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Hintergrund und kurze Darlegung
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Bei
manchen Fahrzeugen, beispielsweise Hybridfahrzeugen, kann ein übergeordnetes
Systemsteuergerät
mehrere Kraft- und/oder Antriebsquellen zum Antreiben des Fahrzeugs
steuern. Das Steuergerät
kann zum Beispiel unter den verschiedenen Quellen eine Gesamtantriebsforderung
abhängig
von den Betriebsbedingungen unterschiedlich zuteilen.
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In
einem Beispiel ist ein von dem Steuergerät beim Zuteilen der Forderung
unter den verschiedenen Quellen berücksichtigter Faktor der verfügbare Leistungsbereich
der einzelnen Quellen. Eine Brennkraftmaschine kann zum Beispiel
eine veränderliche maximale
Drehmomentleistung, die von Betriebsbedingungen abhängt, aufweisen,
und diese kann sich bei Alterung der Brennkraftmaschine etc. weiter ändern. Wenn
sich der Bereich von dem vorhergesagten weiter verändert, kann
die von dem Steuergerät vorgenommene
Zuteilung dazu führen,
dass die Brennkraftmaschine unter ihrer Spitzenleistung arbeitet
oder weniger als vom Steuergerät
gefordert liefert. Ein solcher Betrieb kann die Fahrzeugleistung und
die Kraftstoffwirtschaftlichkeit beeinflussen. Wenn des Weiteren
die Brennkraftmaschine überbeansprucht
wird, kann sie für
verschiedene Bedingungen, beispielsweise Kraftstoffdampfspülen, ungenügend Unterdruck
vorsehen.
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Die
vorliegenden Erfinder haben erkannt, dass ein Bereich des verfügbaren maximalen
Brennkraftmaschinendrehmoments basierend auf Betriebsbedingungen
der Brennkraftmaschine präzis geschätzt werden
kann. In einer Ausführung
wird ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs in einem
Fahrzeug vorgesehen. Der Antriebsstrang umfasst einen elektrischen
Antrieb und eine Brennkraftmaschine. Das Verfahren umfasst das Vorsehen
von Drehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs sowohl von dem elektrischen
Antrieb als auch von der Brennkraftmaschine, wobei Brennkraftmaschinendrehmoment
innerhalb eines zulässigen
Bereichs verändert wird;
und das Betreiben der Brennkraftmaschine am Rand des Bereichs, wobei
das Anpassen des Bereichs darauf beruht, ob eine gewählte Betriebsbedingung
von der Brennkraftmaschine vorgesehen werden kann. Auf diese Weise
ist es möglich,
das Antriebsdrehmoment unter den verschiedenen Quellen des Hybridfahrzeugs
präziser
zuzuteilen und dadurch einen verbesserten Fahrzeugbetrieb zu erreichen.
In einem bestimmten Beispiel ist es möglich, den verfügbaren Ausgangsdrehmomentbereich
der Brennkraftmaschine adaptiv an die Fahrzeugbetriebsbedingungen
anzupassen und Produktionsschwankung, Brennkraftmaschinenalterung
etc. zu berücksichtigen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
ein schematisches Diagramm einer Brennkraftmaschine in einem beispielhaften
Hybridantriebsstrang eines Hybridelektrofahrzeugs.
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2 ist
ein schematisches Diagramm einer Brennkraftmaschine, eines Einlasssystems
und eines Auslasssystems des Fahrzeugs von 1.
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3 ist
ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Ausführung eines
Kraftstoffsystems des Fahrzeugs von 1.
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4 zeigt
ein Übersichtsflussdiagramm zum
Zuteilen eines geforderten Antriebsdrehmoments unter einer Brennkraftmaschine
und einem Elektromotor, wobei der Drehmomentbefehl der Brennkraftmaschine
innerhalb eines zulässigen
Bereichs gehalten wird.
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5 zeigt
ein Übersichtsflussdiagramm zum
Steuern der Anpassung des zulässigen
Bereichs der Drehmomentbefehle der Brennkraftmaschine basierend
auf Brennkraftmaschinenleistung bei Bedingungen weit offener Drossel.
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6 zeigt
ein Übersichtsflussdiagramm zum
Steuern der Anpassung des zulässigen
Bereichs der Drehmomentbefehle der Brennkraftmaschine, die während eines
Kraftstoffdampfspülbetriebs
gefordert werden können.
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7A–7B zeigen
eine Änderung
des Brennkraftmaschinendrehmoments und des Drehmomentanpassungswerts
im zeitlichen Verlauf, wobei graphisch eine Umsetzung des in 4 gezeigten
Verfahrens dargestellt wird.
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8A–8C zeigen
eine Änderung
des Drehmomentanpassungswerts bei Unterdruck bzw. des Brennkraftmaschinendrehmoments
im zeitlichen Verlauf, wobei graphisch eine Umsetzung des in 4 gezeigten
Verfahrens dargestellt wird.
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Eingehende Beschreibung der
dargestellten Ausführungsformen
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Die
vorliegende Offenbarung kann Fahrzeuge betreffen, die zwei oder
mehr unterschiedliche Kraftquellen umfassen, beispielsweise Hybridelektrofahrzeuge
(HEV). 1 zeigt eine mögliche
Konfiguration, insbesondere eine (geteilte) Konfiguration eines
parallelen/seriellen Hybridfahrzeugs. Es können aber verschiedene andere
Hybridkonfigurationen verwendet werden, beispielsweise seriell,
parallel, integrierter Starter/Drehstromgenerator etc.
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Bei
einem HEV verbindet ein Planetenradsatz 20 mechanisch ein
Trägerrad 22 mittels
einer Einwegkupplung 26 mit einer Brennkraftmaschine 24.
Der Planetenradsatz 20 verbindet auch ein Sonnenrad 28 mechanisch
mit einem Generatormotor 30 und einem Ring(abtriebs)rad 32.
Der Generatormotor 30 bindet auch mechanisch an eine Generatorbremse 34 an
und ist mit einer Batterie 36 elektrisch verbunden. Ein
Fahrmotor 38 ist mit dem Ringrad 32 des Planetenradsatzes 20 mittels
eines zweiten Radsatzes 40 mechanisch gekoppelt und ist
mit der Batterie 36 elektrisch verbunden. Das Ringrad 32 des
Planetenradsatzes 20 und der Fahrmotor 38 sind
mittels einer Abtriebswelle 44 mechanisch mit Antriebsrädern 42 gekoppelt.
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Der
Planetenradsatz 20 teilt die abgegebene Energie der Brennkraftmaschine 24 in
einen seriellen Pfad von der Brennkraftmaschine 24 zu dem
Generatormotor 30 und einen parallelen Pfad von der Brennkraftmaschine 24 zu
den Antriebsrädern 42. Die
Brennkraftmaschinendrehzahl kann durch Verändern der Aufteilung zu dem
seriellen Pfad bei Beibehalten der mechanischen Verbindung durch
den parallelen Pfad gesteuert werden. Der Fahrmotor 38 verstärkt durch
den zweiten Radsatz 40 die Brennkraftmaschinenleistung
zu den Antriebsrädern 42 an
dem parallelen Pfad 42. Der Fahrmotor 38 bietet
auch die Möglichkeit,
Energie direkt aus dem seriellen Pfad zu nutzen, wobei er im Wesentlichen
mit von dem Generatormotor 30 erzeugter Leistung läuft. Dies
reduziert Verluste in Verbindung mit dem Umwandeln von Energie in
und aus chemischer Energie in der Batterie 36 und lässt die
gesamte Brennkraftmaschinenenergie minus Umwandlungsverlusten die
Antriebsräder 42 erreichen.
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Ein
Fahrzeugsteuergerät
(VSC, kurz vom engl. Vehicle System Controller) 46 steuert
viele Komponenten in dieser HEV-Konfiguration durch Anbinden an
das Steuergerät
jeder Komponente. Eine Brennkraftmaschinen-Steuereinrichtung (ECU) 48 bindet
mittels einer festverdrahteten Schnittstelle (weitere Einzelheiten
siehe in 2) an die Brennkraftmaschine 24 an.
In einem Beispiel können
die ECU 48 und das VSC 46 in der gleichen Einheit
untergebracht werden, sind aber eigentlich separate Steuergeräte. Alternativ
können
sie das gleiche Steuergerät
sein oder in separaten Einheiten untergebracht sein. Das VSC 46 steht
mit der ECU 48 sowie einer Batteriesteuereinrichtung (BCU) 45 und
einer Getriebe/Differentialeinheit-Steuereinrichtung (TMU) 49 durch
ein Kommunikationsnetz, beispielsweise ein so genanntes Controller
Area Network (CAN, ein lokales Netzwerk für Fahrzeugüberwachungscomputer) 33,
in Verbindung. Die BCU 45 bindet mittels einer Hardwareschnittstelle
an die Batterie 46 an. Die TMU 49 steuert den
Generatormotor 30 und den Fahrmotor 38 mittels
einer festverdrahteten Schnittstelle. Die Steuereinrichtungen 46, 48, 45 und 49 sowie
das Controller Area Network 33 können einen oder mehrere Mikroprozessoren,
Rechner oder Zentralrechner; eine oder mehrere maschinell lesbare Speichervorrichtungen;
ein oder mehrere Speichersteuerungseinrichtungen; und ein oder mehrere
Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen
zur Kommunikation mit verschiedenen Sensoren, Aktoren und Steuerschaltungen
umfassen.
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Es
versteht sich, dass 1 nur eine Konfiguration eines
HEV zeigt. Es können
aber verschiedene Fahrzeugarten mit einer Hilfskraftquelle verwendet
werden. Zum Beispiel kann die vorliegende Offenbarung bei einem
Brennstoffzellen-HEV, einem Benzin-HEV, einem Ethanol-HEV, einem
E85-HEV, einem Wasserstoffbrennkraftmaschinen-HEV etc. brauchbar
sein.
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2 zeigt
eine beispielhafte Brennkraftmaschine 24 und eine Abgasanlage,
die mit dem in 1 gezeigten HEV-System verwendet
werden kann. Die Brennkraftmaschine 24 mit mehreren Zylindern,
wovon ein Zylinder in 2 gezeigt wird, wird durch das
elektronische Brennkraftmaschinensteuergerät 48 gesteuert. Die
Brennkraftmaschine 24 umfasst einen Brennraum 29 und
Zylinderwände 31 mit
einem darin positionierten und mit einer Kurbelwelle 39 verbundenen
Kolben 35. Der Brennraum 29 wird mit dem Ansaugkrümmer 43 und
einem Abgaskrümmer 47 mittels
eines Einlassventils 52 bzw. eines Auslassventils 54 in
Verbindung stehend gezeigt. Jedes Einlass- und Auslassventil wird
durch eine elektromechanisch gesteuerte Ventilspule und eine Ankeranordnung 53 betrieben.
Die Ankertemperatur wird durch einen Temperatursensor 51 bestimmt.
Die Ventilstellung wird durch einen Stellungssensor 50 ermittelt.
In einem alternativen Beispiel weist jeder der Ventilaktoren für die Ventile 52 und 54 einen
Stellungssensor und einen Temperatursensor auf. In einer alternativen
Ausführung
können
nockenbetätigte Ventile
mit oder ohne veränderliche
Nockensteuerzeiten oder veränderlichen
Ventilhub verwendet werden.
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Der
Ansaugkrümmer 43 wird
ebenfalls mit einem damit gekoppelten Kraftstoffeinspritzventil 65 zum
Zuführen
von flüssigem
Kraftstoff proportional zur Pulsbreite des Signals FPW von dem Steuergerät 48 gezeigt.
Kraftstoff wird dem Kraftstoffeinspritzventil 65 durch
ein (nicht dargestelltes) Kraftstoffsystem mit einem Kraftstofftank,
Kraftstoffpumpe und einem (nicht dargestellten) Verteilerrohr zugeführt. Alternativ
kann die Brennkraftmaschine so ausgelegt sein, dass der Kraftstoff
direkt in den Brennkraftmaschinenzylinder eingespritzt wird, was
dem Fachmann als Direkteinspritzung bekannt ist. Zudem wird der Ansaugkrümmer 43 mit
einer optionalen elektronischen Drossel 125 in Verbindung
stehend gezeigt.
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Eine
verteilerlose Zündanlage 88 liefert
dem Brennraum 29 mittels einer Zündkerze 92 als Reaktion
auf das Steuergerät 48 einen
Zündfunken.
Ein Universal-Abgassauerstoffsensor
(UEGO) 76 wird mit dem Abgaskrümmer 47 stromaufwärts des
Katalysators 70 gekoppelt gezeigt. Alternativ kann ein Zweizustandssauerstoffsensor
an Stelle des UEGO-Sensors 76 treten. Ein Zweizustandsabgassauerstoffsensor 98 wird
mit dem Abgaskrümmer 47 stromabwärts des
Katalysators 70 gekoppelt gezeigt. Alternativ kann der
Sensor 98 auch ein UEGO-Sensor sein. Die Katalysatortemperatur
wird durch einen Temperatursensor 77 gemessen und/oder
basierend auf Betriebsbedingungen wie Brennkraftmaschinendrehzahl,
Last, Lufttemperatur, Brennkraftmaschinentemperatur und/oder Luftstrom
oder Kombinationen derselben geschätzt. Der Katalysator 70 kann
in einem Beispiel mehrere Katalysatorbricks umfassen. In einem anderen
Beispiel können
mehrere Schadstoffbegrenzungsvorrichtungen, jeweils mit mehreren Bricks,
verwendet werden. Der Katalysator 70 kann in einem Beispiel
ein Dreiwegekatalysator sein.
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In 2 wird
das Steuergerät 48 als
herkömmlicher
Mikrocomputer mit einem Mikroprozessor (CPU) 102, Input/Output-Ports 104,
einem Festspeicher 106, einem Arbeitsspeicher 108,
einem batteriestromgestützten
Speicher 110 und einem herkömmlichen Datenbus gezeigt.
Das Steuergerät 48 wird
gezeigt, wie es von den mit der Brennkraftmaschine 24 verbundenen
Sensoren verschiedene Signale zusätzlich zu den zuvor erläuterten
Signalen empfängt,
darunter: Brennkraftmaschinenkühlmitteltemperatur (ECT)
von einem mit einem Kühlmantel 114 gekoppelten
Temperaturfühler 112;
einen mit einem Gaspedal gekoppelten Stellungssensor 119; eine
Messung eines Brennkraftmaschinenkrümmerdrucks (MAP) von einem
mit dem Ansaugkrümmer 43 gekoppelten
Drucksensor 122; eine Messung (ACT) einer Brennkraftmaschinenluftmengentemperatur
oder Krümmertemperatur
von einem Temperatursensor 117; und einen Brennkraftmaschinenstellungssensor
von einem Hall-Geber 118,
der die Stellung der Kurbelwelle 39 erfasst. In einer Ausgestaltung
der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Brennkraftmaschinenstellungssensor 118 eine
vorbestimmte Anzahl an gleichmäßig beabstandeten Pulsen
pro Umdrehung der Kurbelwelle, woraus Brennkraftmaschinendrehzahl
(U/min) ermittelt werden kann.
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In
einer alternativen Ausführung
kann eine Direkteinspritzbrennkraftmaschine verwendet werden, wobei
das Einspritzventil 65 in einem Brennraum 29 entweder
in dem Zylinderkopf ähnlich
der Zündkerze 92 oder
an der Seite des Brennraums positioniert ist.
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Unter
Bezug nun auf 3 wird eine beispielhafte Ausführung eines
Kraftstoffsystems gezeigt. Das Kraftstoffsystem 200 umfasst
einen Kraftstoffspeichertank 202. Kraftstoff kann von dem
Kraftstoffspeichertank 202 durch das Kraftstoffzufuhrrohr 206 mittels
der Kraftstoffpumpe 204 zu dem Verteilerrohr 208 gepumpt
werden. Das Verteilerrohr 208 kann gemäß einem Signal FWP von dem
Steuergerät 48 Kraftstoff
zu den Kraftstoffeinspritzventilen 65 zerstäuben, um
in die Kanäle
des Zylinders/der Zylinder der Brennkraftmaschine 24 eingespritzt
zu werden. Der Kraftstofftank 202 umfasst ein Füllrohr 210 zum Aufnehmen
von Kraftstoff. Das Kraftstofffüllrohr 210 kann
so ausgelegt sein, dass es sich weg von dem Kraftstofftank 202 zur
Außenkante
der Karosserie des Fahrzeugs erstreckt, so dass es zum Füllen des Kraftstofftanks
für einen
Fahrzeugbediener zugänglich
ist. Das Kraftstofffüllrohr 210 kann
mit einem Tankdeckel 212 versehen sein, der während des
Füllens
des Kraftstofftanks abgenommen werden kann. Der Tankdeckel 212 kann
dafür ausgelegt
sein, bei Verbinden mit dem Kraftstofffüllrohr 210 eine dampfdichte
Abdichtung zu erzeugen, so dass ein Austreten von Kraftstoffdampf
aus dem Kraftstofffüllrohr und
dem Kraftstofftank verhindert werden kann. Ein Tankdeckelsensor 214 kann
in einer Seitenwand des Kraftstofffüllrohrs 210 positioniert
sein. Der Tankdeckelsensor 214 kann Signale an das Steuergerät 48 senden,
die anzeigen, dass der Tankdeckel 210 abgenommen wurde
oder dass sich der Tankdeckel in einer Ausrichtung befindet, die
das Kraftstoffrohr 210 abdichtet.
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Der
Stand des flüssigen
Kraftstoffs in dem Kraftstofftank 202 kann durch das Steuergerät 48 mit Hilfe
von Sensormessungen ermittelt werden. In manchen Ausführungen
kann zum Beispiel eine Vorrichtung zum Messen des Stands flüssigen Kraftstoffs
(nicht dargestellt), die auf der Oberfläche des flüssigen Kraftstoffs in dem Tank
schwimmt, das Volumen des flüssigen
Kraftstoffs im Tank ermitteln. Weiterhin kann in manchen Ausführungen
ein Sensor 216 Kraftstofftankdruck messen, und ein Stand
flüssigen
Kraftstoffs kann aus dieser Druckmessung abgeleitet werden. Ein
Hinweis auf den Stand des flüssigen
Kraftstoffs kann dem Fahrer basierend auf der Ermittlung mittels
Messung und/oder Berechnung geliefert werden. Das Steuergerät 48 kann
basierend auf den erhaltenen Messungen und/oder der Ermittlung einen
Messwert des Kraftstoffstands erzeugen, der von einem vollen Kraftstofftank
zu einem leeren Kraftstofftank reichen kann. Der Hinweis kann dem Fahrzeugbediener
mittels einer Kraftstoffstandanzeige angezeigt werden, die von dem
Fahrzeugbediener zum Zweck des Füllens
des Kraftstofftanks genutzt werden kann.
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Das
Kraftstoffsystem 200 umfasst weiterhin einen Kraftstoffdampfbehälter 220,
der mittels einer Entlüftungsleitung 218 an
den Kraftstofftank 202 anbindet. Um Druck in dem Kraftstofftank 202 zu
regeln, kann Kraftstoffdampf von dem Kraftstofftank 202 durch
die Entlüftungsleitung 218 zu
dem Kraftstoffdampfbehälter 220 strömen. Der
Kraftstoffdampfbehälter 220 kann
in den Behälter
strömenden
Kraftstoffdampf zurückhalten,
während
er durch den Behälter
gefilterte Luft mittels einer (nicht dargestellten) Entlüftung an
die Atmosphäre
entlüften
lässt.
In manchen Ausführungen
kann der Kraftstoffdampfbehälter Kraftstoffdampf
mit Aktivkohle filtern. Der Kraftstoffdampf kann an der Aktivkohle
anhaften, bis der Kraftstoffdampf gespült wird.
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Als
Reaktion auf verschiedene Betriebsbedingungen und Vorgänge kann
eine Sättigung
des Kraftstoffdampfbehälters
eintreten. In einem Beispiel kann das Kraftstofftankfüllen in
dem Kraftstofftank vorhanden Kraftstoffdampf in den Behälter zwingen, was
Behältersättigung
bewirkt. Als anderes Beispiel können
Wärme und/oder
Druck, die während
Fahrzeugbetrieb erzeugt werden, ein Verdampfen flüssigen Kraftstoffs
bewirken, was Kraftstoffdampf erzeugt, der in den Behälter befördert werden
kann, was Sättigung
hervorruft.
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Um
eine Übersättigung
des Kraftstoffdampfbehälters
und eine Freisetzung von Kraftstoffdampf an die Atmosphäre zu verringern,
kann der Kraftstoffdampf durch Steuerung eines Spülventils 222 aus dem
Kraftstoffdampfbehälter 220 gespült werden. Kraftstoffdampf
kann mit Hilfe eines Brennkraftmaschinenunterdrucks, der während Brennkraftmaschinenbetrieb
erzeugt wird, aus dem Kraftstoffdampfbehälter gespült werden. In einem Beispiel
kann Brennkraftmaschinenunterdruck durch Betätigen eines Drosselventils 125 erzeugt
werden, und bei Betätigung
des Spülventils 222 kann
sich Kraftstoffdampf von dem Kraftstoffdampfbehälter 220 in den Ansaugkrümmer bewegen
und kann zur Verbrennung in den Zylinder/die Zylinder eindringen.
Durch Einleiten von Kraftstoffdampf in den Zylinder/die Zylinder
und nicht an die Atmosphäre
kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert und die Emissionen
können
reduziert werden. Weiterhin kann ein Kraftstoffdampfspülen so ausgeführt werden,
dass die Verbrennung des Kraftstoffdampfs der Brennkraftmaschine
Drehmoment liefert, das den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine
aufrechterhält.
Demgemäß kann das
Steuergerät 48 das
Spülventil 222 und
das Drosselventil 125 zusammenwirkend steuern, um einen
geeigneten Brennkraftmaschinenunterdruck zu erzeugen, der ein Spülen von
Kraftstoffdampf aus dem Kraftstoffdampfbehälter und dessen Verbrennen
in dem Zylinder/den Zylindern ermöglicht. Bei dem beispielhaften Kraftstoffsystem
kann Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank und Behälter gespült werden,
um Kraftstofftankdruck ohne wesentliche Abnahme des Brennstoffwirkungsgrads
zu regeln, ohne Kraftstoffdampf an die Atmosphäre freizusetzen.
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Es
versteht sich, dass andere Auslegungen zum Entlüften und Spülen von Kraftstoffdampf in
dem vorstehend erläuterten
Kraftstoffsystem implementiert werden können. Zum Beispiel können zusätzliche
Entlüftungsleitungen
und/oder Behälter
verwendet werden, um Kraftstoffdampf zu filtern und zurückzuhalten.
Als weiteres Beispiel kann ein System zum Spülen von Kraftstoffdampf mehrere
Spülventile
umfassen.
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4–6 zeigen
beispielhafte Flussdiagramme, die beispielhafte Ansätze zum
Betreiben eines Hybridantriebsstrangs eines Fahrzeugs veranschaulichen. 4 zeigt
ein Übersichtsflussdiagramm
zum Zuteilen eines geforderten Antriebsdrehmoments zwischen einer
Brennkraftmaschine und einem Elektromotor, wobei der Brennkraftmaschinendrehmomentbefehl
innerhalb eines zulässigen
Bereichs gehalten wird. Zunächst
ermittelt ein Verfahren 400 bei 402, ob die Drehmomentsteuerung
angeordnet wurde. Wenn die Antwort Ja lautet, ermittelt das Verfahren 400 bei 404 basierend
auf einer Fahrerforderung ein gefordertes Antriebsstrangdrehmoment. Dann
teilt das Verfahren 400 bei 406 basierend auf Betriebsbedingungen
das geforderte Antriebsstrangdrehmoment in ein Sollbrennkraftmaschinendrehmoment
und/oder ein Elektroantriebsdrehmoment auf. Das Elektroantriebsdrehmoment
kann ein Drehmoment von einem Motor, beispielsweise einem Fahrmotor 38 sein,
der in 1 gezeigt wird.
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Als
Nächstes
umfasst das Verfahren 400 bei 408 das Ermitteln
eines maximal verfügbaren
Brennkraftmaschinendrehmoments oder eines maximal zulässigen Brennkraftmaschinendrehmoments
für die aktuellen
Betriebsbedingungen. Das maximal zulässige Brennkraftmaschinendrehmoment
kann beruhend auf den Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen, beispielsweise
Brennkraftmaschinendrehzahl, Last, Dampfspülung, etc., ermittelt oder
geschätzt
werden. Das maximal zulässige
Drehmoment kann abhängig
von Betriebsbedingungen schwanken. Wie aber nachstehend näher beschrieben
wird, kann das maximal zulässige
Drehmoment durch Lernen tatsächlicher
Betriebsbedingungen präzis
geschätzt
werden.
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Als
Nächstes
ermittelt das Verfahren 400 bei 410, ob das Solldrehmoment
der Brennkraftmaschine größer als
das maximal zulässige
Drehmoment ist. Wenn die Antwort Nein lautet, kann die Brennkraftmaschine
das Solldrehmoment liefern. Somit passt das Verfahren 400 bei 414 Betriebsparameter der
Brennkraftmaschine an, um das Solldrehmoment der Brennkraftmaschine
vorzusehen. Wenn die Antwort Ja lautet, umfasst das Verfahren bei 412 das
Beschränken
des Solldrehmoments der Brennkraftmaschine auf das maximal zulässige Drehmoment
und das Anpassen des elektrischen Antriebs und/oder Getriebes, um
das Solldrehmoment auszugleichen. Zusätzlich oder alternativ kann
das Verfahren 400 von Schritt 412 zu Schritt 414 weitergehen,
wo die Betriebsparameter der Brennkraftmaschine weiter angepasst
werden können,
um das Solldrehmoment der Brennkraftmaschine vorzusehen.
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Eine
Brennkraftmaschine kann abhängig
von Betriebsbedingungen eine veränderliche
maximale Drehmomentleistung aufweisen. Das maximal zulässige Brennkraftmaschinendrehmoment
kann aber geschätzt
und dann unter bestimmten Betriebsbedingungen angepasst werden. 5 zeigt
ein Übersichtsflussdiagramm
zum Steuern der Anpassung des zulässigen Bereichs der Drehmomentbefehle
der Brennkraftmaschine basieren auf Brennkraftmaschinenleistung
zum Beispiel bei Bedingungen weit offener Drossel. Zunächst ermittelt
ein Verfahren 500 bei 502, ob ein Lernen des maximal
zulässigen
Brennkraftmaschinendrehmoments aktiviert ist oder ob die Betriebsbedingung
für das
adaptive Lernen des maximal zulässigen
Brennkraftmaschinendrehmoments erfüllt ist. In einem Beispiel
kann die Betriebsbedingung eine Bedingung sein, bei der die Brennkraftmaschine
nicht bei einer weit offenen Drossel arbeitet. In einem anderen
Beispiel kann die Bedingung eine Bedingung sein, bei der kein Kraftstoffdampfspülen ausgeführt wird.
Wenn die Antwort Ja lautet, ermittelt das Verfahren 500 bei 504 weiterhin,
ob die Brennkraftmaschine bei dem maximal zulässigen Drehmoment mit einem
Solldrehmoment arbeitet. Lautet die Antwort Ja, passt (z. B. steigert
oder senkt) das Verfahren 500 bei 506 einen maximal
zulässigen
Drehmomentbereich für
die aktuellen Betriebsbedingungen basierend darauf, ob das Solldrehmoment
der Brennkraftmaschine tatsächlich
mit dem Betrieb weit offener Drossel erreicht wird, an.
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In
manchen Ausführungen
kann die Anpassung des maximal zulässigen Drehmoments auf einem
geschätzten
maximal zulässigen
Drehmoment basieren, das beruhend auf den Betriebsbedingungen ermittelt
wird. Eine präzise
Schätzung
des maximal zulässigen
Drehmoments kann schwierig sein, da verschiedene Variablen die Genauigkeit
der Drehmomentschätzung
beeinflussen können.
Die Variablen umfassen eine Beschleunigungszeit von null bis 60
Meilen/Stunde, Leistungssteuerung, Verzögerungen bei Gaswegnehmen,
Brennkraftmaschinentemperatur bei steilem Gefällen etc., sind aber nicht
hierauf beschränkt.
Weiterhin kann es bei manchen Bedingungen schwierig sein, die Wirkung
einiger Variablen auf die maximale Drehmomentvorhersage zu schätzen. Die
Variablen umfassen Brennkraftmaschinenverschleiß, Strömungsdrosselung des Luftfilters, Temperatur,
Luftdruck, Feuchtigkeit, Beschränkungen
des Einlasskanals, Zündwinkel
und Kraftstoffart, sind aber nicht hierauf beschränkt. Jede
dieser Variablen hat eine direkte Auswirkung auf das maximale Drehmoment,
das eine Brennkraftmaschine erzeugen kann, d. h. auf das maximal
zulässige
Drehmoment. Die Wirkungen können
auf die Änderung
der maximalen Luftströmfähigkeit
in die Brennkraftmaschine zurückzuführen sein.
Es kann unmöglich
sein, die Wirkung individuell für
jede Variable oder kollektiv für
mehr als eine Variable präzis
zu quantifizieren. Das maximal zulässige Drehmoment kann aber
basierend auf einer Betriebsbedingung, beispielsweise dem von der
Brennkraftmaschine erzeugten tatsächlichen Drehmoment und tatsächlichem
Unterdruck in einem Ansaugkrümmer
der Brennkraftmaschine, angepasst werden, bis das geschätzte zulässige Drehmoment
im Wesentlichen nahe dem maximal zulässigen Drehmoment ist. In manchen
Ausführungen kann
das maximal zulässige
Drehmoment zum Beispiel basierend auf einer Drehmomentforderung
von einem Steuergerät
geschätzt
werden. Das Steuergerät,
beispielsweise das Fahrzeugsystemsteuergerät 46 oder das Brennkraftmaschinensteuergerät 48,
die vorstehend beschrieben wurden, können so ausgelegt werden, dass
sie das geschätzte
maximal zulässige
Drehmoment ermitteln. Die Ermittlung kann basierend auf einer Drehmomentforderung
des Fahrzeugs, beispielsweise einer Fahrerforderung, erfolgen. In
manchen Ausführungen
kann die Fahrerforderung auf einer Pedalstellung beruhen, die von
einem in 2 gezeigten Stellungssensor 119 gemessen
wird. Es versteht sich, dass verschiedene Drehmomentforderungen
des Fahrzeugs zum Schätzen des
maximal zulässigen
Drehmoments der Brennkraftmaschine durch das Steuergerät verwendet
werden können.
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Ein
Ansatz zum Ermitteln des maximal zulässigen Drehmoments ist das
Anpassen des geschätzten
maximal zulässigen
Drehmoments mit Hilfe eines Drehmomentanpassungswerts, wobei der
Drehmomentanpassungswert basierend auf einer Betriebsbedingung verändert wird.
In manchen Ausführungen kann
der Drehmomentanpassungswert eine Funktion einer Drehzahl (N) der
Brennkraftmaschine sein. Der Drehmomentanpassungswert kann aus mehreren möglichen
Drehmomentanpassungswerten gewählt werden,
die verschiedenen Brennkraftmaschinendrehzahlen entsprechen. In
manchen Ausführungen kann
der Drehmomentanpassungswert so innerhalb eines Bereichs festgelegt
werden, dass er in dem Bereich von –20 bis +20 Newtonmeter (Nm)
fällt.
Der Drehmomentanpassungswert kann in einem Speicher des Steuergeräts, beispielsweise
dem Fahrzeugsystemsteuergerät 46 oder
dem Brennkraftmaschinensteuergerät 48,
in einer Matrix gespeichert werden. In manchen Ausführungen
kann der Drehmomentanpassungswert in einem batteriestromgestützten Speicher
(KAM) des Steuergeräts
gespeichert werden. Der Drehmomentanpassungswert kann während Neustartens
der Brennkraftmaschine verfügbar
sein und dann während
Fahrzeugbetrieb angepasst oder aktualisiert werden, wie nachstehend beschrieben
wird.
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Alternativ
kann dem Drehmomentanpassungswert ein Anfangswert gegeben werden,
der in dem vorstehend beschriebenen Bereich festgelegt ist, und
kann während
Fahrzeugbetrieb angepasst oder aktualisiert werden.
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In
einem Beispiel kann das Verändern
des Drehmomentanpassungswerts auf einem von der Brennkraftmaschine
erzeugten tatsächlichen
Drehmoment beruhen. Das tatsächliche
Drehmoment kann ein Drehmoment sein, das die Brennkraftmaschine
als Reaktion auf einen Befehl des Steuergeräts erzeugen kann. In manchen
Ausführungen
kann das tatsächliche
Drehmoment durch eine geeignete Messung ermittelt werden. Zum Beispiel
kann bei einem Hybridelektrofahrzeug das tatsächliche Drehmoment durch einen
Generator (z. B. durch den in 1 gezeigten
Generator 30) des Fahrzeugs gemessen werden. In manchen
Ausführungen
kann das tatsächliche
Drehmoment basierend auf tatsächlichen
Brennkraftbetrieben, beispielsweise einer in das Brennkraftmaschinensystem
eindringenden Luftstrommenge, entweder durch eine Messung oder eine
Schätzung
des Luftstroms in einem Ansaugkrümmer
ermittelt werden. In manchen Ausführungen kann das tatsächliche
Drehmoment durch Modellieren basierend auf Brennkraftmaschinenbetriebsparametern,
beispielsweise Brennkraftmaschinendrehzahl, Kraftstoffeinspritzung,
Zündzeit,
etc., ermittelt werden.
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Das
Verändern
des Drehmomentanpassungswerts kann weiterhin beruhend auf einer
Ermittlung, ob eine Forderung nach dem maximalen Drehmoment stabil
ist, ausgeführt
werden, somit kann das maximale Drehmoment angepasst werden oder
der Drehmomentanpassungswert kann basierend auf dem von der Brennkraftmaschine
erzeugten tatsächlichen
Drehmoment verändert
werden. Der folgende Algorithmus kann bei Forderung des maximalen
Drehmoments zum Konfigurieren eines Zeitgebers, TQ_MAXREQ_TMR, verwendet
werden, um einen Zeitraum zu zählen:
WENN
(emp_tq_eng_des >=
TQE_MAXALLOW – small_offset)
DANN
TQ_MAXREQ_TMR = TQ_MAXREQ_TMR + delta_timet
SONST TQ_MAXREQ_TMR
= 0.0
wobei emp_tq_eng_des das geforderte Drehmoment oder das
maximal zulässige
Drehmoment ist, das von dem Steuergerät als Reaktion auf die Forderung
geschätzt
wird, TQE_MAXALLOW das maximal zulässige Drehmoment der Brennkraftmaschine
ist, small_offset vorbestimmter Wert ist und delta_time ein Zeitinkrement
ist, beispielsweise 0,1 Sekunden. Die Forderung nach dem maximalen
Drehmoment ist stabil, wenn der Zeitgeber eine Schwellenzeit überschreitet.
In einer Ausführung
beträgt
die Schwellenzeit 1,0 Sekunden, auch wenn sie auf verschiedene Werte
eingestellt werden kann.
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Nach
der Ermittlung, dass die Forderung nach dem maximalen Drehmoment
stabil ist, kann die Information über das von der Brennkraftmaschine erzeugte
tatsächliche
Drehmoment oder das Rückmeldungsdrehmoment
zum Aktualisieren des Drehmomentanpassungswerts genutzt werden.
In manchen Ausführungen
kann der Drehmomentanpassungswert zum Beispiel gesenkt werden, wenn
das tatsächliche
Drehmoment unter dem geschätzten maximal
zulässigen
Drehmoment liegt. Das Senken des Drehmomentanpassungswerts über aufeinander folgende
Zyklen hat die Wirkung des „Lernens
niedriger Werte" des
geschätzten
maximal zulässigen Drehmoments.
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In
manchen Ausführungen
kann das Senken des Drehmomentanpassungswerts weiterhin basierend
auf einer Ermittlung ausgeführt
werden, dass das tatsächliche
Drehmoment kleiner als das maximal zulässige Drehmoment ist und dass
eine Differenz des geschätzten
maximal zulässigen
Drehmoments und des tatsächlichen
Drehmoments einen vorbestimmten Betrag überschreitet. In einer Ausführung beträgt der vorbestimmte
Betrag 3,0 Nm, wenngleich verschiedene Werte verwendet werden können. Somit
kann der folgende Algorithmus zum Ermitteln des Drehmomentanpassungswerts
verwendet werden:
WENN (tq_maxreq_tmr >= 1 Sekunde)
UND (tqe_tq_fbk <= emp_tq_eng_des – 3 Nm)
DANN
tqe_max_kam[N]
= tqe_max_kam[N] – tqmax_dec
wobei
tqe_tq_fbk das Rückmeldungsdrehmoment oder
das von der Brennkraftmaschine erzeugte tatsächliche Drehmoment ist, tqe_max_kam[N]
der Drehmomentanpassungswert ist und tqmax_dec ein Inkrement des
Drehmomentanpassungswerts ist. Typischerweise ist tqmax_dec ein
positive Wert. In manchen Ausführungen
kann tqmax_dec ein vorbestimmter Wert von 0,1 Nm oder weniger sein,
wenngleich andere Werte verwendet werden können.
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Analog
kann das maximal zulässige
Drehmoment höher
gelernt werden, wenn das von der Brennkraftmaschine erzeugte tatsächliche
Drehmoment höher
als das geschätzte
maximal zulässige Drehmoment,
d. h. „Lernen
nach oben", ist.
Der Drehmomentanpassungswert wird angehoben, wenn das tatsächliche
Drehmoment größer als
das geschätzte maximal
zulässige
Drehmoment ist. In manchen Ausführungen
kann das Anheben des Drehmomentanpassungswert basierend auf einer
Ermittlung erfolgen, dass das geforderte maximale Drehmoment erzeugt
werden kann Zum Beispiel kann das geforderte maximale Drehmoment
erzeugt werden, wenn eine Differenz des geschätzten maximal zulässigen Drehmoments
und des tatsächlichen
Drehmoments kleiner als ein vorbestimmter Betrag ist. In einer Ausführung beträgt der vorbestimmte
Betrag 1,0 Nm, wenngleich andere Werte verwendet werden können. Somit
kann der folgende Algorithmus verwendet werden, um den Drehmomentanpassungswert
zu ermitteln:
WENN (tq_maxreq_tmr >= 1 Sekunde)
UND (tqe_tq_fbk >= emp_tq_eng_des – 1 Nm)
DANN
tqe_max_kam[N]
= tqe_max_kam[N] + tqmax_inc
wobei tqmax_inc ein Inkrement
des Drehmomentanpassungswerts ist. In manchen Ausführungen
kann tqmax_inc ein vorbestimmter Wert von 0,1 Nm oder weniger sein,
wenngleich andere Werte verwendet werden können.
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Zu
beachten ist, dass der Drehmomentanpassungswert unverändert bleiben
kann, wenn ermittelt wird, dass das von der Brennkraftmaschine erzeugte
tatsächliche
Drehmoment im Wesentlichen nahe dem geschätzten maximal zulässigen Drehmoment
liegt. In manchen Ausführungen
kann eine solche Ermittlung auf dem vorstehend beschriebenen Algorithmus
beruhen, wenn die Bedingung zum Lernen eines niedrigeren oder höheren maximal
zulässigen
Drehmoments nicht erfüllt
ist.
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Wenn
der Drehmomentanpassungswert durch Lernen ermittelt wird, kann das
maximal zulässige
Drehmoment wie nachstehend durch Addieren des Drehmomentanpassungswerts
zu dem geschätzten
maximal zulässigen
Drehmoment angepasst werden:
TQE_MAXALLOW = tqe_maxallow_tmp
+ tqe_max_kam[N]
wobei TQE_MAXALLOW ein angepasstes maximal zulässiges Drehmoment
ist und tqe_maxallow_tmp ein aktuelles maximal zulässiges Drehmoment
ist. Das aktuelle maximal zulässige
Drehmoment kann das durch das Steuergerät geschätzte maximal zulässige Drehmoment
sein.
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Die
Anpassung des maximal zulässigen Brennkraftmaschinendrehmoments
kann beruhend darauf ausgeführt
werden, ob ein Solldrehmoment der Brennkraftmaschine mit Betrieb
bei weit offener Drossel erreicht werden kann. In manchen Ausführungen
kann das Lernen des Drehmomentanpassungswerts oder das Anpassen
des maximal zulässigen
Drehmoments ausgesetzt werden, wenn die Brennkraftmaschine nahe
Bedingungen eines weit offenen Pedals arbeitet. Alternativ kann
ein separater Satz an Drehmomentanpassungswerten gelernt werden,
während
die Brennkraftmaschine bei einem Betrieb mit weit offener Drossel
arbeitet.
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6 zeigt
ein Übersichtsflussdiagramm zum
Steuern der Anpassung des zulässigen
Bereichs von Brennkraftmaschinendrehmomentbefehlen, die während des
Betriebs des Kraftstoffdampfspülens
gefordert werden können.
Zunächst
ermittelt das Verfahren 600 bei 602, ob ein Kraftstoffdampfspülen ausgeführt wird.
Lautet die Antwort Ja, geht das Verfahren 600 zu 604,
um zu ermitteln, ob die Dampfmenge größer als ein Grenzwert ist.
Wenn die Antwort Ja lautet, ermittelt das Verfahren 600 bei 606 weiter,
ob der Unterdruck zum Spülen
von Kraftstoffdampf ausreicht. Lautet die Antwort Nein, passt das Verfahren 600 bei 608 ein
Brennkraftmaschinendrehmoment an, um den geforderten Unterdruck
zu erfüllen.
Unter dieser Bedingung kann das geforderte Drehmoment mit einem
elektrischen Antrieb, beispielsweise einem Motor, ausgeglichen werden.
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Als
Nächstes
umfasst das Verfahren bei 610 das Lernen eines maximal
zulässigen
Brennkraftmaschinendrehmoments, um die Spülforderungen zu erfüllen. Das
Lernen des maximal zulässigen
Brennkraftmaschinendrehmoments kann auf einem tatsächlichen
Unterdruck in dem Ansaugkrümmer
der Brennkraftmaschine beruhen. In manchen Ausführungen kann das Steuergerät die Brennkraftmaschine
nahe null Unterdruck betreiben, um einen optimalen Kraftstoffwirkungsgrad
zu erreichen. Bei dem Hybridelektrofahrzeug kann die Brennkraftmaschine
mit dem Öffnungsbetrag
des Drosselventils in der Nähe des
maximalen Öffnungsbetrags
(weit offene Drossel (WOT)) betrieben werden, um den Kraftstoffwirkungsgrad
der Brennkraftmaschine zu verbessern. Ein solcher Betrieb kann aber
ein Problem für
ein Kraftstoffsystem (z. B. Kraftstoffsystem 200 in 3),
das Unterdruck benötigt,
erzeugen. Wie vorstehend beschrieben kann zum Beispiel ein Kraftstoffdampfbehälter 220 Unterdruck
benötigen,
um Kraftstoffdampf in den Ansaugkrümmer der Brennkraftmaschine
zu spülen.
Das Problem lässt
sich durch Anpassen des maximal zulässigen Drehmoments zum Erreichen
des erforderlichen Spülunterdrucks
lösen.
Das Senken des Brennkraftmaschinendrehmoments kann den erforderlichen
Spülunterdruck
vorsehen. Somit kann das Anpassen des maximal zulässigen Drehmoments
das Senken des geschätzten
maximal zulässigen
Drehmoments durch Subtrahieren des Drehmomentanpassungswerts von dem
geschätzten
maximal zulässigen
Drehmoment umfassen.
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In
manchen Ausführungen
kann das Anpassen des geschätzten
maximal zulässigen
Drehmoments nur ausgeführt
werden, wenn der Unterdruck gefordert wird, so dass der normale
Betrieb (z. B. nahe WOT) nicht unterbrochen wird. Es kann ein für Kraftstoffdampfspülung erforderlicher
Schwellenunterdruck festgelegt werden und die Anpassung des geschätzten maximal
zulässigen
Drehmoments kann ausgeführt
werden, wenn der Schwellenunterdruck erfüllt ist. In manchen Ausführungen
kann der Schwellenunterdruck in einem Bereich von 0,0 bis 0,1 Inch
of Mercury liegen. Ein nachstehend gezeigter beispielhafter Algorithmus
kann zum Ermitteln der Aktivierung der Dampfspülung und des erforderlichen
Spülunterdrucks
PG_VAC_REQ verwendet werden:
WENN (PG_FUL_FRAC > threshold) UND (PCOMP_ENA
= 1)
DANN PG_VAC_REQ = 2 In Hg
SONST PG_VAC_REQ = 0
wobei
hier PG_FUL_FRAC der eingeleitete Spülkraftstoffanteil ist und PCOMP_ENA
anzeigt, ob eine Ausgleichsanpassung des Spülkraftstoffs aktiviert ist. In
manchen Ausführungen
kann die Forderung nach Aktivieren von Spülen beseitigt werden, um eine spürbare Änderung
des Drehmoments während
der Übergänge zu und
von einem Spülen
zu vermeiden. Zu beachten ist, dass jede Bedingung für ein Aktivieren
beseitigt werden kann, um Spülen
einzuleiten. Während
in dem vorstehenden Algorithmus PG_VAC_REC auf 2,0 Inch of Mercury
gesetzt ist, ist zu beachten, dass verschiedene Werte verwendet werden
können
und dass der Wert mit Betriebsbedingungen, Art der Brennkraftmaschine
etc. angepasst werden kann. Zum Beispiel kann der erforderliche Spülunterdruck
eine Funktion von PG_FUL_FRAC und der Drehzahl (N) der Brennkraftmaschine
sein und kann somit aus mehreren möglichen PG_VAC_REQ Werten,
die PG_FUL_FRAC und N entsprechen, gewählt werden.
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Das
Anpassen des maximal zulässigen Drehmoments
kann durch Subtrahieren des Drehmomentanpassungswerts von dem geschätzten maximal
zulässigen
Drehmoment verwirklicht werden. Der Drehmomentanpassungswert hat
typischerweise einen positiven Wert. Wenn der tatsächliche
Unterdruck somit kleiner als der geforderte Spülunterdruck ist, kann der Drehmomentanpassungswert tqe_vac_kam
angehoben werden. Auf diese Weise wird das maximal zulässige Drehmoment
stärker
gesenkt, so dass der erforderliche Spülunterdruck vorgesehen oder
geschützt
wird. Der folgende Algorithmus kann zum Anpassen des Drehmomentanpassungswerts
verwendet werden:
WENN (BP – MAP_raw) < (PG_VAC_REQ)
DANN
tqe_vac_kam
= tqe_vac_kam + tqvac_inc
wobei BP der Atmosphären- oder
Luftdruck ist, MAP_raw der tatsächliche
Krümmerunterdruck (MAP)
ist und tqvac_inc ein Drehmomentanpassungsinkrement ist, das ein
Wert wie zum Beispiel 0,1 Nm oder 0,2 Nm sein kann. Die Druckdifferenz (BP – MAP_raw)
zwischen dem Luftdruck und MAP ist der tatsächliche Unterdruck in dem Ansaugkrümmer. Der
Luftdruck kann durch ein Barometer gemessen werden. Der MAP kann
durch einen MAP-Sensor (z. B. den in 2 gezeigten
Drucksensor 122) gemessen werden oder kann aus den Betriebsparametern
der Brennkraftmaschine gefolgert werden.
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Das
maximal zulässige
Drehmoment kann angepasst werden, um weniger stark gesenkt zu werden,
wenn der geforderte Spülunterdruck
kleiner ist. In manchen Ausführungen
kann der Drehmomentanpassungswert inkrementell gesenkt werden, wenn der
tatsächliche
Unterdruck größer als
der erforderliche Spülunterdruck
ist. Weiterhin kann das Senken des Drehmomentanpassungswerts auf
einer Ermittlung erfolgen, dass die maximale Drehmomentforderung
stabil ist, die Brennkraftmaschine das geforderte Drehmoment erzeugen
kann und der tatsächliche Unterdruck
zu hoch ist. Die Forderung nach dem maximalen Drehmoment kann zum
Beispiel als stabil ermittelt werden, wenn die geforderte Zeit eine
Schwellenzeit überschreitet.
In einer Ausführung
beträgt
die Schwellenzeit 1,0 Sekunden. Der Unterdruck in dem Ansaugkrümmer ist
zu hoch, wenn eine Differenz des tatsächlichen Unterdrucks und des
erforderlichen Spülunterdrucks
einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Somit kann der folgende Algorithmus zum Senken des Drehmomentanpassungswerts
verwendet werden:
WENN (TQ_MAXREQ_TMR >= 1 Sekunde)
UND (BP – MAP_RAW) > (PG_VAC_REQ + Hysterese)
UND
(TQE_TQ_FBK >= emp_tq_eng_des – 1 Nm
DANN
tqe_vac_kam
= tqe_vac_kam – tqvac_dec
wobei
TQ_MAXREQ_TMR ein Zeitgeber zum Zählen eines Zeitraums, bei dem
das maximale Drehmoment gefordert wird, ist, tqe_tq_fbk ein Rückmeldungsdrehmoment
oder das von der Brennkraftmaschine erzeugte tatsächliche
Drehmoment ist, emp_tq_eng_des das maximal zulässige Drehmoment ist, das von
dem Steuergerät
als Reaktion auf die Drehmomentforderung geschätzt wird, Hysterese ein vorbestimmter
Wert ist und tqvac_dec ein Drehmomentanpassungswertinkrement ist.
In manchen Ausführungen
kann tqvac_dec 0,1 oder 0,2 Inch of Mercury betragen und die Hysterese
beträgt
zum Beispiel 0,2 oder 0,4 Inch of Mercury.
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Wenn
der Drehmomentanpassungswert durch das Lernen ermittelt wird, kann
das maximal zulässige
Drehmoment wie nachstehend durch Subtrahieren des Drehmomentanpassungswert
auf das aktuelle maximal zulässige
Drehmoment oder das geschätzte
maximal zulässige
Drehmoment angepasst werden:
TQE_MAXALLOW = tqe_maxallow_tmp – tqe_vac_kam.
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Es
versteht sich, dass die Verfahren 500 und 600 lediglich
beispielhafte Ansätze
zum Lernen des maximal zulässigen
Drehmoments sind. Es können aber
andere geeignete Mechanismen zum Lernen des maximal zulässigen Drehmoments
beruhend auf einer Brennkraftmaschinenbetriebsbedingung verwendet
werden. Zum Beispiel kann ein Proportional/Integral-Regler (PI)
oder ein Proportional/Integral/Differentiell-Regler (PID) verwendet
werden, um das maximal zulässige
Drehmoment beruhend auf Rückmeldungsdrehmoment
anzupassen.
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7A–7B zeigen
die Änderung
des Brennkraftmaschinendrehmoments und des Drehmomentanpassungswerts
im zeitlichen Verlauf, wobei schematisch eine Umsetzung von Verfahren 500 gezeigt
wird. Wie in 7A dargestellt, zeigt Kurve
A ein geschätztes
maximal zulässiges
Drehmoment der Brennkraftmaschine an und zeigt, dass das geschätzte maximal
zulässige
Drehmoment im zeitlichen Verlauf unverändert bleibt, d. h. die Drehmomentforderung
für die
Brennkraftmaschine ist stabil. Kurve B zeigt ein tatsächliches
von der Brennkraftmaschine erzeugtes Brennkraftmaschinendrehmoment
an und zeigt, dass das tatsächliche
Drehmoment geringer als das geschätzte maximal zulässige Drehmoment
ist.
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7B zeigt
die Anpassung eines Drehmomentanpassungswerts beruhend auf dem geschätzten maximal
zulässigen
Drehmoment und dem von der Brennkraftmaschine erzeugten tatsächlichen Drehmoment,
das in 7A gezeigt wird. Wie in 7B gezeigt,
beginnt sich der Drehmomentanpassungswert bei Zeitpunkt t1 zu verändern,
wenn das tatsächliche
Drehmoment kleiner als das geschätzte maximal
zulässige
Drehmoment ist. Der Drehmomentanpassungswert ist negativ und sinkt
inkrementell bis zum Zeitpunkt t2.
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Als
Reaktion auf die Veränderung
des Drehmomentanpassungswert wird das maximal zulässige Drehmoment
mit Hilfe des Verfahrens 500 angepasst. Kurve C in 7A zeigt,
dass das angepasste maximal zulässige
Drehmoment bis zum Zeitpunkt t2 gesenkt wird, wo das angepasste
maximal zulässige Drehmoment
im Wesentlichen nahe dem geschätzten
maximal zulässigen
Drehmoment ist. In dem dargestellten Beispiel wird das maximal zulässige Drehmoment
angepasst, bis es etwas höher
als das tatsächliche
Drehmoment ist. 7A und 7B zeigen
die Situation, in der das maximal zulässige Drehmoment „nach unten
gelernt" wird, wenn
das tatsächliche
Drehmoment kleiner als das geschätzte
maximal zulässige
Drehmoment ist. Analog kann das geschätzte maximal zulässige Drehmoment
basierend auf einer Ermittlung, dass das tatsächliche Drehmoment höher als
das maximal zulässige
Drehmoment ist, inkrementell nach oben angepasst werden, d. h. „Lernen
nach oben". In einer
solchen Situation kann der Drehmomentanpassungswert ein positiver
Wert sein und kann inkrementell ansteigen, wenn die unter Bezug
auf 5 beschriebenen Bedingungen zum „Lernen
nach oben" erfüllt sind.
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Wie
vorstehend beschrieben ermöglicht
das Verfahren 500 das dynamische Lernen des maximal zulässigen Drehmoments
beruhend auf dem von der Brennkraftmaschine erzeugten tatsächlichen
Drehmoment. Da das maximal zulässige
Drehmoment präzis
geschätzt
werden kann, kann der Kraftstoffwirkungsgrad durch Betreiben der
Brennkraftmaschine bei einem Drehmoment nahe dem geforderten Drehmoment
verbessert werden Bei einem Hybridelektrofahrzeug ermöglicht die
präzise
Schätzung
des maximal zulässigen
Drehmoments es dem Fahrzeugsystemsteuergerät, Drehmomentforderungen präzis zwischen
der Brennkraftmaschine und der Batterie zuzuteilen. Auf diese Weise
kann die Energie sowohl von der Brennkraftmaschine als auch von
der Batterie effizient genutzt werden.
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8A–8C zeigen
die Änderung
des Unterdrucks, den Drehmomentanpassungswert und das Brennkraftmaschinendrehmoment
jeweils im zeitlichen Verlauf, wobei eine Umsetzung des Verfahrens 600 schematisch
veranschaulicht wird. Kurve E zeigt einen geforderten Spülunterdruck
und Kurve E zeigt einen tatsächlichen
Unterdruck in einem Ansaugkrümmer
einer Brennkraftmaschine. Wie in 8A gezeigt
ist der tatsächliche
Unterdruck von Zeitpunkt t1 zu Zeitpunkt
t2, kleiner als der geforderte Unterdruck,
was anzeigt, dass für
das Kraftstoffdampfspülen
mehr Unterdruck erforderlich ist. Der Drehmomentanpassungswert (tqe_vac_kam)
kann mit Hilfe des Verfahrens 600 nach Informationen über den
tatsächlichen
Unterdruck und den erforderlichen Unterdruck durch das Steuergerät angepasst
werden.
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Die
Veränderung
des Drehmomentanpassungswerts entsprechend der Änderung des Unterdrucks wird
in 8B gezeigt. Wie in 8B gezeigt nimmt
der Drehmomentanpassungswert als Reaktion auf den tatsächlichen
Unterdruck von t1 zu t2 inkrementell
zu.
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Die
Anpassung des maximal zulässigen Drehmoments
wird in 8C gezeigt. Kurve G zeigt das
geschätzte
maximale Drehmoment und Kurve H zeigt ein angepasstes maximales
Drehmoment. Von t1 zu t2 wird
das maximal zulässige
Drehmoment durch Subtrahieren des Drehmomentanpassungswerts von
dem geschätzten
maximal zulässigen Drehmoment
angepasst. Folglich wird das maximal zulässige Drehmoment gesenkt.
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Das
Steuergerät
der Brennkraftmaschine betreibt die Brennkraftmaschine beruhend
auf dem angepassten maximal zulässigen
Drehmoment. Von Zeitpunkt t2 wird der tatsächliche
Unterdruck so gesteuert, dass er im Wesentlichen nahe dem geforderten
Spülunterdruck
ist, der in 8A gezeigt wird. Da die Bedingung
zum Verändern
des Drehmomentanpassungswerts nicht erfüllt ist, ändert sich der Drehmomentanpassungswert
nicht, wie in 8A gezeigt wird. Dadurch bleibt
das anpasste maximal zulässige Drehmoment
unverändert,
wie durch Kurve H in 8C gezeigt wird.
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Wie
vorstehend beschrieben kann die Umsetzung von Verfahren 600 den
für Kraftstoffdampfspülen erforderlichen
Unterdruck liefern. Auf diese Weise kann der erforderliche Spülunterdruck
durch Steuern des maximal zulässigen
Drehmoments für die
Brennkraftmaschine verwirklicht werden. Somit müssen andere Ansätze, beispielsweise
ständiges Beschränken der
Drossel, zum Erreichen des erforderlichen Spülunterdrucks nicht erforderlich
sein.
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Es
versteht sich, dass die Reihenfolge der hierin näher dargelegten Abarbeitung
nicht unbedingt erforderlich ist, um die Merkmale und Vorteile der hierin
beschriebenen beispielhaften Ausführungen zu verwirklichen, sie
aber für
einfachere Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen wird. Einer oder
mehrere der gezeigten Schritte, Maßnahmen und/oder Funktionen
können
abhängig
von der verwendeten bestimmten Strategie wiederholt ausgeführt werden.
Weiterhin können
die beschriebenen Maßnahmen
einen in ein maschinell lesbares Speichermedium, zum Beispiel in
das Steuersystem der Brennkraftmaschine und/oder in das Fahrzeugsteuergerät, zu programmierenden
Code graphisch darstellen.
-
Ferner
versteht sich, dass die hierin offenbarten verschiedenen Ausführungen
und Verfahren des Betriebs lediglich beispielhafter Natur sind und dass
diese spezifischen Ausführungen
nicht einschränkend
zu betrachten sind, da zahlreiche Abänderungen möglich sind. Der Gegenstand
der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht nahe
liegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen
Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart
werden. Die folgenden Ansprüche
zeigen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen auf,
welche als neuartig und nicht nahe liegend betrachtet werden. Diese
Ansprüche
können
auf „ein" Element oder „ein erstes" Element oder eine
Entsprechung desselben verweisen. Diese Ansprüche sind so zu verstehen, dass
sie das Integrieren eines oder mehrerer solcher Elemente umfassen,
wobei sie zwei oder mehrere dieser Elemente weder fordern noch ausschließen. Andere
Kombinationen und Unterkombinationen der hierin offenbarten Merkmale, Funktionen,
Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung
der vorliegenden Ansprüche oder
durch Vorlage neuer Ansprüche
in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche
Ansprüche
werden, ob sie nun gegenüber dem
Schutzumfang der ursprünglichen
Ansprüche breiter,
enger, gleich oder unterschiedlich sind, ebenfalls als im Gegenstand
der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.