer Welle 34 verbunden, die mit den Rädern 36 des Kraftfahrzeugs 10 mittels einer zweiten Getriebeanordnung 38 verbunden ist. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst einen zweiten elektrischen Antrieb oder Elektromotor 40, der benutzt werden kann, um ein Drehmoment an eine Welle 42 abzugeben. Andere Kraftfahrzeuge gemäß der Erfindung können auch mehr oder weniger als zwei Elektromotoren aufweisen. Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform können der Elektromotor 40 und der Generator 14 beide als Motoren zur Abgabe von Drehmomenten eingesetzt werden.
Alternativ können der Generator 14 und der Elektromotor 40 auch als Generator eingesetzt werden, um elektrische Leistung an einen Hochspannungsbus 44 und an eine Energiespeichereinrichtung oder Batterie 46 abzugeben.
Die Batterie 46 ist eine Hochspannungsbatterie, die in der Lage ist, elektrische Leistung zum Betrieb des Elektromotors 40 und des Generators 14 abzugeben. Andere Typen von Energiespeicher- oder Energieabgabeeinrichtungen können ebenfalls in einem Kraftfahrzeug wie dem Kraftfahrzeug 10 eingesetzt werden. Beispielsweise kann eine Einrichtung wie ein Kondensator eingesetzt werden, der wie eine Hochspannungsbatterie sowohl zum Speichern als auch zum Abgeben elektrischer Energie in der Lage ist. Alternativ kann eine Einrichtung wie eine Brennstoffzelle in Verbindung mit einer Batterie und/oder mit einem Kondensator eingesetzt werden, um elektrische Leistung für das Kraftfahrzeug 10 zur Verfügung zu stellen.
Wie in 1 dargestellt, können der Elektromotor 40, der Generator 14, das Planetengetriebe 16 und ein Teil der zweiten Getriebeeinrichtung 38 allgemein als Kraftübertragungseinheit (transaxle) 48 bezeichnet werden. Die Kraftübertragungseinheit 48 entspricht einer Kraftübertragungseinheit in einem bekannten Kraftfahrzeug. Wenn ein Fahrer eine bestimmte Fahrstufe bzw. einen Gang auswählt, wird die Kraftübertragungseinrichtung 48 dementsprechend angesteuert, um die Fahrstufe bzw. den Gang bereitzustellen. Um den Verbrennungsmotor 12 und die Komponenten der Kraftübertragungseinheit 48, beispielsweise den Generator 14 und den Elektromotor 40, zu regeln, ist ein Regelungssystem vorgesehen, das eine Steuereinheit bzw. einen Controller 50 umfasst. Wie in 1 dargestellt, umfasst der Controller 50 eine Kombination eines Kraftfahrzeug-System-Controllers und eines Antriebsstrang-Kontrollmoduls (VSC/PCM). Obwohl der Controller 50 als einzelne Hardware-Einrichtung dargestellt ist, kann er mehrere Controller in Form mehrerer Hardware-Einrichtungen oder in Form mehrerer Software-Controller innerhalb einer oder mehrerer Hardware-Einrichtungen aufweisen.
Ein CAN-Bus (Controller Area Network) 52 ermöglicht es dem VSC/PCM 50, mit der Kraftübertragungseinheit 48 und einem Batterieregler (BCM) 54 zu kommunizieren. So wie die Batterie 46 den BCM 54 aufweist, können anderen Einrichtungen, die von dem VSC/PCM 50 gesteuert werden, ihre eigenen Controller aufweisen. Beispielsweise kann eine Motorsteuereinrichtung (ECU) mit dem VSC/PCM 50 kommunizieren und Regelungsfunktionen für den Verbrennungsmotor 12 durchführen. Zusätzlich kann die Kraftübertragungseinheit 48 einen oder mehrere Controller wie ein Kraftübertragungskontrollmodul (TCM) aufweisen, das zum Regeln spezifischer Komponenten innerhalb der Kraftübertragungseinheit, wie dem Generator 14 und/oder dem Elektromotor 40, ausgelegt ist. Einige oder alle dieser Controller können Teil eines Steuer- bzw. Regelungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung sein.
Zusätzlich zu den Eingangswerten von der Kraftübertragungseinheit 48 kann die VSC/PCM 50 auch Eingangswerte von anderen Kraftfahrzeug-Systemen empfangen. Beispielsweise ist ein in 1 dargestellter Getriebewahlhebel 56 vorgesehen, der mit dem VSC/PCM 50 kommuniziert, um anzugeben, welcher Gang bzw. welche Schaltstufe vom Fahrer gewählt wurde - beispielsweise Parken, Neutral, Vorwärts oder Rückwärts. Obwohl das Kraftfahrzeug gemäß der 1 ein hybridelektrisches Kraftfahrzeug ist, kann die vorliegende Erfindung auch auf bekannte Kraftfahrzeuge angewendet werden, auch auf solche, die lediglich mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet sind. Obwohl das Kraftfahrzeug gemäß der 1 ein parallel serielles hybridelektrisches Kraftfahrzeug ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf hybridelektrische Kraftfahrzeuge mit einer solchen getrennten (powersplit) Auslegung begrenzt.
Wie vorstehend beschrieben, können verschiedene Typen von Kraftfahrzeug-Systemen eine Änderung in den Lastbedingungen bzw. im Lastzustand für den Verbrennungsmotor abhängig vom Betriebszustand des Kraftfahrzeugs hervorrufen. Beispielsweise kann der Generator 14 ein Reaktionsmoment an den Verbrennungsmotor 12 übertragen, das von den Bedürfnissen, insbesondere vom Leistungsbedarf verschiedener Systeme innerhalb des Kraftfahrzeugs 10 abhängt. Beispielsweise kann der Generator 14 ein hohes Reaktionsmoment an den Verbrennungsmotor 12 übertragen, um die Batterie 46 zu laden, wenn festgestellt wurde, dass ein Ladezustand (SOC) der Batterie 46 unter einem vorbestimmten Wert liegt. Der VSC/PCM 50, der mit dem Verbrennungsmotor 12, der Kraftübertragungseinheit 48 und dem BCM 54 kommuniziert, kann den Batterieladezustand SOC basierend auf Signalen des BCM 54 bestimmen und dementsprechend Kommandos an den Generator 14 und den Verbrennungsmotor 12 ausgeben, um sicherzustellen, dass die Batterie 46 ordnungsgemäß geladen wird. Andere Kraftfahrzeug-Systeme können ebenfalls ein Ansteigen der Last auf den Verbrennungsmotor hervorrufen; beispielsweise kann eine nicht dargestellte Klimaanlage einen solchen Anstieg hervorrufen, wenn sie eingeschaltet wird. In derartigen Fällen empfängt der VSC/PCM 50 Signale, die das Auftreten der Last anzeigen und stellt entsprechende Kommandos bereit, um sicherzustellen, dass eine ausreichende Leistung für die notwendigen Systeme bereitgestellt wird.
Wie in der 1 dargestellt, weist das Kraftfahrzeug 10 keine Trennkupplung auf, um die vom Verbrennungsmotor abgegebene Leistung vollständig von den Kraftfahrzeugrädern 36 zu trennen. Um sicherzustellen, dass ein vom Verbrennungsmotor 12 abgegebenes Drehmoment nicht auf die Kraftfahrzeugräder 36 übertragen wird, wenn die Kraftübertragungseinheit 48 in der Neutralstellung ist, können verschiedene Regelungssysteme und Verfahren angewendet werden. In der US 2004/0254045 (System and Method for Controlling Engine Idle in a Vehicle), die hiermit durch ausdrücklichen Bezug zum Gegenstand der Offenbarung gemacht wird, werden ein derartiges Verfahren und ein entsprechendes System beschrieben.
Ein derartiges System ermittelt, wenn die Kraftübertragungseinheit 48 in eine Neutralstellung bzw. in den Leerlauf geschaltet wird und benutzt den Generator 14, um einem Drehmoment des Verbrennungsmotors 12 entgegenzuwirken. Alternativ kann der Generator 14 so geregelt werden, dass kein Reaktionsmoment auf den Verbrennungsmotor 12 übertragen wird, sodass das gesamte, vom Verbrennungsmotor 12 abgegebene Drehmoment eingesetzt werden kann, um den Generator 14 anzutreiben, der sich dabei frei drehen kann. Bei Verwendung des vorstehend beschriebenen Steuer- bzw. Regelungssystems können alle äußeren Lasten von dem Verbrennungsmotor 12 fern gehalten werden, wenn die Kraftübertragungseinheit 48 in die Neutralstellung gebracht wurde. Wie vorstehend erwähnt, kann die Drehzahl des Verbrennungsmotors 12 unerwünscht ansteigen, wenn kein zusätzliches Regelungssystem vorgesehen ist.
Wie vorstehend erwähnt, kann ein Steuer- bzw. Regelungssystem zur Anpassung der Drehzahl des Verbrennungsmotors in einem derartigen Fall als Rückkopplungsregelung ausgelegt werden, die zuerst die Drehzahl des Verbrennungsmotors ermittelt, die ermittelte Drehzahl mit einem vorgegebenen Drehzahlbereich vergleicht und anschließend die Anpassungen basierend auf einer berechneten Drehzahlabweichung vornimmt. Ein derartiges Steuer- bzw. Regelungssystem kann in einen Controller wie den VSC/PCM 50 programmiert werden und kann in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein. Zusätzlich stellt die vorliegende Erfindung auch ein Vorwärtsregelungssystem bereit, das schneller auf eventuelle Änderungen in den Lastbedingungen für den Verbrennungsmotor reagieren kann. Beispielsweise zeigt die 2 ein schematisches Flussdiagramm, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Vorab ist festzuhalten, dass die in chronologischer Reihenfolge dargestellten, unterschiedlichen Schritte gemäß dem Flussdiagramm 58 zumindest teilweise in unterschiedlicher Reihenfolge ausgeführt werden und einige Schritte auch parallel ausgeführt werden können.
Wie in 2 dargestellt, ist der erste Schritt 60 die Feststellung eines Schaltvorgangs in den Leerlauf bzw. in die Neutralstellung. Dieser Schritt kann von dem Getriebewahlhebel 56 an den VSC/PCM 50 kommuniziert werden, oder er kann direkt aus Signalen des Getriebes 48 ermittelt werden, die an den VSC/PCM 50 übermittelt werden. Obwohl der Schritt 60 explizit die Feststellung des Einlegens des Leerlaufs aufzeigt, kann die vorliegende Erfindung mit der Feststellung jedes anderen Ereignisses, das einen Teil oder die gesamte Last von einem oder mehreren Kraftfahrzeug-Systemen auf den Verbrennungsmotor 12 reduziert, durchgeführt werden.
In Schritt 62 wird der Batterieladezustand SOC bestimmt. Der Batterieladezustand SOC ist ein Indikator für die Last des Verbrennungsmotors. Beispielsweise kann der Generator 14 eine zusätzliche Last auf den Verbrennungsmotor 12 ausüben, um die Batterie 46 zu laden, wenn der Batterieladezustand SOC unterhalb eines bestimmten Wertes, z.B. 45 %, ist. Umgekehrt kann der Verbrennungsmotor 12 mit einer reduzierten Last betrieben werden, wenn der Batterieladezustand SOC über einem bestimmten Wert liegt, sodass die Batterie 46 nicht überladen wird. Dabei kann der BCM 54 eines oder mehrere Signale, die mit dem Batterieladezustand SOC verknüpft sind, bereitstellen, die die Last des Verbrennungsmotors 12 angeben.
Der Batterieladezustand SOC ist lediglich ein Kraftfahrzeug-Parameter, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann. Beispielsweise kann der Generator 14 entsprechend den Anforderungen des Kraftfahrzeugs und den verschiedenen darin vorgesehenen Systemen betrieben werden, um mehr oder weniger Reaktionsmoment an den Verbrennungsmotor 12 bereitzustellen. Damit kann ein Drehmomentkommando, das vom Generator 14 bereitgestellt wird, der Kraftfahrzeug-Parameter sein, der als Indikator für die Last des Verbrennungsmotors 12 herangezogen wird. Dies sind nur zwei exemplarische Beispiele von Kraftfahrzeug-Parametern, die von dem VSC/PCM 50 als Indikatoren für die Last des Verbrennungsmotors benutzt werden können.
Bei dem Entscheidungsblock 64 wird festgestellt, ob der Batterieladezustand SOC unter einem ersten vorgebbaren Ladezustand liegt. Mit anderen Worten wird festgestellt, ob der Batterieladezustand SOC außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Wenn ein Zielbereich für den Batterieladezustand SOC zwischen 45 % und 50 % liegt, ist der Ladezustand SOC außerhalb dieses Bereiches, wenn er unterhalb eines Ladezustands von 45 % liegt. Diese Werte sind nur beispielhaft gewählt und abweichende Werte können für die vorliegende Erfindung ebenfalls gewählt werden. Beispielsweise kann ein variabler Maßstab vorgesehen sein, bei dem die Last des Verbrennungsmotors 12 zunimmt, wenn der Batterieladezustand SOC abnimmt. Insbesondere kann die Last des Verbrennungsmotors 12 in Übereinstimmung mit einem variablen Bereich reduziert werden, wenn der Batterieladezustand SOC einen bestimmten Wert erreicht, um ein Überladen der Batterie 46 zu vermeiden. Zudem kann die Last des Verbrennungsmotors 12 unabhängig vom Ladezustand SOC der Batterie beeinträchtigt werden, und in einem ausgewählten mittleren Bereich kann die Auswirkung auf die Last des Verbrennungsmotors 12 so gering sein, dass diese für die Zwecke der vorliegenden Erfindung vernachlässigt werden kann.
Wie in der 2 dargestellt, wird eine Luftmenge, die dem Verbrennungsmotor 12 zur Verfügung gestellt wird, im Schritt 66 reduziert, wenn der Batterieladezustand SOC unterhalb des vorgegebenen Wertes liegt. Wie oben bereits erwähnt, müssen die Verfahrensschritte gemäß dem Verfahren 58 nicht notwendigerweise in chronologischer Reihenfolge auftreten. Beispielsweise kann der VSC/PCM 50 regelmäßige Aktualisierungen von dem BCM 54 bezüglich des Batterieladezustands SOC erhalten. Dadurch kann der VSC/PCM 50 eine nahezu verzögerungsfreie Antwort (vergleiche Schritt 66) bereitstellen, sofern das Einlegen des Leerlaufs in Schritt 60 festgestellt wurde, sodass eine tatsächliche Vorwärtsregelung bereitgestellt werden kann, die nicht darauf angewiesen ist, dass die Drehzahl des Verbrennungsmotors außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, bevor Anpassungen vorgenommen werden.
Wenn in dem Entscheidungsblock 64 festgestellt wird, dass der Batterieladezustand SOC nicht unterhalb des ersten vorgegebenen Wertes liegt, wird anschließend im Entscheidungsblock 68 ermittelt, ob der Batterieladezustand SOC über einem zweiten vorbestimmten Wert liegt. Wie oben erwähnt, können der erste und der zweite vorgegebene Wert einen optimalen Batterieladezustandsbereich SOC, beispielsweise von 45 bis 50 %, angeben. Wenn festgestellt wird, dass der Batterieladezustand SOC oberhalb des zweiten vorgegebenen Wertes liegt, stellt der VSC/PCM 50 ein Kommando bereit, um den Luftstrom für den Verbrennungsmotor 12 zu erhöhen, wie dies in Schritt 70 dargestellt ist. Wie vorstehend erwähnt, kann die auf den Verbrennungsmotor ausgeübte Last in Situationen reduziert werden, wenn der SOC relativ hoch ist, sodass die Batterie 46 nicht überladen wird. Sobald die Kraftübertragungseinheit 48 in den Leerlauf geschaltet wird, wird die zusätzliche oder reduzierte Last auf den Verbrennungsmotor 12 verringert, wenn sich der Generator 14 frei drehen kann. Somit kann eine Zunahme des Luftstroms für den Verbrennungsmotor benötigt werden, nachdem der Leerlauf eingelegt wurde, um eine stabile Verbrennung zu gewährleisten. Die Reduzierung und Steigerung des Luftstroms, wie sie in den Schritten 66 und 70 dargestellt ist, zeigt lediglich einen Typ eines Verbrennungsmotor-Parameters, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung angepasst werden kann. Beispielsweise kann der Zündzeitpunkt des Verbrennungsmotors oder die dem Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellte Kraftstoffmenge anstelle des Luftstroms eingestellt werden. Es kann auch bei Bedarf mehr als einer dieser Parameter angepasst werden. Zusätzlich kann bei einem direkt einspritzenden Verbrennungsmotor der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung angepasst werden, um die angestrebte Steuerung bzw. Regelung des Verbrennungsmotors zu erreichen.
Wie in 2 dargestellt, kehrt das Regelungssystem zur Rückkopplungsregelung zurück, wenn der Batterieladezustand SOC nicht oberhalb des vorgegebenen Wertes gemäß dem Entscheidungsblock 68 liegt, wie in Schritt 72 dargestellt. Die Rückkopplungsregelung ist auch der Ausgangszustand, der benutzt wird, nachdem ein Verbrennungsmotor-Parameter beispielsweise gemäß der Schritte 66 oder 70 eingestellt wurde. Das Vorwärtsregelungssystem, das eingesetzt wird, um einen oder mehrere Verbrennungsmotor-Parameter einzustellen (vergleiche Schritt 66 und Schritt 70), kann für einen vorgegebenen Zeitraum weiter betrieben werden, bevor die Verbrennungsmotorregelung zu dem Rückkopplungsregelungssystem gemäß Schritt 72 zurückkehrt. Die Rückkopplungsregelung kann auch für einige Lastbedingungen des Verbrennungsmotors eingesetzt werden, die keinen derart tiefgreifenden Einfluss auf den Verbrennungsmotor wie der Batterieladezustand SOC haben. Die in Schritt 72 dargestellte Rückkopplungsregelung kann wie vorstehend beschrieben ausgelegt sein, wobei der VSC/PCM 50 die Drehzahl des Verbrennungsmotors 12 überwacht und Anpassungen basierend auf Drehzahlabweichungen vornimmt, z.B., wie wenn die Verbrennungsmotor-Drehzahl außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (12) in einem Kraftfahrzeug (10), das eine Kraftübertragungseinheit (48) aufweist, gekennzeichnet durch die Schritte: - Feststellen, wenn eine Neutralstellung der Kraftübertragungseinheit (48) gewählt wurde, - Feststellen eines Wertes eines Kraftfahrzeug-Parameters, und - Anpassen eines Verbrennungsmotor-Parameters, um den Betriebszustand des Verbrennungsmotors (12) basierend auf zumindest einer vorbestimmten Bedingung unter Einsatz eines Vorwärtsregelungssystems zu steuern bzw. zu regeln, wenn ermittelt wurde, dass die Neutralstellung der Kraftübertragungseinheit (48) ausgewählt wurde, wobei die zumindest eine vorbestimmte Bedingung umfasst, dass der Wert des Kraftfahrzeug-Parameters außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, und - nach dem Anpassen eines Verbrennungsmotor-Parameters oder dann, wenn der Wert des Kraftfahrzeug-Parameters nicht außerhalb des vorbestimmen Bereichs liegt, Übergang zu einer Rückkopplungssteuerung, bei der eine Drehzahl des Verbrennungsmotors (12) ermittelt wird und bei der die Drehzahl des Verbrennungsmotors (12) angepasst wird, wenn die ermittelte Verbrennungsmotor-Drehzahl außerhalb eines vorbestimmten Drehzahlbereichs für den Verbrennungsmotor (12) liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorwärtsregelungssystem, das eingesetzt wird, um einen oder mehrere Verbrennungsmotor-Parameter einzustellen, für einen vorgegebenen Zeitraum weiter betrieben wird, bevor die Verbrennungsmotorregelung zu dem Rückkopplungsregelungssystem zurückkehrt
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (10) eine Batterie (46) aufweist, die zur Bereitstellung elektrischer Leistung an zumindest eine Kraftfahrzeug-Komponente (14, 40) vorgesehen ist und dass der Kraftfahrzeug-Parameter ein Ladezustand (SOC) der Batterie (46) ist, wobei die Anpassung des Verbrennungsmotor-Parameters die Anpassung eines Luftstroms für den Verbrennungsmotor (12) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine vorbestimmte Bedingung umfasst, dass der Batterieladezustand (SOC) unter einem ersten vorgegebenen Ladezustand liegt, und dass die Anpassung des Verbrennungsmotor-Parameters die Reduzierung der Luftmenge für den Verbrennungsmotor (12) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine vorbestimmte Bedingung umfasst, dass der Batterieladezustand (SOC) über einem zweiten vorgegebenen Ladezustand liegt, und dass die Anpassung des Verbrennungsmotor-Parameters die Erhöhung der Luftmenge für den Verbrennungsmotor (12) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Kraftfahrzeug (10) eine elektrische Maschine (14, 40) aufweist, die ein Reaktionsmoment an den Verbrennungsmotor (12) bereitstellen kann, wenn ein entsprechendes Drehmomentkommando an die elektrische Maschine (14, 40) bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmomentkommando für die elektrische Maschine (14, 40) als Kraftfahrzeug-Parameter dient und die zumindest eine vorbestimmte Bedingung umfasst, dass das Drehmomentkommando an die elektrische Maschine (14, 40) oberhalb eines vorbestimmten Drehmomentkommandos liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung des Verbrennungsmotor-Parameters zumindest einen Verbrennungsmotor-Parameter aus der Gruppe: - Anpassen eines Zündzeitpunkts des Verbrennungsmotors (12), - Anpassen einer Einspritzmenge für den Verbrennungsmotor (12), - Anpassen eines Einspritzzeitpunkts, umfasst.
Verfahren zum Regeln eines Verbrennungsmotors (12) in einem Kraftfahrzeug (10), das ein Kraftfahrzeug-System aufweist, das selektiv eine Last auf den Verbrennungsmotor (12) ausüben kann, gekennzeichnet durch die Schritte: - Ermitteln eines Kraftfahrzeug-Parameters, der mit der Last des Verbrennungsmotors (12) korreliert, - Bestimmen eines Ereignisses, das zumindest teilweise zur Beseitigung einer Last des Verbrennungsmotors (12) durch das Kraftfahrzeug-System führt, und - Anpassen eines Verbrennungsmotor-Parameters zum Regeln des Betriebszustands des Verbrennungsmotors (12) unter Einsatz eines Vorwärtsregelungssystems, wenn das Ereignis ermittelt wurde, und wenn zumindest eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, wobei die zumindest eine vorbestimmte Bedingung umfasst, dass der Wert des Kraftfahrzeug-Parameters außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, und - nach dem Anpassen des Verbrennungsmotor-Parameters oder dann, wenn der Wert des Kraftfahrzeug-Parameters nicht außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, Übergang zu einer Rückkopplungssteuerung, bei der eine Drehzahl des Verbrennungsmotors (12) ermittelt wird und bei der die Drehzahl des Verbrennungsmotors (12) angepasst wird, wenn die ermittelte Verbrennungsmotor-Drehzahl außerhalb eines vorbestimmten Drehzahlbereichs für den Verbrennungsmotor (12) liegt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Kraftfahrzeug (10) eine Kraftübertragungseinheit (48) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ereignis, das die zumindest teilweise Beseitigung einer Last auf den Verbrennungsmotor (12) durch das Kraftfahrzeug-System bewirkt, das Auswählen einer Neutralstellung der Kraftübertragungseinheit (48) ist.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Kraftfahrzeug-System eine elektrische Maschine (14, 40) umfasst, um selektiv eine Last auf den Verbrennungsmotor (12) auszuüben, die zumindest teilweise auf einem Drehmomentkommando an die elektrischen Maschine (14, 40) basiert, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftfahrzeug-Parameter, der mit der Last des Verbrennungsmotors (12) korreliert, das Drehmomentkommando an die elektrische Maschine (14, 40) ist, und dass die zumindest eine vorgegebene Bedingung das Drehmomentkommando an die elektrische Maschine (14, 40), das über einem vorbestimmten Drehmomentkommando liegt, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Kraftfahrzeug (10) eine Batterie (46) umfasst und das Kraftfahrzeug-System eine elektrische Maschine (14, 40) aufweist, die zum Übertragen einer Last auf den Verbrennungsmotor (12) ausgebildet ist, um die Batterie (46) zu laden, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftfahrzeug-Parameter, der mit der Last des Verbrennungsmotors (12) korreliert, ein Ladezustand (SOC) der Batterie (46) ist.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine vorgegebene Bedingung umfasst, dass der Batterieladezustand (SOC) unterhalb eines ersten vorgegebenen Ladezustandes liegt, und dass die Anpassung des Verbrennungsmotor-Parameters die Reduzierung der Luftmenge für den Verbrennungsmotor (12) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine vorbestimmte Bedingung umfasst, dass der Batterieladezustand (SOC) oberhalb eines zweiten vorbestimmten Ladezustands liegt und die Anpassung des Verbrennungsmotor-Parameters die Erhöhung des Luftstroms für den Verbrennungsmotor (12) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung des Verbrennungsmotor-Parameters zumindest einen Verbrennungsmotor-Parameter aus der Gruppe: - Anpassen eines Zündzeitpunkts für den Verbrennungsmotor (12), - Anpassen einer Einspritzmenge für den Verbrennungsmotor (12), - Anpassen eines Einspritzzeitpunkts, umfasst.