DE102009037191B4 - Verfahren für einen Autostart von Hybridfahrzeugen - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Motor-Steuerungssystems, mit den Schritten: Empfangen eines Autostart-Befehlssignals; Reduzieren des Krümmerdrucks eines Motors (16) basierend auf dem Autostart-Befehlssignal, mit den Schritten: Empfangen eines Drehmomentanforderungssignals eines Motor-Steuerungsmoduls (54); und Berechnen eines Ausgangsdrehmoments des Motor/Antriebsstrangs; Erhöhen eines Drehmoments des Elektromotors (18) auf einen vorbestimmten Pegel, um Reibung und Pumpdrücke des Motors (16) zu überwinden; Reduzieren eines Drehmoments des Elektromotors (18) während eine aktuelle Drehzahl des Motors (16) hochgefahren und ein Getriebe (32) eingerückt werden; und Aktivieren und Erhöhen eines Verbrennungsdrehmoments des Motors (16), nachdem die aktuelle Drehzahl des Motors (16) innerhalb eines vorbestimmten Bereichs einer Leerlaufdrehzahl liegt und nachdem ein Krümmer-Absolutdruck des Motors (16) geringer als ein erster vorbestimmter Pegel ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduzieren des Krümmerdrucks des Motors (16) basierend auf dem Autostart-Befehlssignal ferner umfasst, dass das Drehmomentanforderungssignal des Motor-Steuerungsmoduls dem Drehmoment des Motors (16) bei einem minimalen Luftstrom und verzögertem Zündzeitpunkt, während ohne Fehlzündung korrekt verbrannt wird, entspricht, dass das Ausgangsdrehmoment des Motor/Antriebsstrangs basierend auf dem Drehmomentanforderungssignal des Motor-Steuerungsmoduls berechnet wird, und dass ein Luftstrom zum Motor (16) basierend auf dem Ausgangsdrehmoment des Motor/Antriebsstrangs gesteuert wird, und dass das Verfahren ferner umfasst, dass ein Kurbelwellen-Ausgangsdrehmoment-Signal erzeugt wird, nachdem das Drehmoment des Elektromotors (18) reduziert wurde, und dass das Drehmoment des Elektromotors (18) basierend auf dem Kurbelwellen-Ausgangsdrehmoment-Signal erhöht wird, um ein Kurbelwellen-Ausgangsdrehmoment zu erhöhen, nachdem das Drehmoment des ...

Description

  • GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • HINTERGRUND
  • Hybrid-Motor/Antriebsstränge schließen typischerweise einen Verbrennungsmotor (ICE), einen oder mehrere Elektromotoren (EMs) und einen oder mehrere Drehmomentgeneratoren ein, die ein Drehmoment an einen Antriebsstrang liefern, um ein Fahrzeug anzutreiben. Hybrid-Motor/Antriebsstränge umfassen einen vollständigen Hybrid-Motor/Antriebsstrang, einen starken Hybrid-Motor/Antriebsstrang, einen sanften Hybrid-Motor/Antriebsstrang etc. In einem vollständigen Hybrid-Motor/Antriebsstrang treibt ein EM den Antriebsstrang direkt an, ohne Drehmoment über eine Komponente des ICE zu übertragen. In einem starken Hybrid-Motor/Antriebsstrang können ein oder mehrere Elektromotoren als Teil eines Getriebesystems eingebaut und zwischen den ICE und den Antriebsstrang gekoppelt sein. Die Elektromotoren können für eine Auswahl von Getriebeübersetzungsverhältnissen, eine Rotationsunterstützung und Bremsung des ICE, Regeneration etc. genutzt werden.
  • In einer Mild-Hybrid-Ausführung ist der EM über einen Zusatzantrieb mit dem ICE gekoppelt. Durch den EM erzeugtes Drehmoment wird über den ICE an den Antriebsstrang übertragen. Ein beispielhafter Mild-Hybrid-Motor/Antriebsstrang kann ein Startersystem mit Riemen-Lichtmaschine (BAS) enthalten. In dem BAS-System ist der EM über eine Riemen- und Riemenscheibenausführung, die andere Zusatzkomponenten wie zum Beispiel Pumpen und Kompressoren antreibt, mit dem ICE verbunden.
  • Eine Drehmomentsteuerung des Motor/Antriebsstrangs umfasst typischerweise zwei Domänen von Drehmomentsteuerungen: Achsdrehmoment und Antriebsdrehmoment. In einem Mild-Hybrid-Motor/Antriebsstrang ist das Antriebsdrehmoment das Ausgangsdrehmoment an der Kurbelwelle des ICE, welches den Drehmomentbeitrag des EM enthält.
  • Während eines Autostarts des Motors dreht das Steuerungsmodul eines Hybrid-Motor/Antriebsstrangs den Motor unter Verwendung des Elektromotors hoch. Ein Autostart kann zum Beispiel stattfinden, wenn ein Fahrzeug aktiv ist (ein Start mit einem Schlüssel oder dergleichen hat schon stattgefunden) und sich nicht bewegt, wie zum Beispiel wenn ein Fahrzeugbediener das Bremspedal loslässt und/oder ein Gaspedal niederdrückt. Eine Kurbelwelle des Motors wird während eines Autostarts typischerweise bei höheren Drehzahlen gedreht als während einer herkömmlichen Inbetriebnahme bzw. eines herkömmlichen Anspringens (engl. start-up) eines Motors über einen Starter. Während eines Autostarts kann man aufgrund der Aktivierung des ICE ein Ruckeln bzw. einen plötzlichen Anstieg der Motordrehzahl und/oder des Ausgangsdrehmoments des Hybrid-Motor/Antriebsstrangs wahrnehmen.
  • Die US 2006/0218896 A1 offenbart ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterer Stand der Technik ist aus US 6,393,350 B1 bekannt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Motor-Steuerungssystems bereitzustellen, das zu einem milderen Betrieb eines Hybridfahrzeugs während eines Autostarts des Hybridfahrzeugs beiträgt.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Es wird ein Steuerungssystem für einen Motor beschrieben, das ein Motor-Steuerungsmodul (ECM) umfasst, das in einem ersten Modus und einem zweiten Modus arbeitet. Das ECM erzeugt ein Leerlaufdrehzahlsignal und ein Getriebelastsignal, das auf einer Leerlaufdrehzahl des Motors basiert. Das Hybrid-Steuerungsmodul (HCM) erhöht das Drehmoment des Elektromotors, um die aktuelle Drehzahl des Motors zu erhöhen, basierend auf dem Leerlaufdrehzahlsignal und dem Getriebelastsignal. Das HCM steuert die aktuelle Drehzahl, wenn man in dem ersten Modus ist. Das ECM steuert die aktuelle Drehzahl, wenn man in dem zweiten Modus ist. Das HCM überträgt eine Steuerung der aktuellen Drehzahl auf das ECM, wenn die aktuelle Drehzahl mit der Leerlaufdrehzahl übereinstimmt und/oder eine Verbrennungsdrehmomentabgabe des Motors gleich einem geforderten Ausgangsdrehmoment der Kurbelwelle ist.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Motor-Steuerungssystems umfasst ein Empfangen eines Autostart-Befehlssignals. Drücke innerhalb von Zylindern eines Motors werden basierend auf dem Autostart-Befehlssignal reduziert. Ein Drehmomentanforderungssignal wird entsprechend einem Zündfunken bzw. Zündzeitpunkt und/oder Kraftstoff empfangen. Ein Ausgangsdrehmoment des Motor/Antriebsstrangs wird basierend auf Motorluftstrombefehlen eines Motor-Steuerungsmoduls berechnet. Ein Luftstrom wird basierend auf dem Ausgangsdrehmoment des Motor/Antriebsstrangs zum Motor gesteuert. Das Drehmoment eines Elektromotors wird auf einen vorbestimmten Pegel erhöht, um Reibung und Pumpdrücke des Motors zu überwinden. Das Drehmoment des Elektromotors wird reduziert, um eine aktuelle Drehzahl des Motors hochzufahren und ein Getriebe in Eingriff zu bringen bzw. einzurücken. Das Drehmoment aus der Verbrennung bzw. Verbrennungsdrehmoment des Motors wird aktiviert und erhöht, nachdem die aktuelle Drehzahl des Motors innerhalb eines vorbestimmten Bereichs einer Leerlaufdrehzahl liegt und nachdem ein Krümmer-Absolutdruck des Motors geringer als ein erster vorbestimmter Pegel ist.
  • Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Erfindung werden aus der im Folgenden gelieferten ausführlichen Beschreibung ersichtlich werden. Es sollte sich verstehen, dass die detaillierte Beschreibung und spezifischen Beispiele nur zu Veranschaulichungszwecken gedacht sind.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen vollständiger verstanden, wobei:
  • 1 ein Funktionsblockdiagramm eines Hybrid-Motor/Antriebsstrangsystems ist, das eine Autostart-Steuerung enthält;
  • 2 ein Funktionsblockdiagramm eines anderen Hybrid-Motor/Antriebsstrangsystems ist, das eine Autostart-Steuerung enthält;
  • 3A ein Funktionsblockdiagramm eines ersten Teils eines koordinierten Drehmoment-Steuerungssystems ist;
  • 3B ein Funktionsblockdiagramm eines zweiten Teils des koordinierten Drehmoment-Steuerungssystems von 3A ist;
  • 4 ein Funktionsblockdiagramm eines Steuerungssystems ist;
  • 5 ein Funktionsblockdiagramm eines Motor-Steuerungssystems ist;
  • 6 ein Verfahren zum Betreiben eines Steuerungssystems in einem normalen oder Backup- bzw. Sicherungsmodus gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 7 ein Signaldiagramm ist, das Autostart-Aspekte für normale und Backup-Modi und gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 8 ein Verfahren zum Betreiben eines Steuerungssystems in einem aggressiven Modus und gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 9 ein Signaldiagramm ist, das Autostart-Aspekte für einen aggressiven Modus und gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 10 ein Diagramm ist, das Drehmomente eines Motor/Antriebsstrangs veranschaulicht;
  • 11 ein Funktionsblockdiagramm ist, das eine Bestimmung eines Elektromotordrehmoments gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 12 ein Funktionsblockdiagramm ist, das eine Steuerung der Drosselstellung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
  • 13 ein Verfahren zum Bestimmen einer Drosselfläche gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Ein Steuerungssystem für einen Hybridfahrzeug kann ein Hybrid-Steuerungsmodul und ein Motor-Steuerungsmodul umfassen. Während eines Autostarts kann das Hybrid-Steuerungsmodul die Drehzahl eines Verbrennungsmotors (ICE) unter Ausnutzung eines Elektromotors (EM) auf eine Leerlaufdrehzahl erhöhen oder hochdrehen. Während eines Autostarts kann man in einem Hybridfahrzeug ein plötzliches Ansteigen (engl. surges) der Motordrehzahl und/oder des Ausgangsdrehmoments wahrnehmen.
  • Um die Motordrehzahl während eines Autostarts zu steuern, kann das Hybrid-Steuerungsmodul Drehzahlrampenprofile, Trägheits- und Motordrehmoment-Steuerungstechniken verwenden. Die Motordrehmomenttechniken können das Schließen einer Drossel, Reduzieren der an Zylinder gelieferten Kraftstoffmenge und das Verstellen des Zündzeitpunktes in Richtung Spät bzw. Verzögern des Zündfunkens beinhalten. Obgleich diese Techniken dabei helfen, ein plötzliches Ansteigen der Motordrehzahl zu reduzieren, bringen die Techniken begrenzte Ergebnisse und weisen damit verbundene Nachteile auf. Zum Beispiel kann, nachdem die Verzögerung eines Zündzeitpunktes einen bestimmten Pegel übersteigt, eine Fehlzündung die Folge sein. Diese Motordrehmomenttechniken sind auch in ihrer Fähigkeit beschränkt, einen Luftstrom in den ICE zu steuern.
  • Die folgenden beschriebenen Ausführungsformen genügen mehreren Leistungsmerkmalen eines Startvermögens, welche einschließen, dass sie eine sanfte Erhöhung der Motordrehzahl während eines Autostarts ohne plötzliche Anstiege der Motordrehzahl und/oder des Ausgangsdrehmoments liefern. Die Motordrehzahl kann auf eine Leerlaufmotordrehzahl erhöht und innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne bereitgestellt werden. Die sanfte Erhöhung der Motordrehzahl wird geliefert, während eine Motordrehzahlsteuerung zwischen Hybrid-Steuerungs- und Motor-Steuerungsmodulen übergeht. Die Autostart-Steuerung basiert auf einer Drehmomentdomänensteuerung und nicht einer Aktuator- bzw. Stellglieddomänensteuerung.
  • Die folgende Beschreibung ist in ihrer Art nur beispielhaft. Aus Gründen der Klarheit werden die gleichen Bezugsziffern in den Zeichnungen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Wie hierin verwendet soll der Ausdruck zumindest einer von A, B und C bzw. A, B und/oder so aufgefasst werden, dass er ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht ausschließenden logischen Oders bedeutet. Es sollte sich verstehen, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in verschiedener Reihenfolge ausgeführt werden können.
  • Wie hierin verwendet kann der Ausdruck Modul auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, zweckbestimmt oder Gruppe) und/oder Speicher (gemeinsam genutzt, zweckbestimmt oder Gruppe), die ein oder mehr Software- oder Firmware-Programme ausführen, eine kombinatorische logische Schaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität liefern, verweisen, enthalten oder Teil davon sein.
  • Wie hierin verwendet bezieht sich der Ausdruck Verbrennungszyklus auch auf die wiederkehrenden Phasen eines Verbrennungsprozesses eines Motors. In einem Viertakt-Verbrennungsmotor zum Beispiel kann ein einzelner Verbrennungszyklus verweisen auf einen Ansaughub, einen Kompressionshub, einen Leistungshub und einen Ausstoß- bzw. Auspuffhub und diese umfassen. Die vier Hube werden während eines Betriebs des Motors wiederholt.
  • Obgleich die folgenden Ausführungsformen in erster Linie bezüglich beispielhafter Verbrennungsmotoren beschrieben werden, können diese auch auf andere Verbrennungsmotoren Anwendung finden. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung Anwendung finden auf Motoren mit Selbstzündung, Fremdzündung, homogener Fremdzündung, Selbstzündung mit homogener Ladung, geschichteter Fremdzündung und zündfunkenunterstützter Selbstzündung.
  • In der folgenden Beschreibung bezieht sich überdies der Ausdruck Autostart auf die Inbetriebnahme bzw. das Anspringen eines Motors durch ein Steuerungsmodul über einen EM ohne Einleitung durch einen Fahrer über einen Startanforderungsmechanismus wie zum Beispiel einen Schlüsselschalter oder einen Druckknopfschalter. Ein Autostart bezieht sich nicht auf eine Änderung in einem Zündungszustand. In einem Hybridfahrzeug kann während verschiedener Situationen wie zum Beispiel während Perioden mit niedriger Leistungsanforderung etc. ein Motor abgeschaltet/aktiviert werden. Nur als Beispiel kann ein Autostart stattfinden, nachdem ein Fahrzeug sich einer roten Verkehrsampel genähert und gestoppt hat und der Motor abgeschaltet oder deaktiviert wurde. Wenn ein Bremspedal des Fahrzeugs nicht niedergedrückt wird und/oder wenn ein Gaspedal des Fahrzeugs niedergedrückt wird, kann ein Autostart initiiert bzw. eingeleitet werden.
  • Während eines Autostarts dreht ein EM einen Motor bei erhöhten Drehzahlen über diejenige hoch, die gewöhnlich mit einem herkömmlichen Anlasser verbunden ist. Der EM liefert einen sanfteren und weniger Kraftstoff verbrauchenden Start des Motors als Starts, die unter Verwendung eines Anlassers durchgeführt werden. Ein Autostart mit Elektromotor ermöglicht eine variable Drehmomentsteuerung, während Kompressionspulse eines Motors überwunden werden. Ein Autostart mit Elektromotor ermöglicht auch eine gesteuerte Erhöhung der Motordrehzahl auf einen Pegel, der eine Reduzierung (Absaugen) des Krümmerdrucks gestattet. Beim Hochdrehen des Motors kann der EM verschiedene Drehmomentpegel liefern. Dieses Drehmoment kann angelegt werden, bevor eine Kraftstoffeinspritzung zum Motor freigegeben wird und bevor der Krümmer-Absolutdruck des Motors geringer als ein vorbestimmter Krümmer-Absolutdruck ist.
  • Verschiedene Betriebsmodi werden ebenfalls beschrieben. Ein erster von einem Fahrer induzierter bzw. veranlasster Modus oder normaler Modus kann sich auf einen durch einen Fahrzeugbediener veranlassten Autostart beziehen. Der normale Modus entspricht auch dem Fall, wenn kein Gaspedal betätigt wird oder wenn eine Betätigung des Gaspedals geringer als ein vorbestimmter Pegel ausfällt. Ein erster, nicht von einem Fahrer veranlasster oder Backup- bzw. Sicherungsmodus kann sich auf einen Autostart beziehen, der im Gegensatz zu einem durch einen Fahrzeugbediener veranlassten vom System veranlasst wird. Der Sicherungsmodus kann auftreten, wenn nur als Beispiel sich ein Fahrzeug nicht bewegt, der ICE bei einer Leerlaufdrehzahl läuft und eine Erhöhung der Drehmomentabgabe angefordert wird. Eine Erhöhung der Drehmomentabgabe kann auf einem Befehl, die Stromversorgung oder Batterien zu laden, um die Klimaanlage etc. zu betreiben, beruhen.
  • Der normale Modus und der Sicherungsmodus liefern ein sanftes Ansteigen bzw. Hochfahren und einen Start eines ICE, ohne einen plötzlichen Anstieg der Motordrehzahl oder ein Überschießen der Motordrehzahl in Bezug auf eine Motordrehzahl im Leerlauf auszulösen. Dieses Hochfahren der Motordrehzahl wird mit einer EM-Steuerung bei einem EIN-Schalten des Verbrennungsdrehmoments des Motors und einer Übergabe der Motordrehzahlsteuerung zwischen Steuerungsmodulen und bei minimalem Hochdrehen oder Abfallen der Motordrehzahl geliefert.
  • Ein zweiter, durch einen Fahrer veranlasster oder aggressiver Modus kann sich auf einen durch einen Fahrer veranlassten Autostart beziehen, und wenn eine Betätigung des Gaspedals größer oder gleich dem vorbestimmten Pegel ist. Während des aggressiven Modus wird ein sanfter Anstieg der ICE-Drehzahl mit einem geeigneten Ausgangsdrehmoment geliefert, um die Anforderung einer Drehmomentabgabe durch den Fahrzeugbediener zu erfüllen. Der aggressive Modus kann dem Fall entsprechen, wenn der Fahrer antippt (ein Gaspedal aus einer Standardstellung niederdrückt oder betätigt), bevor eine Übergabe der Motordrehzahlsteuerung durchgeführt wird. Die ICE-Drehzahl wird hochgefahren, um ein Getriebe einzurücken, bevor es auf die Drehmomentanforderung durch den Fahrer voll anspricht. Dies verhindert, dass sich die ICE-Drehzahl abrupt erhöht, was ein dumpfes bzw. ungutes Gefühl (engl. clunk felt) für den Fahrer zur Folge haben kann. Nach Einrücken des Getriebes wird die Ansprechzeit des Systems minimiert, um das angeforderte Drehmoment zu liefern.
  • Bezug nehmend nun auf 1 ist ein beispielhaftes Hybrid-Motor/Antriebsstrangsystem 10 dargestellt, das eine Autostart-Steuerung enthält. Obgleich das Motor/Antriebsstrangsystem 10 als ein Motor/Antriebsstrang mit Hinterradantrieb (RWD) veranschaulicht ist, erkennt man, dass die Ausführungsformen mit jeder beliebigen anderen Ausführung von Motor/Antriebssträngen implementiert werden kann. Das Motor/Antriebsstrangsystem 10 enthält ein Antriebssystem 12 und ein Antriebsstrangsystem 14. Das Antriebssystem 12 umfasst einen Verbrennungsmotor (ICE) 16 und einen EM oder eine Elektromotorgeneratoreinheit (MGU) 18. Das Antriebssystem 12 kann auch Hilfskomponenten enthalten, die, nicht aber darauf beschränkt, einen A/C-Kompressor 20 und eine Lenkpumpe 22 umfassen. Die MGU 18 und die Hilfskomponenten sind unter Verwendung eines Riemen- und Riemenscheibensystems 24 mit dem ICE 16 gekoppelt. Das Riemen- und Riemenscheibensystem 24 kann mit einer Kurbelwelle 26 des ICE 16 gekoppelt sein und ermöglichen, dass das Drehmoment zwischen der Kurbelwelle 26 und der MGU 18 und/oder den Hilfskomponenten übertragen wird. Auf diese Ausführung wird als Startersystem mit Riemen-Lichtmaschine (BAS) verwiesen.
  • Die Kurbelwelle 26 treibt das Antriebsstrangsystem 14 an. Das Antriebsstrangsystem 14 umfasst eine (nicht dargestellte) Flexplate oder ein Schwungrad, einen Drehmomentwandler oder eine andere Kopplungseinrichtung 30, ein Getriebe 32, eine Antriebswelle 34, ein Differential 36, Achswellen 38, Bremsen 40 und angetriebene Räder 42. Ein Antriebsdrehmoment (TPROP), das an der Kurbelwelle 26 des ICE 16 abgegeben wird, wird über die Komponenten des Antriebsstrangsystems übertragen, um ein Achsdrehmoment (TAXLE) an den Achswellen 38 zu liefern, um die Räder 42 anzutreiben. Auf das Achsdrehmoment TAXLE kann verwiesen werden als das Ausgangsdrehmoment des Motor/Antriebsstrangs. Konkreter wird TPROP mit mehreren Übersetzungsverhältnissen multipliziert, die durch die Kopplungseinrichtung 30, das Getriebe 32 und das Differential 36 geliefert werden, um TAXLE an den Achswellen 38 bereitzustellen. Im Wesentlichen wird TPROP mit einem effektiven Übersetzungsverhältnis multipliziert, das eine Funktion eines Verhältnisses ist, das durch die Kopplungseinrichtung 30, ein durch Drehzahlen der Antriebs/Abtriebswellen des Getriebes bestimmtes Getriebeübersetzungsverhältnis, ein Differentialverhältnis sowie irgendeine andere Komponente eingeführt wird, die ein Verhältnis im Antriebsstrangsystem 14 einführen kann (zum Beispiel ein Verteilergetriebe in einem Motor/Antriebsstrang mit Vierradantrieb (4WD) oder Allradantrieb (AWD)). Für die Zwecke einer Drehmomentsteuerung schließt die TAXLE-Domäne den ICE 16 und die MGU 18 ein.
  • Der Motor/Antriebsstrang 10 enthält auch ein Steuerungssystem 50, das eine Drehmomentabgabe der MGU 18 während Autostarts des Motors 16 reguliert. Das Steuerungssystem 50 enthält ein Hauptsteuerungsmodul 51, das ein Getriebe-Steuerungsmodul (TCM) 52, ein Motor-Steuerungsmodul (ECM) 54 und ein Hybrid-Steuerungsmodul (HCM) 56 enthalten kann. Das Steuerungssystem 50 kann die Drehmomentabgabe der MGU 18 basierend auf der Drehzahl der MGU 18 regulieren, die durch einen Drehzahlsensor 51 festgestellt werden kann. Die Information vom Drehzahlsensor 51 kann direkt an das HCM 56 geliefert werden. Dies ermöglicht eine schnelle Feststellung der Drehzahl der MGU 18 und Einstellung des Ausgangsdrehmoments der MGU 18. Das Ausgangsdrehmoment kann an eine Kurbelwelle des Motors 16 angelegt werden.
  • Das Hauptsteuerungsmodul 51 steuert ein über das TCM 52, das ECM 54 und das HCM 56 erzeugtes Ausgangsdrehmoment des Motor/Antriebsstrangs. Das HCM 56 kann ein oder mehrere Submodule enthalten, die, nicht aber darauf beschränkt, einen BAS-Steuerungsprozessor (BCP) 58 einschließen. Das TCM 52, das ECM 54 und das HCM 56 kommunizieren miteinander über einen Feldbus 60 (engl.: Controller Area Network (CAN)). Eine Fahrereingabeeinrichtung 62 kommuniziert mit dem ECM. Die Fahrereingabeeinrichtung 62 kann ein Gaspedal und/oder ein Tempomatsystem einschließen, ist aber nicht darauf beschränkt. Eine Fahrerschnittstelle 64 kommuniziert mit dem TCM 52. Die Fahrerschnittstelle 64 umfasst einen Getriebebereichsselektor (zum Beispiel einen Hebel PRNDL), ist aber nicht darauf beschränkt. Das Hauptsteuerungsmodul 51 kann mit einem Speicher 65 kommunizieren, der Tabellen 67 für Kurbel-Luftströme enthält.
  • Das Steuerungssystem 50 kann basierend auf einer koordinierten Drehmomentsteuerung arbeiten, die eine Achsdrehmoment-Domäne und eine Antriebsdrehmoment-Domäne umfassen kann. TPROP ist das Ausgangsdrehmoment der Kurbelwelle, das den Drehmomentbeitrag des EM enthalten kann. Die koordinierte Drehmomentsteuerung implementiert eine Entscheidung bzw. ein Schiedsurteil über das Achsdrehmoment (TAXLE) in dem ECM, um ein vermitteltes bzw. mittels Schiedsspruch entschiedenes Achsdrehmoment (TAXLEARB) bereitzustellen.
  • Die koordinierte Drehmomentsteuerung kann die Gaspedalstellung (αPED) und die Fahrzeuggeschwindigkeit (VVEH) überwachen. Ein vom Fahrer beabsichtigtes oder gewünschtes Achsdrehmoment (TAXLEDES) oder eine Motorleistung werden basierend auf αPED und VVEH bestimmt. Die Motorleistung kann für BAS-Hybridsysteme und Systeme für Nicht-Hybridfahrzeuge verwendet werden. Ein Achsdrehmoment kann für starke Hybridsysteme verwendet werden. Zum Beispiel können αPED und VVEH als Eingaben in eine vorher kalibrierte, vorher gespeicherte Nachschlagetabelle verwendet werden, die ein entsprechend TAXLEDES liefert. Das ECM 54 entscheidet mittels Schiedsspruch TAXLEDES und andere Drehmomentanforderungen, um TAXLEARB zu liefern. Die anderen Drehmomentanforderungen können ein oder mehrere Drehmomentanforderungen einschließen, die in einem Satz von Achsdrehmomentanforderungen geliefert werden. Die Drehmomentanforderungen werden durch ein Drehmomentmerkmal erzeugt und enthalten, sind aber nicht darauf beschränkt, eine Anforderung nach einem absoluten Drehmomentwert, einem minimalen Drehmomentgrenzwert, einem maximalen Drehmomentgrenzwert oder einem Delta-Drehmomentwert. Die mit dem Satz von Achsdrehmomentanforderungen verbundenen Drehmomentmerkmale enthalten, sind aber nicht darauf beschränkt, ein Traktionssteuerungssystem (TCS), ein System zur Verbesserung der Fahrzeugstabilität (VSES) und ein System zum Schutz vor zu hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten (VOS). Bei Bestimmung von TAXLEARB wird TAXLEARB in ein Antriebsdrehmoment (TPROPECM) innerhalb des ECM 54 unter Verwendung des effektiven Übersetzungsverhältnisses umgewandelt. Nachdem TPROPECM bestimmt wurde, entscheidet das ECM 54 mittels Schiedsspruch TPROPECM und andere Antriebsdrehmomentanforderungen, um ein endgültiges TPROPECM an das HCM 56 zu liefern.
  • Das HCM 56 kann eine Drehmomentanforderung ausgeben, um eine Verbrennungsdrehmomentabgabe des Motors auf Null einzustellen, indem die Motorzylinder (zum Beispiel durch Abschalten des Kraftstoffs zu den Zylindern) deaktiviert werden. Dies kann während Situationen eines Schiebebetriebs des Fahrzeugs stattfinden, wenn das gewünschte Drehmoment des Antriebssystems negativ ist. Ein Beispiel dafür ist, wenn die Gaspedalstellung nahe oder bei einem Nullpegel liegt, um das Fahrzeug zu verlangsamen. Zum Beispiel wird der Kraftstoff abgeschaltet, und das regenerative Bremsen des Fahrzeugs beginnt, um die kinetische Energie des Fahrzeugs über die MGU 18 in elektrische Leistung umzuwandeln. Um dies zu erleichtern, wird eine Drehmomentwandlerkupplung eingerückt, die das Raddrehmoment mit der Kurbelwelle verbindet. Dadurch wird die MGU 18 angetrieben. Dementsprechend können Drehmomentanforderungen an das ECM 54 wie zum Beispiel ein Modul für Drehmomentanforderungen des Fahrers des ECM 54 von dem HCM 56 geliefert werden. Die Drehmomentanforderungen können eine Antriebsdrehmomentanforderung des Fahrers/Tempomaten (mittels Schiedsspruch entschiedenes Achsdrehmoment) und eine kraftstofflose Drehmomentanforderung des HCM 56 enthalten.
  • Das TCM 52 liefert einen mittels Schiedsspruch entschiedenen Antriebsdrehmomentwert (TPROPTCM). Konkreter entscheidet das TCM 52 mittels Schiedsspruch Drehmomentanforderungen von Drehmomentmerkmalen. Ein beispielhaftes TCM-Drehmomentmerkmal ist ein Getriebe-Schutzalgorithmus, der eine maximale Drehmomentgrenze erzeugt, um das Drehmoment an der Getriebeantriebswelle zu begrenzen. Die maximale Drehmomentgrenze gibt das maximale zulässige Drehmoment über die Getriebeantriebswelle an, um Getriebekomponenten zu schützen.
  • Das ECM entscheidet mittels Schiedsspruch TCM-Drehmomentanforderungen und bestimmt eine endgültige Drehmomentanforderung, die an das HCM 56 gesendet wird. Die TCM-Drehmomentanforderungen sind nicht stellgliedspezifisch und können an Schiedsmodule des ECM 54 für Achs- und Antriebsdrehmomente geliefert werden. Der Ausdruck nicht stellgliedspezifisch bezieht sich auf motorgestützte Stellglieder wie zum Beispiel Stellglieder, die mit einem Luftstrom, einem Zündfunken und Kraftstoff verbunden sind, oder andere nicht motorgestützte Stellgliedern, die verwendet werden können, um das angeforderte Drehmoment zu liefern.
  • Das HCM 56 bestimmt basierend auf TPROPFINAL TICE und TEM. Konkreter enthält das HCM 56 einen Optimierungsalgorithmus, der basierend auf der verfügbaren Drehmomentabgabe von sowohl dem ICE 16 als auch der MGU 18 TPROPFINAL partitioniert bzw. zerlegt. TICE wird an das ECM 54 gesendet, das Steuerungssignale erzeugt, um unter Verwendung des ICE 16 TICE zu erzielen. Das HCM 56 erzeugt Steuerungssignale basierend auf TEM, um unter Verwendung der MGU 18 TEM zu erzielen.
  • Bezug nehmend nun auf 2 wird ein Funktionsblockdiagramm eines Motorsystems 100 präsentiert. Das Motorsystem 100 kann für ein Hybrid-Elektrofahrzeug ausgelegt sein. Das Motorsystem 100 enthält einen Motor 102, der ein Luft/Kraftstoffgemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug zu erzeugen, und eine MGU 103, die mit einer Leistungsquelle 105 verbunden sein oder mit ihr kommunizieren kann. Die Leistungsquelle kann eine oder mehr Batterien enthalten. Luft wird über ein Drosselventil 112 in einen Ansaugkrümmer 110 gesaugt. Ein Hauptsteuerungsmodul 114 befiehlt einem Drossel-Stellgliedmodul 116, eine Öffnung des Drosselventils 112 zu regulieren, um die in den Ansaugkrümmer 110 gesaugte Luftmenge zu steuern.
  • Luft vom Ansaugkrümmer 110 wird in Zylinder des Motors 102 gesaugt. Der Motor 102 kann eine beliebige Anzahl Zylinder enthalten. Das Hauptsteuerungsmodul 114 kann ein Zylinderstellgliedmodul 120 anweisen, einige der Zylinder selektiv zu deaktivieren, um den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.
  • Luft vom Ansaugkrümmer 110 wird durch ein Ansaug- bzw. Einlassventil 122 in den Zylinder 118 gesaugt. Das ECM 114 steuert die durch ein Kraftstoffeinspritzsystem 124 eingespritzte Kraftstoffmenge. Das Kraftstoffeinspritzsystem 124 kann Kraftstoff in den Ansaugkrümmer 110 an einer zentralen Stelle einspritzen oder kann Kraftstoff in den Ansaugkrümmer 110 an mehreren Stellen einspritzen, wie zum Beispiel nahe dem Einlassventil jedes der Zylinder. Alternativ dazu kann das Kraftstoffeinspritzsystem 124 Kraftstoff direkt in die Zylinder einspritzen.
  • Der eingespritzte Kraftstoff mischt sich mit der Luft und erzeugt das Luft/Kraftstoffgemisch im Zylinder 118. Ein (nicht dargestellter) Kolben innerhalb des Zylinders 118 komprimiert das Luft/Kraftstoffgemisch. Basierend auf einem Signal von dem Hauptsteuerungsmodul 114 regt ein Zünd-Stellgliedmodul 126 eine Zündkerze 128 im Zylinder 118 an, die das Luft/Kraftstoffgemisch zündet. Die Zeitsteuerung des Zündfunkens kann in Bezug auf die Zeit spezifiziert werden, in der der Kolben an seiner obersten Position ist, worauf als oberer Totpunkt (TDC) verwiesen wird, an welchem Punkt das Luft/Kraftstoffgemisch am stärksten komprimiert ist.
  • Die Verbrennung des Luft/Kraftstoffgemischs treibt den Kolben nach unten, wodurch eine (nicht dargestellte) rotierende Kurbelwelle angetrieben wird. Der Kolben beginnt dann, sich wieder nach oben zu bewegen, und treibt Nebenprodukte einer Verbrennung durch ein Auslassventil 130 aus. Die Nebenprodukte einer Verbrennung werden über ein Abgassystem 134 aus dem Fahrzeug ausgestoßen. Abgas gelangt durch einen Katalysator 135.
  • Das Einlassventil 122 kann durch eine Einlassnockenwelle 140 gesteuert werden, während das Auslassventil 130 durch eine Auslassnockenwelle 142 gesteuert werden kann. In verschiedenen Ausführungen können mehrere Einlassnockenwellen mehrere Einlassventile pro Zylinder steuern und/oder die Einlassventile mehrerer Zylinderreihen steuern. Ähnlich können mehrere Auslassnockenwellen mehrere Auslassventile pro Zylinder steuern und/oder Auslassventile für mehrere Zylinderreihen steuern. Das Zylinder-Stellgliedmodul 120 kann Zylinder deaktivieren, indem eine Versorgung mit Kraftstoff und Zündfunke gestoppt wird und/oder ihre Auslass- und/oder Einlassventile gesperrt werden.
  • Die Zeit, zu der das Einlassventil 122 geöffnet wird, kann bezüglich des TDC des Kolbens durch eine Einlassnocken-Phasensteuereinrichtung 148 variiert werden. Die Zeit, zu der das Auslassventil 130 geöffnet wird, kann bezüglich eines TDC des Kolbens durch eine Auslassnocken-Phasensteuereinrichtung 150 variiert werden. Ein Stellgliedmodul 158 für Phasensteuereinrichtungen steuert basierend auf Signalen von dem ECM 114 die Einlassnocken-Phasensteuereinrichtung 148 und die Auslassnocken-Phasensteuereinrichtung 150.
  • Das Motorsystem 100 kann eine Verstärkungs- bzw. Ladedruckvorrichtung enthalten, die unter Druck gesetzte Luft an den Ansaugkrümmer 110 liefert. Zum Beispiel stellt 2 einen Turbolader 160 dar. Der Turbolader 160 wird durch Abgase, die durch das Abgassystem 134 strömen, betrieben und liefert eine unter Druck gesetzte Luftladung an den Ansaugkrümmer 110. Der Turbolader 160 kann Luft komprimieren, bevor die Luft den Ansaugkrümmer 110 erreicht.
  • Ein Umgehungs- bzw. Sicherheitsventil (engl.: wastegate) 164 kann ermöglichen, dass Abgas den Turbolader 160 umgeht, wodurch der Ausstoß (oder Ladedruck) des Turboladers reduziert wird. Das Hauptsteuerungsmodul 114 steuert den Turbolader 160 über ein Ladedruck-Stellgliedmodul 162. Das Ladedruck-Stellgliedmodul 162 kann der Ladedruck des Turboladers 160 modulieren, indem die Stellung des Sicherheitsventils 164 gesteuert wird. Die komprimierte Luftladung wird durch den Turbolader 160 an den Ansaugkrümmer 110 geliefert. Ein (nicht dargestellter) Zwischenkühler kann einen gewissen Teil der Wärme der komprimierten Luftladung dissipieren, die erzeugt wird, wenn Luft komprimiert wird, und auch durch eine Nähe zum Abgassystem 134 erhöht werden kann. Andere Motorsysteme können einen Lader enthalten, der komprimierte Luft an den Ansaugkrümmer 110 liefert und durch die Kurbelwelle angetrieben wird.
  • Das Motorsystem 100 kann ein Ventil 170 zur Abgasrückführung (EGR) enthalten, das Abgas selektiv zum Ansaugkrümmer 110 zurückleitet. In verschiedenen Ausführungen kann das EGR-Ventil 170 nach dem Turbolader 160 angeordnet sein. Das Motorsystem 100 kann die Drehzahl der Kurbelwelle in Umdrehungen pro Minute (UpM bzw. RPM) unter Verwendung eines RPM-Sensors 180 messen. Die Temperatur des Motorkühlmittels kann unter Verwendung eines Sensors 182 für die Motorkühlmitteltemperatur (ECT) gemessen werden. Der ECT-Sensor 182 kann sich innerhalb des Motors 102 oder an anderen Stellen, wo das Kühlmittel umgewälzt wird, wie zum Beispiel (ein nicht dargestellter) Motorkühler befinden.
  • Der Druck innerhalb des Ansaugkrümmers 110 kann unter Verwendung eines Sensors 184 für den Krümmer-Absolutdruck (MAP) gemessen werden. In verschiedenen Ausführungen kann ein Motorunterdruck gemessen werden, wobei ein Motorunterdruck die Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Druck innerhalb des Ansaugkrümmers 110 ist. Die in den Ansaugkrümmer 110 strömende Luftmenge kann unter Verwendung eines Sensors 186 für den Massenluftstrom gemessen werden. In verschiedenen Ausführungen kann sich der MAF-Sensor 186 in einem Gehäuse mit dem Drosselventil 112 befinden.
  • Das Drossel-Stellgliedmodul 116 kann die Stellung des Drosselventils 112 unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselstellungssensoren (TPS) 190 überwachen. Die Umgebungstemperatur der Luft, die in das Motorsystem 100 gesaugt wird, kann unter Verwendung eines Sensors 192 für die Ansauglufttemperatur (IAT) gemessen werden. Das ECM 114 kann Signale von den Sensoren nutzen, um Steuerungsentscheidungen für das Motorsystem 100 zu treffen.
  • Das Hauptsteuerungsmodul 114 kann mit einem Getriebe-Steuerungsmodul 194 kommunizieren, um ein Schalten von Gängen bzw. Zahnrädern in einem (nicht dargestellten) Getriebe zu koordinieren. Zum Beispiel kann das Hauptsteuerungsmodul 114 ein Drehmoment während eines Gangschaltvorgangs reduzieren. Das Hauptsteuerungsmodul 114 kann mit einem Hybrid-Steuerungsmodul 196 kommunizieren, um einen Betrieb des Motors 102 und der MGU 103 zu koordinieren. Die MGU 103 kann verwendet werden, um elektrische Energie zur Nutzung durch elektrische Systeme des Fahrzeugs und/oder zur Speicherung in einer Batterie zu erzeugen. In verschiedenen Ausführungen können das Hauptsteuerungsmodul 114, das Getriebe-Steuerungsmodul 194 und das Hybrid-Steuerungsmodul 196 in ein oder mehrere Module integriert werden.
  • Um abstrakt auf die verschiedenen Steuerungsmechanismen des Motors 102 zu verweisen, kann auf jedes System, das einen Motorparameter variiert, als Aktuator bzw. Stellglied verwiesen werden. Zum Beispiel kann das Drossel-Stellgliedmodul 116 die Blattstellung und daher die Öffnungsfläche des Drosselventils 112 ändern. Das Drossel-Stellgliedmodul 116 kann daher als ein Stellglied bezeichnet werden, und die Öffnungsfläche der Drossel kann als eine Stellgliedstellung bezeichnet werden.
  • Ähnlich kann auf das Zünd-Stellgliedmodul 126 als Drehmoment-Stellglied verwiesen werden, während die entsprechende Stellgliedstellung ein Betrag einer Zündzeitpunktverstellung ist. Andere Drehmoment-Stellglieder umfassen das Ladedruck-Stellgliedmodul 162, das EGR-Ventil 170, das Stellgliedmodul 158 für die Phasensteuereinrichtungen, das Kraftstoffeinspritzsystem 124 und das Zylinder-Stellgliedmodul 120. Der Ausdruck Stellgliedstellung bezüglich dieser Drehmoment-Stellglieder kann einem Ladedruck, einer Öffnung des EGR-Ventils, Winkeln der Einlass- und Auslassnocken-Phasensteuereinrichtungen, Luft/Kraftstoffverhältnis bzw. einer Anzahl aktivierter Zylinder entsprechen. Die obigen Drehmoment-Stellglieder sind motorspezifisch. Andere Drehmoment-Stellglieder können einbezogen und mit zum Beispiel der MGU 103 verbunden sein.
  • Obgleich eine MGU 103 ein EM-Drehmoment in Reihe und/oder parallel mit der Drehmomentabgabe des Motors 102 liefern kann, sollte erkannt werden, dass andere Ausführungen ebenfalls als innerhalb des Umfangs dieser Beschreibung betrachtet werden können. Zum Beispiel kann die MGU 103 als ein oder mehrere EMs implementiert sein und Drehmoment direkt an Räder 200 liefern, statt dieses über ein EM-Getriebesystem 202 zu leiten.
  • Das kombinierte Drehmoment des Motors 102 und der MGU 103 wird an einen Eingang bzw. eine Eingangswelle eines Getriebes 202 angelegt. Das EM-Getriebesystem 202 kann ein Automatikgetriebe enthalten, das Gänge bzw. Zahnräder gemäß einem Gangwechselbefehl vom Hauptsteuerungsmodul 114 schaltet. Das EM-Getriebesystem 202 kann ein oder mehrere EMs für eine Übersetzungsverhältnisauswahl, Rotationsunterstützung, Motorbremsung, Regenerierung bzw. Rückgewinnung etc. enthalten. Eine Ausgangswelle des EM-Getriebesystems 202 ist mit einem Eingang bzw. einer Eingangswelle eines Differentialgetriebes 204 gekoppelt. Das Differentialgetriebe 204 treibt Achsen und Räder 200 an. Radgeschwindigkeitssensoren 206 erzeugen Signale, die eine Drehzahl der jeweiligen Räder 200 anzeigen.
  • Das Motorsystem 100 kann ferner einen Luftdrucksensor 208 enthalten. Der Luftdrucksensor 208 kann genutzt werden, um Umgebungsbedingungen zu bestimmen, die ferner verwendet werden können, um eine gewünschte Drosselfläche zu bestimmen. Die gewünschte Drosselfläche kann einer spezifischen Drosselstellung entsprechen.
  • Bezug nehmend nun auf 3A und 3B wird ein beispielhaftes Motor-Steuerungssystem 300 dargestellt, das eine koordinierte Drehmomentsteuerung liefert. Auf das Motor-Steuerungssystem 300 kann als ein CTC-System oder Hauptstrang (engl.: backbone) verwiesen werden. Jedes der Module des Motor-Steuerungssystems 300 kann einen Diagnosetest durchführen und folglich als ein zweckbestimmtes Diagnosemodul bezeichnet werden. 3A und 3B gehören zusammen, um das vollständige Funktionsblockdiagramm darzustellen. Eine erste Verbindermarke ”A” von 3A liegt über einer zweiten Verbindermarke ”A” von 3B. Auf 3A und 3B wird gemeinsam als 3 verwiesen.
  • Das Motor-Steuerungssystem 300 verwendet ein Drehmomentanforderungs-Hauptstrangmodul 302, das einen Antriebsdrehmomentbedarf bestimmt und den Antriebsdrehmomentbedarf an ein Antriebsdrehmoment-Steuerungsmodul 304 übermittelt. Das Drehmomentanforderungs-Hauptstrangmodul 302 bestimmt den Antriebsdrehmomentbedarf basierend auf Eingaben von verschiedenen Drehmomente anfordernden Modulen 308–322, die im Folgenden ausführlicher beschrieben werden. Die Drehmomente anfordernden Module 308–322 umfassen Module, die Signale erzeugen, um die Steuerung eines oder mehrerer der Stellglieder 306 1-P, (d. h. Stellglieder 306) zu beeinflussen, welche ein Motordrehmoment ändern. Der Antriebsdrehmomentbedarf repräsentiert das Drehmoment, das von einem Motor verlangt wird, um Anforderungen von den Drehmomente anfordernden Modulen 308–322 zu erfüllen.
  • Das Antriebsdrehmoment-Steuerungsmodul 304 steuert ein oder mehrere der Stellglieder 306 basierend auf dem Netto-Antriebsdrehmomentbedarf. Die Stellglieder 306 beeinflussen das Motordrehmoment. Beispiele der Stellglieder 306 umfassen: ein Zündungsmodul, das einen Zündfunken an den Motor gemäß einer eingestellten Zündzeitpunktverstellung liefert; ein Kraftstoffeinspritzmodul, das eine geeignete Kraftstoffmenge an den Motor zu einer eingestellten Zeit liefert; und ein elektronisches Drossel-Steuerungsmodul, das zum Beispiel einen Winkel eines Drosselventils verstellt.
  • Jedes der Drehmomente anfordernden Module 308–322 kann kategorisiert werden entweder als ein ein Achsdrehmoment anforderndes Modul oder ein ein Antriebsdrehmoment anforderndes Modul. Achsdrehmomente anfordernde Module steuern eine Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Fahrzeugtraktion mit der Straßenoberfläche. Antriebsdrehmomente anfordernde Module steuern das Ausgangsdrehmoment des Motors, eines EM, einer MGU, einer kombinierten EM und MGU und/oder einer Kombination davon. Beispielhafte Achsdrehmomente anfordernde Module sind in 3A dargestellt und umfassen ein Pedalstellungen abfühlendes Modul 308, ein Fahrer-Drehmomentanforderungsmodul 309, ein Tempomat-Drehmomentanforderungsmodul 310, ein adaptives Tempomat-Drehmomentanforderungsmodul 312 und andere Achsdrehmomentanforderungsmodule 314 1-J. Beispielhafte Antriebsdrehmomente anfordernde Module 304 sind in 3B dargestellt und umfassen ein Modul 316 zur Verhinderung eines Abwürgens, ein Motoranlauf- bzw. Motorkurbel- und Stoppmodul 318, ein Motorkapazitäts-Schutzmodul 320 und andere Antriebsdrehmomentanforderungsmodule1-K.
  • Das Pedalstellungen abfühlende Modul 308 erzeugt ein Pedalstellungssignal, das eine von einem Bediener des Fahrzeugs angeforderte Fahrzeugbeschleunigung anzeigt. Das Fahrer-Drehmomentanforderungsmodul 309 erzeugt basierend auf dem Pedalstellungssignal eine Fahrer-Drehmomentanforderung. Die Fahrer-Drehmomentanforderung kann auch auf eine aktuelle Motordrehzahl und eine aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit gestützt werden.
  • Das Tempomat-Drehmomentanforderungsmodul 310 erzeugt eine Tempomat-Drehmomentanforderung. Die Tempomat-Drehmomentanforderung repräsentiert ein Achsdrehmoment, um das Fahrzeug bei einer eingestellten Geschwindigkeit zu erhalten. Das adaptive Tempomat-Drehmomentanforderungsmodul 312 kann mit dem Tempomat-Drehmomentanforderungsmodul 310 kommunizieren, um die Tempomat-Drehmomentanforderung basierend auf der Fahrzeugumgebung zu modifizieren. Zum Beispiel kann das adaptive Tempomat-Drehmomentanforderungsmodul 312 ein reduziertes Achsdrehmoment anfordern. Diese Anforderung kann dazu dienen, das Fahrzeug zu verlangsamen und/oder das Fahrzeug bei einer minimalen Folgedistanz hinter einem zweiten Fahrzeug zu halten, während der Tempomat aktiv ist.
  • Andere Achsdrehmomente anfordernde Module werden durch Achsdrehmomentanforderungsmodule 314 1-J repräsentiert und zusammenfassend als Achsdrehmomentanforderungsmodule 314 bezeichnet. Ein erstes Beispiel eines Achsdrehmomentanforderungsmoduls 314 ist ein Traktions/Zugkraft-Steuerungsmodul. Das Traktions/Zugkraft-Steuerungsmodul bestimmt Änderungen von Achsdrehmomenten, um einen positiven Radschlupf und einen negativen Radschlupf zu steuern. Ein positiver Radschlupf bezieht sich auf einen Schlupf zwischen einem Fahrzeugreifen und einer Straßenoberfläche aufgrund eines zu hohen Drehmoments des Motor/Antriebstrangs während einer Beschleunigung. Ein negativer Radschlupf bezieht sich auf einen Schlupf zwischen dem Fahrzeugreifen und der Straßenoberfläche aufgrund eines zu hohen Achsdrehmoments beim Bremsen während einer Verlangsamung. Der Schlupf kann basierend auf Signalen von Radgeschwindigkeitssensoren festgestellt werden.
  • Ein anderes Beispiel eines Achsdrehmomentanforderungsmoduls 314 ist ein Modul zum Schutz vor zu hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten. Das Modul zum Schutz vor zu hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten bestimmt eine maximale Achsdrehmomentgrenze, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb einer vorbestimmten Geschwindigkeitsgrenze zu erhalten.
  • Noch ein weiteres Beispiel eines Achsdrehmomentanforderungsmoduls 314 ist ein Modul zur Verwaltung eines Bremsdrehmoments. Das Modul zur Verwaltung eines Bremsdrehmoments bestimmt ein maximales Achsdrehmoment, wenn Fahrzeugbremsen angezogen werden. Das maximale Achsdrehmoment ist das Achsdrehmoment, das bereitgestellt werden kann, ohne das Bremsdrehmoment der Fahrzeugbremsen zu überwinden.
  • Noch ein weiteres Beispiel eines Achsdrehmomentanforderungsmoduls 314 ist ein Stabilitäts-Steuerungsmodul. Das Stabilitäts-Steuerungsmodul erzeugt Achsdrehmomentanforderungen basierend auf einer Gierrate des Fahrzeugs. Ein Stabilitäts-Steuerungsmodul kann in einem elektronischen Stabilitätssteuerungssystem enthalten sein.
  • Das Drehmomentanforderungs-Hauptstrangmodul 302 enthält ein Achsdrehmoment-Schiedsmodul 330 und ein Antriebsdrehmoment-Schiedsmodul 332 und ein Reserve- und Last-Steuerungsmodul 333. Das Achsdrehmoment-Schiedsmodul 330 empfängt die verschiedenen Drehmomentanforderungen und/oder Grenzen von dem Fahrer-Drehmomentanforderungsmodul 309, dem Tempomat-Drehmomentanforderungsmodul 310, den Achsdrehmomentanforderungsmodulen 314.
  • Das Achsdrehmoment-Schiedsmodul 330 erzeugt basierend auf den Drehmomentanforderungen und/oder Grenzen eine Netto-Achsdrehmomentanforderung und übermittelt die Netto-Achsdrehmomentanforderungen an ein Modul 336 von Umwandlung von Achs- in Antriebsdrehmomente. Das Modul 336 zur Umwandlung von Achs- in Antriebsdrehmomente wandelt die Netto-Achsdrehmomentanforderung in eine entsprechende Antriebsdrehmomentanforderung um, die an das Antriebsdrehmoment-Schiedsmodul 332 geliefert werden kann. Die Umwandlung kann auf ein Übersetzungsverhältnis eines Achsdifferentialgetriebes, einen Durchmesser eines Fahrzeugrades, ein Übersetzungsverhältnis eines Getriebes und eine Drehmomentwandlerverstärkung gestützt werden.
  • In einem starken Hybrid-Elektrofahrzeug wird das gesamte Achsdrehmomentanforderung von dem Achsdrehmoment-Schiedsmodul 330 zu einem Hybrid-Steuerungsmodul 340 übertragen. Das Hybrid-Steuerungsmodul 340 kann die Beträge eines Antriebsdrehmoments bestimmen, die von einem EM oder einer MGU und einem Motor geliefert werden sollen. Das Hybrid-Steuerungsmodul 340 erzeugt basierend auf der Bestimmung Signale für Antriebsdrehmomentanforderungen, welche jeweils an das Antriebsdrehmoment-Schiedsmodul 332 und die MGU geliefert werden. Das Modul 336 zur Umwandlung von Achs- in Antriebsdrehmomente kann mit dem Hybrid-Steuerungsmodul 340 kombiniert werden.
  • Das Antriebsdrehmoment-Schiedsmodul 332 erzeugt mittels Schiedsspruch entschiedene vorhergesagte und unmittelbare Antriebsdrehmomentsignale, die auf den Antriebsdrehmomentanforderungen und/oder Grenzen von den verschiedenen Antriebsdrehmomentanforderungsmodulen, dem Achsdrehmoment-Schiedsmodul 330 und/oder dem HCM 340 basieren. Das Antriebsdrehmoment-Schiedsmodul 332 übermittelt die mittels Schiedsspruch entschiedenen vorhergesagten und unmittelbaren Antriebsdrehmomente an das Reserve- und Last-Steuerungsmodul 333, das vorhergesagte und unmittelbare Drehmomentanforderungen basierend auf Reserve-Drehmomentanforderungen von den Reserve-Drehmomentanforderungsmodulen 350 1-Q an das Antriebsdrehmoment-Steuerungsmodul 304 übermittelt. Das Antriebsdrehmoment-Schiedsmodul 332 empfängt Antriebsdrehmomentanforderungen von den Antriebsdrehmomentanforderungsmodulen 316–322. Die Antriebsdrehmoment-Schiedsmodule 322 1-K werden zusammenfassend als Antriebsdrehmomentanforderungsmodule 322 bezeichnet.
  • Das Reserve- und Last-Steuerungsmodul 333 kann Reserve-Drehmomentanforderungen von einem oder mehreren der Reserve-Drehmomentanforderungsmodule 350 1-Q (worauf zusammengefasst als Reserve-Drehmomentanforderungsmodul 350 verwiesen wird) empfangen. Zusätzliches Reserve-Drehmoment kann von einem Motor geliefert werden. Ein erstes Beispiel eines Reserve-Drehmomentanforderungsmoduls 350 ist ein Drehmomentkompensationsmodul für einen Klimaanlagenkompressor. Das Drehmomentkompensationsmodul für einen Klimaanlagenkompressor fordert ein Reserve- und Lastdrehmoment-Ausgleichspaar an, um eine konstante Motordrehzahl beizubehalten, wenn eine Kompressorkupplung einrückt und ausrückt.
  • Ein anderes Beispiel eines Reserve-Drehmomentanforderungsmoduls 350 ist ein Katalysator-Anspringmodul. Wenn ein Motor gestartet wird und eine Temperatur hat, die geringer als eine bestimmte Temperatur ist, fordert das Katalysator-Anspringmodul, dass der Motorzündfunke verzögert wird, um die Abgastemperatur zu erhöhen und einen Abgaskatalysator auf eine Umwandlungstemperatur zu erhitzen. Das Katalysator-Anspringmodul kann auch fordern, dass eine Drosselöffnung vergrößert wird, wenn der Zündfunke verzögert wird, um einen etwaigen, damit verbundenen Drehmomentverlust zu kompensieren.
  • Ein weiteres Beispiel eines Reserve-Drehmomentanforderungsmoduls 350 ist ein Intrusiv-Diagnosemodul. Ein Intrusiv-Diagnosemodul wie zum Beispiel eine Leerlauf-Katalysatorüberwachung kann ein Luft/Kraftstoffgemisch eines Motors ändern, um einen Diagnosetest durchzuführen. Diese Änderung im Luft/Kraftstoffverhältnis kann eine Drehmomentabgabe eines Motors ändern. Das Intrusiv-Diagnosemodul kann ein Reservedrehmoment anfordern, um diese Änderung in der Drehmomentabgabe zu kompensieren.
  • Das Modul 316 zur Verhinderung eines Abwürgens bestimmt ein minimales Drehmoment, das notwendig ist, um den Motor in einem laufenden Zustand zu halten. Das Modul 316 zur Verhinderung eines Abwürgens kann das minimale Drehmoment basierend auf einer Eingabe von dem Motorkurbel- und Stoppmodul 318 und dem Motorkapazitäts-Schutzmodul 320 erhöhen.
  • Das Motorkapazitäts-Schutzmodul 320 liefert basierend auf mechanischen Beschränkungen des Antriebssystems (Motors) eine maximale Drehmomentgrenze für einen Motor. Beispielhafte mechanische Beschränkungen umfassen eine maximale Drehmomentgrenze, die mit mechanischen Teilen eines Motors wie zum Beispiel einer Kurbelwelle, Kolben etc. verbunden ist. Eine maximale Drehmomentgrenze eines Getriebes kann mit einer maximalen Drehmomentanforderung eines Getriebes von einem TCM wie zum Beispiel dem TCM 52 von 1 geliefert werden. Das Motorkapazitäts-Schutzmodul 320 liefert auch minimale und maximale Drehmomentgrenzen für eine geeignete Kombination. Ein Beispiel eines minimalen Drehmoments ist ein Drehmoment, das mit einer Luftansteuerung (engl. air actuation) erreicht werden, bevor sich eine Fehlzündung ergibt. Die minimalen und maximalen Grenzen können zur Verwendung bei der Erzeugung des gesamten angeforderten Antriebsdrehmoments an das Antriebsdrehmoment-Schiedsmodul 332 geliefert werden.
  • Ein Beispiel eines Antriebsdrehmomentanforderungsmoduls 322 ist ein Getriebedrehmomentanforderungsmodul, das eine Drehmomentanforderung erzeugt, um ein Motordrehmoment während Getriebeschaltvorgängen zu reduzieren. Andere Antriebsdrehmomentanforderungsmodule 322 können ein Modul zum Schutz vor einem Motorüberdrehen bzw. zu hohen Motordrehzahlen und einem Modul zur Steuerung der Motorleerlaufdrehzahl einschließen. Das Modul zum Schutz vor einem Motorüberdrehen bestimmt eine Antriebsdrehmomentgrenze, um zu verhindern, dass eine Motordrehzahl eine vorbestimmte Motordrehzahl überschreitet. Das Modul zur Steuerung der Motorleerlaufdrehzahl bestimmt das Antriebsdrehmoment, das benötigt wird, um einen Motor bei einer vorbestimmten Leerlaufdrehzahl während eines Schiebebetriebs oder bei Leerlauf mit einem Getriebe in einem Fahr- oder Neutral-Gang zu halten. Noch weitere Antriebsdrehmomentanforderungsmodule 322 können ein Kraftstoff-Abschaltmodul einschließen. Das Kraftstoff-Abschaltmodul sorgt für ein kupplungsbedingtes Kraftstoffabschalten, das auftreten kann, wenn das Fahrzeug mit einem manuellen Getriebe ausgestattet ist und der Bediener des Fahrzeugs die Kupplung löst bzw. ausrückt. Das kupplungsbedingte Kraftstoffabschalten verhindert, dass die Motordrehzahl über eine vorbestimmte Drehzahl ansteigt, wenn die Kupplung ausrückt, und nimmt Last vom Motor.
  • Ein starkes Hybrid-Motor/Antriebsstrangsystem enthält typischerweise ein Hybrid-Steuerungsmodul, das die Motordrehzahl steuert. In den folgenden offenbarten Ausführungsformen sind ein Hybrid-Steuerungsmodul und ein Motor-Steuerungsmodul offenbart, die jeweils eine Motordrehzahl zu verschiedenen Zeiten steuern. In einer Ausführungsform steuern das HCM und ECM eine Motordrehzahl nicht zur gleichen Zeit. Das HCM und ECM haben verschiedene entsprechende Techniken, Algorithmen etc. zur Steuerung der Motordrehzahl. Das Überführen einer Motordrehzahlsteuerung und die Verwendung einer koordinierten Drehzahlsteuerung ermöglicht, dass die hierin offenbarten Ausführungsform auf verschiedene Steuerungssysteme für Hybrid-Motor/Antriebsstränge angewendet werden, einschließlich Steuerungssystemen für einen vollständigen, starken und sanften Hybrid-Motor/Antriebsstrang.
  • Bezug nehmend nun auf 4 ist ein Steuerungssystem 400 dargestellt. Das Steuerungssystem 400 enthält ein ECM 402, ein HCM 404 und eine Elektromotorgeneratoreinheit (MGU) 406. Das ECM 402 steuert genau die Drossel in einem drehmomentgestützten System über ein Kurbel-Luftstromsystem. Das Kurbel-Luftstromsystem wird zumindest bezüglich der Ausführungsformen der 13 und 14 beschrieben. Ein Kurbel-Luftstromsystem ist ferner überschrieben in der US 2009/0 056 672 A1 . Das ECM 402 stellt die Drosselstellung auf einen kalibrierbaren Wert ein und stellt dann einen vorhergesagten Wert für eine Verbrennungsdrehmomentanforderung (WOM) ein, um ein Drehzahl-Steuerungsmodul zu initialisieren. Das WOM-Drehmoment kann sich auf ein Verbrennungsdrehmoment des Motors minus ein Bremsdrehmoment ohne ein angelegtes EM-Drehmoment beziehen. Ein WOM-Drehmoment kann sich auf das Verbrennungsdrehmoment minus zum Beispiel ein Zusatz-Drehmoment, Laderreibung, Motorreibung (Pumpverluste), Servolenkverluste, Klimaanlagenverluste etc. beziehen. Ein EM-Drehmoment kann gleich einem Kurbelwellendrehmoment minus WOM-Drehmoment sein.
  • Das ECM 402 enthält ein Achsdrehmoment-Schiedsmodul (AXLR), ein erstes Antriebsdrehmoment-Schiedsmodul (PTAR_ECM), ein Modul für Reserven und Einstellungen von Drehmomenten (RATR) und ein Antriebsdrehmoment-Steuerungsmodul TRQR. Die AXLR, PTAR_ECM und TRQR arbeiten ähnlich wie das Achsdrehmoment-Schiedsmodul 330, das Antriebsdrehmoment-Schiedsmodul 308, das Reserve- und Last-Steuerungsmodul 333 und das Antriebsdrehmoment-Steuerungsmodul 304 der 3A und 3B.
  • Das SPDR sendet die gewünschte Leerlaufdrehzahl an das Motorstart- und Stoppmodul (ESSR) des HCM 404. Das PTAR_ECM überträgt das gewünschte Kurbelwellendrehmoment für die erwartete Getriebelast bei der Motordrehzahl im Leerlauf zu einem zweiten Antriebsdrehmoment-Schiedsmodul (PTAR_HCM). Die Signale können während eines Autostarts geliefert werden. Das PTAR_ECM kann ein Bremsdrehmoment-Schiedsmodul (BTAM) und ein Motor-Verbrennungsdrehmomentmodul (ECTM) enthalten. Das BTAM bestimmt ein geeignetes Kuppelwellendrehmoment an einem Motor basierend auf Signalen von dem AXLR, einem Modul zur Verhinderung eines Abwürgens oder zur Steuerung einer Leerlaufdrehzahl (SPDR), einem Modul zum Schutz vor einem Motorüberdrehen (EOSR) und einem Getriebedrehmomentanforderungsmodul (TTQR). Das SPDR kommuniziert mit einem ersten Motorpotential- und Kapazitätsmodul (ECPR_ECM), das mit einem entsprechenden zweiten Motorpotential- und Kapazitätsmodul ECPR_HCM des HCM 404 kommuniziert. ECPR_HCM liefert die Drehmomentgrenzen des ICE aufgrund mechanischer und Verbrennungsbeschränkungen eines Motors.
  • Während eines Autostarts oder in einem startfähigen Modus kann das ECTM ein Signal für ein gewünschtes Kurbelwellen-Ausgangsdrehmoment oder ein Verbrennungsdrehmomentanforderungssignal (Kurbelwellendrehmoment ohne BAS_EM-Drehmoment oder WOM) von einem Drehmomentanforderungs-Schiedsmodul (TRAR) des HCM empfangen. Das ECTM kann dann ein Bremsdrehmoment steuern, indem TRQR signalisiert wird, einen Zündzeitpunkt durch die Verwendung einer unmittelbaren Drehmomentanforderung einzustellen. Das ECSR liefert Schlüsselstart- und Autostartsignale an das SPDR bzw. das ECTM. Das ECSR steuert eine Luftansteuerung wie zum Beispiel eine Drosselbetätigung für Motorstart- und Stoppereignisse. Ein Motorstart- und Stoppereignis bezieht sich auf die Aktivierung und Deaktivierung eines Motors. Das ECSR weist einen Kurbel-Luftstrommodus, einen Kurbel-Drehmomentmodus und einen Abschalt-Flattermodus (engl. shutdown shudder mode) auf.
  • Während eines Autostart-Modus zeigt ECSR den Kurbel-Luftstrom- oder Kurbel-Drehmomentmodus an, und das ECTM nutzt die von dem ECSR vorhergesagte Drehmomentanforderung anstelle der durch das TRAR-Hybrid vorhergesagten Anforderung oder der BTAM-Kurbelwellen-Drehmomentanforderung. Die unmittelbare Anforderung wird durch das HCM geliefert, und die vorhergesagte Anforderung wird durch das ECM geliefert. Dies verhält sich so, da der Luftstrom langsam ist und als ein Einstellpunkt genutzt wird. Der Luftstrom wird wegen Latenzen bzw. Wartezeiten nicht unter Verwendung eines seriellen Datenbusses bei seriellen Daten gesteuert. Ein unmittelbares Drehmoment hat eine schnelle Ansprechzeit in Bezug auf eine Ansprechzeit eines vorhergesagten Drehmoments und kann über eine serielle Datenverbindung angefordert werden. Das HCM kann das EM- und das Motor-WOM-Drehmoment für eine sanfte Steuerung basierend auf den unmittelbaren Drehmomentanforderungen koordinieren.
  • Drehmomentreserveanforderungen können an Module für Reserven und Einstellungen von Drehmomenten (RATR) kommuniziert werden. Während eines Katalysator-Anspringereignisses kann beispielsweise ein Luftstrom erhöht und ein Zündfunke verzögert werden, während ein durch das PTAR bestimmtes Bremsdrehmoment beibehalten wird. Als ein weiteres Beispiel kann ein Ausgleichsdrehmoment bestimmt werden, um ein Bremsdrehmoment auszugleichen, das sich aus einer Aktivierung einer Klimaanlage ergibt, was eine Last am Motor erzeugt und die Drehmomentabgabe des Motors beeinflusst. Die Reserven und Lasten werden genutzt, um die Verbrennungs- oder WOM-Drehmomentanforderungen vom ECM des PTAR zu erfüllen.
  • Während eines Betriebs bei laufendem Motor kann ein Bremsdrehmomentsignal durch das ECM 402 erzeugt und an das HCM 404 geliefert werden. Das HCM 404 kann dann den Drehmomentbetrag bestimmen, der durch eine Motorverbrennung oder WOM erzeugt werden soll, und wie viel Drehmoment durch einen EM oder eine MGU erzeugt werden soll. Das HCM 404 erzeugt dann ein Signal für eine Verbrennungsdrehmomentanforderung (WOM), das an das ECM 402 übertragen wird. Das ECM 402 steuert eine Verbrennungserzeugung und/oder ein dem WOM-Signal entsprechendes WOM-Drehmoment.
  • Ein angezeigtes Drehmoment ist das Drehmoment, das durch das Verbrennungsereignis erzeugt wird. Eine Brems/Kurbelwellen/Schwungrad/Getriebeeingabe ist das Drehmoment an der Abtriebswelle des Schwungrades, der in den Motor geht. Wenn sich der Motor schnell dreht und der Kraftstoff AUS-geschaltet ist, ist das WOM-Drehmoment gleich der negativen Drehreibung (engl. spinning friction). Als ein Beispiel kann für vier Zylinder ein WOM-Drehmoment –20 bis –30 Nm betragen. Wenn der Motor mit Kraftstoff beschickt wird und in Neutralstellung im Leerlauf ist, kann das WOM-Drehmoment auf Null ansteigen. Wenn das Getriebe eingerückt wird (was bei BAS-Autostarts der Fall ist), ändert sich das WOM-Drehmoment von –20 bis –30 Nm auf ungefähr 20 Nm, um den Drehmomentwandler des Getriebes zu unterstützen.
  • Bei Leerlauf oder wenn der Motor bei einer Leerlaufdrehzahl liegt, kann das ECM 402 eine Erzeugung eines Motorverbrennungs- und/oder WOM-Drehmoments ohne Verweis auf ein WOM-Signal von dem HCM 404 steuern. Eine normale Leerlaufsteuerung kann unter Verwendung einer Motorzündansteuerung über das ECM 402 und eine EM-Steuerung über das HCM 404 zur Regenerierung einer Stromversorgung geliefert bzw. vorgesehen werden. Das ECTM kann einen Brücken-Bypass vom Bremsdrehmoment zu einem Motorverbrennungsdrehmoment liefern. Mit anderen Worten kann das ECTM basierend auf dem Bremsdrehmoment das Motorverbrennungsdrehmoment bestimmen. Das WOM-Drehmoment kann gleich dem Bremsdrehmoment minus das Drehmoment des Elektromotors sein.
  • Das RATR erzeugt Signale für vorhergesagte und unmittelbare Drehmomentanforderungen, welche von dem TRQR empfangen werden. Das TRQR erzeugt Drehmomentanforderungssignale und/oder Steuerungssignale, die an ein Ladedruck-Stellgliedmodul (BSTR), ein Phasen-Stellgliedmodul (PHSR), ein Drosselstellungs- und Abfühlmodul (TPSR), ein Zünd-Steuerungsmodul (SPKR) und ein Kraftstoff-Steuerungsmodul (FULR) geliefert werden. Die Drehmomentanforderungs- und Steuerungssignale, welche vorhergesagt werden oder unmittelbar vorliegen können, können basierend auf Signalen von einem Zylinderdeaktivierungsmodul (CDAR) und einem Motordrehmoment-Schätzmodul (ETQR) erzeugt werden.
  • Das HCM 404 enthält das ECPR_HCM, das PTAR_HCM und das TRAR und enthält ferner ein Steuerungsmodul zur Optimierung des Kraftstoffverbrauchs WOM gegen EM (OITR), ein Motorstart-Stopp-Modul (ESSR), ein Autostart- und -stoppmodul (ASSR), ein Eingangs- und Kupplungsdrehzahl-Steuerungsmodul (ICSR) und eine Hybrid-Elektromotordrehmoment-Modul (HTDR).
  • Das OITR kann basierend auf dem gewünschten Kurbelwellendrehmoment ein gewünschtes WOM- und EM-Drehmoment bestimmen. Das OITR kann eine Leistungsquelle oder einen Batterieladungszustand überwachen. Das OITR kann einen Kraftstoffverbrauch des Motors bestimmen und Einstellungen in dem EM-Drehmoment bestimmen und/oder Verbrennungsdrehmomentanforderungen erzeugen. Das OITR kann ein stationäres Ziel bestimmen, um ein Motordrehmoment Null (0) zu liefern, zum Beispiel wenn ein Autostart durchgeführt wird.
  • Das ESSR führt einen Autostart und Stopps aus. Das ESSR bestimmt EM- und Motordrehzahlen und -drehmomente. Das ASSR empfängt Fahrzeug- und Motor/Antriebsstrangpegeleingaben und bestimmt, ob der Motor in einem EIN-(aktivierten) oder AUS-(deaktivierten)Zustand sein soll. Ein Motor kann als aktiviert betrachtet werden, wenn der Motor ein positives Ausgangsdrehmoment erzeugt; aber das WOM-Drehmoment kann negativ oder positiv sein. Der EIN- und AUS-Zustand wird dem ESSR befohlen. Das ASSR kann zum Beispiel ein Kühlmitteltemperatursignal, ein Klimaanlageninformationssignal, ein MAP-Signal, ein Bremsunterdrucksignal und ein Getriebetemperatursignal wie zum Beispiel von dem ECM 402 und/oder den hierin offenbarten Sensoren empfangen.
  • Bezug nehmend nun auf 5 wird ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motor-Steuerungssystems präsentiert. Eine beispielhafte Implementierung eines ECM 500 enthält ein Achsdrehmoment-Schiedsmodul 504. Das Achsdrehmoment-Schiedsmodul 504 entscheidet mittels Schiedsspruch zwischen einer Fahrereingabe von einem Fahrereingabemodul und anderen Achsdrehmomentanforderungen. Die Fahrereingabe kann zum Beispiel auf eine Stellung eines Gaspedals gestützt sein. Die Fahrereingabe kann auch auf einen Tempomaten gestützt sein, welcher ein adaptiver Tempomat sein kann, der eine vorbestimmte Folgedistanz einhält.
  • Drehmomentanforderungen können Zieldrehmomentwerte sowie Rampenanforderungen enthalten, wie zum Beispiel eine Anforderung, ein Drehmoment auf ein minimales Motor-Abschaltdrehmoment herunterzufahren oder ein Drehmoment von dem minimalen Motor-Abschaltdrehmoment hochzufahren. Achsdrehmomentanforderungen können eine Drehmomentreduzierung einschließen, die während eines Radschlupfes durch ein Traktionssteuerungssystem angefordert wird. Achsdrehmomentanforderungen können auch Erhöhungen von Drehmomentanforderungen einschließen, um einem negativen Radschlupf entgegenzuwirken, bei dem ein Reifen des Fahrzeugs bezüglich der Straßenoberfläche rutscht, weil das Achsdrehmoment negativ ist.
  • Achsdrehmomentanforderungen können auch Bremsverwaltungsanforderungen und Drehmomentanforderungen für zu hohe Geschwindigkeiten eines Fahrzeugs enthalten. Bremsverwaltungsanforderungen können ein Motordrehmoment reduzieren, um sicherzustellen, dass die Drehmomentabgabe des Motors die Fähigkeit der Bremsen, das Fahrzeug zu halten, wenn das Fahrzeug gestoppt wird, nicht übersteigt. Eine Drehmomentanforderung bei zu hohen Geschwindigkeiten eines Fahrzeugs kann die Drehmomentabgabe des Motors reduzieren, um zu verhindern, dass das Fahrzeug eine vorbestimmte Geschwindigkeit übertrifft. Achsdrehmomentanforderungen können auch von Systemen zur Steuerung der Karosseriestabilität getroffen werden. Achsdrehmomentanforderungen können ferner Anforderungen zum Abschalten des Motors einschließen, wie sie zum Beispiel erzeugt werden können, wenn eine kritische Störung festgestellt wird.
  • Das Achsdrehmoment-Schiedsmodul 504 gibt basierend auf den Ergebnissen eines Schiedsspruchs zwischen den empfangenen Drehmomentanforderungen ein vorhergesagtes Drehmoment und ein unmittelbares Drehmoment aus. Das vorhergesagte Drehmoment ist der Drehmomentbetrag, den zu erzeugen das ECM 500 vorbereitet, und kann oft auf die Drehmomentanforderung des Fahrers gestützt werden. Das unmittelbare Drehmoment ist der Betrag eines gegenwärtig gewünschten Drehmoments, das geringer als das vorhergesagte Drehmoment sein kann.
  • Das unmittelbare Drehmoment kann geringer als das vorhersagte Drehmoment sein, um Drehmomentreserven bereitzustellen, wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird, und vorübergehende Drehmomentreduzierungen zu erfüllen. Nur als Beispiel können vorübergehende Drehmomentreduzierungen angefordert werden, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit sich einer Schwelle für eine zu hohe Geschwindigkeit nähert und/oder wenn das Traktions-Steuerungssystem ein Radschlupf erfasst.
  • Das unmittelbare Drehmoment kann erreicht werden, indem Motorstellglieder variiert werden, die schnell ansprechen, während langsamere Motorstellglieder genutzt werden können, um sich auf das vorhergesagte Drehmoment vorzubereiten. Eine Zündzeitpunktverstellung bzw. Frühzündung kann schnell eingestellt werden, während eine Stellung der Nocken-Phasensteuereinrichtung und ein Luftstrom aufgrund einer mechanischen Verzögerungszeit für eine Antwort langsamer sein können. Ferner sind Änderungen im Luftstrom Lufttransportverzögerungen im Ansaugkrümmer unterworfen. Außerdem äußern sich Änderungen im Luftstrom nicht als Drehmomentvariationen, bis Luft in einen Zylinder gesaugt, komprimiert und verbrannt wurde.
  • Eine Drehmomentreserve kann erzeugt werden, indem langsamere Motorstellglieder eingestellt werden, um ein vorhergesagtes Drehmoment zu erzeugen, während schnellere Motorstellglieder eingestellt werden, um ein unmittelbares Drehmoment zu erzeugen, das geringer als das vorhergesagte Drehmoment ist. Beispielsweise kann ein Drosselventil geöffnet werden, wodurch ein Luftstrom erhöht und Vorbereitungen getroffen werden, um das vorhergesagte Drehmoment zu erzeugen. Unterdessen kann die Frühzündung reduziert werden (mit anderen Worten kann die Zündzeitpunkteinstellung verzögert werden), was die tatsächliche Drehmomentabgabe des Motors auf das unmittelbare Drehmoment reduziert.
  • Die Differenz zwischen den vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomenten kann als die Drehmomentreserve bezeichnet werden. Wenn eine Drehmomentreserve vorliegt, kann das Motordrehmoment vom unmittelbaren Drehmoment schnell auf das vorhergesagte Drehmoment erhöht werden, indem ein schnelleres Stellglied geändert wird. Das vorhergesagte Drehmoment kann dadurch erreicht werden, ohne darauf zu warten, dass sich eine Drehmomentänderung aus einer Verstellung eines der langsameren Stellglieder ergibt.
  • Das Achsdrehmoment-Schiedsmodul 504 gibt das vorhergesagte Drehmoment und das unmittelbare Drehmoment an ein Antriebsdrehmoment-Schiedsmodul 506 aus. In verschiedenen Implementierungen kann das Achsdrehmoment-Schiedsmodul 504 das vorhergesagte Drehmoment und das unmittelbare Drehmoment an ein Hybrid-Optimierungsmodul 508 ausgeben. Das Hybrid-Optimierungsmodul 508 bestimmt, wie viel Drehmoment von einem Motor erzeugt werden soll und wie viel Drehmoment von einem EM erzeugt werden soll. Das Hybrid-Optimierungsmodul 508 gibt dann modifizierte Werte für vorhergesagte und unmittelbare Drehmomente an das Antriebsdrehmoment-Schiedsmodul 506 aus. In verschiedenen Implementierungen kann das Hybrid-Optimierungsmodul 508 in einem HCM 509 implementiert sein.
  • Die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomente, die von dem Antriebsdrehmoment-Schiedsmodul 506 empfangen werden, werden von einer Achsdrehmoment-Domäne (Drehmoment an den Rädern) in eine Antriebsdrehmoment-Domäne (Drehmoment an der Kurbelwelle) umgewandelt. Diese Umwandlung kann, vor, nach, als Teil des oder anstelle des Hybrid-Optimierungsmoduls 508 stattfinden.
  • Das Antriebsdrehmoment-Schiedsmodul 506 entscheidet mittels Schiedsspruch zwischen Antriebsdrehmomentanforderungen, einschließlich der umgewandelten vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomente. Das Antriebsdrehmoment-Schiedsmodul 506 kann ein mittels Schiedsspruch entschiedenes vorhergesagtes Drehmoment und ein mittels Schiedsspruch entschiedenes unmittelbares Drehmoment erzeugen. Die mittels Schiedsspruch erzeugten Drehmomente können erzeugt werden, indem aus empfangenen Anforderungen eine Gewinnanforderung ausgewählt wird. Alternativ dazu oder zusätzlich können die mittels Schiedsspruch entschiedenen Drehmomente erzeugt werden, indem eine der empfangenen Anforderungen basierend auf einer anderen oder mehreren der empfangenen Anforderungen modifiziert wird.
  • Andere Antriebsdrehmomentanforderungen können Drehmomentreduzierungen zum Schutz vor einem Überdrehen des Motors, Drehmomenterhöhungen zur Verhinderung eines Abwürgens und Drehmomentreduzierungen einschließen, die von einem TCM angefordert werden, um Gangschaltvorgängen Rechnung zu tragen. Antriebsdrehmomentanforderungen können sich auch aus einer kupplungsbedingten Kraftstoffabschaltung ergeben, die die Drehmomentabgabe des Motors reduzieren kann, wenn der Fahrer das Kupplungspedal in einem Fahrzeug mit Handschaltgetriebe niederdrückt.
  • Antriebsdrehmomentanforderungen können auch eine Motor-Abschaltanforderung einschließen, die eingeleitet werden kann, wenn eine kritische Störung festgestellt wird. Nur als Beispiel können kritische Störungen eine Feststellung eines Fahrzeugdiebstahls, einen geklemmten Anlassermotor, Probleme der elektronischen Drosselsteuerung und unerwartete Drehmomenterhöhungen einschließen. Nur als Beispiel können Motor-Abschaltanforderungen bei einem Schiedsverfahren immer gewinnen, wobei sie als mittels Schiedsspruch entschiedene Drehmomente ausgegeben werden, oder können ein Schiedsverfahren gänzlich umgehen, wobei einfach der Motor ohne Berücksichtigung des Drehmoments abgeschaltet wird. Das Antriebsdrehmoment-Schiedsmodul 506 kann diese Abschaltanforderungen noch empfangen, sodass zum Beispiel geeignete Daten zu anderen Einrichtungen für Drehmomentanforderungen rückgekoppelt werden können. Zum Beispiel können alle anderen Einrichtungen für Drehmomentanforderungen darüber informiert werden, dass sie ein Schiedsverfahren verloren haben.
  • Ein RPM-Steuerungsmodul 510 kann auch vorhergesagte und unmittelbare Drehmomentanforderungen an das Antriebsdrehmoment-Schiedsmodul 506 ausgeben. Die Drehmomentanforderungen von dem RPM-Steuerungsmodul 510 können bei einer Schiedsentscheidung überwiegen, wenn das ECM 500 in einem RPM-Modus ist. Ein RPM-Modus kann ausgewählt werden, wenn der Fahrer seinen Fuß vom Gaspedal nimmt, wie zum Beispiel wenn das Fahrzeug im Leerlauf ist oder von einer höheren Geschwindigkeit ausrollt. Alternativ dazu oder zusätzlich kann ein RPM-Modus ausgewählt werden, wenn das durch das Achsdrehmoment-Schiedsmodul 504 angeforderte vorhergesagte Drehmoment geringer als ein kalibrierbarer Drehmomentwert ist.
  • Das RPM-Modul 510 empfängt eine gewünschte UpM bzw. RPM von einem RPM-Trajektorie-Modul 512 und steuert die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen, um die Differenz zwischen dem gewünschten RPM und dem tatsächlichen RPM zu reduzieren. Nur zum Beispiel kann das RPM-Trajektorie-Modul 512 ein linear abnehmendes gewünschtes RPM für ein Ausrollen eines Fahrzeugs ausgeben, bis das RPM des Motors eine Leerlauf-RPM erreicht. Das RPM-Trajektorie-Modul 512 kann dann die Leerlauf-RPM als die gewünschte RPM weiter ausgeben.
  • In verschiedenen Implementierungen kann das RPM-Trajektorie-Modul 512 wie in der US 6 405 587 B1 mit dem Titel ”System and Method of Controlling the Coastdown of a Vehicle” funktionieren.
  • Ein Reserven/Lasten-Modul 520 empfängt die mittels Schiedsspruch entschiedenen vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen von dem Antriebsdrehmoment-Schiedsmodul 506. Verschiedene Motorbetriebsbedingungen können die Drehmomentabgabe des Motors beeinflussen. Als Antwort auf diese Bedingungen kann das Reserven/Lasten-Modul 520 eine Drehmomentreserve erzeugen, indem die vorhergesagte Drehmomentanforderung erhöht wird.
  • Ein Katalysator-Anspringprozess oder ein Prozess zur Reduzierung von Kaltstartemissionen kann nur als Beispiel eine Zündzeitpunktverstellung für einen Motor direkt variieren. Das Reserven/Lasten-Modul 520 kann daher die vorhergesagte Drehmomentanforderung erhöhen, um dem Effekt dieser Zündzeitpunktverstellung auf die Drehmomentabgabe des Motors entgegenzuwirken. In einem anderen Beispiel können/kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Motors und/oder der Massenluftstrom direkt variiert werden wie zum Beispiel, durch einen diagnostischen intrusiven Äquivalenzverhältnistest und/oder eine neue Motorspülung. Entsprechende Erhöhungen des vorhergesagten Drehmoments können vorgenommen werden, um Änderungen in der Drehmomentabgabe des Motors während dieses Prozesses auszugleichen.
  • Das Reserven/Lasten-Modul 520 kann im Vorgriff auf eine zukünftige Last wie zum Beispiel das Einrücken der Klimaanlagen-Kompressorkupplung oder des Betriebs einer Servolenkpumpe auch eine Reserve erzeugen. Die Reserve für ein Einrücken einer A/C-Kupplung kann erzeugt werden, wenn der Fahrer eine Klimatisierung zum ersten Mal anfordert. Wenn die A/C-Kupplung einrückt, kann dann das Reserven/Lasten-Modul 520 die erwartete Last der A/C-Kupplung zu der unmittelbaren Drehmomentanforderung addieren.
  • Ein Betätigungsmodul 524 empfängt die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen als Ausgabe durch das Reserven/Lasten-Modul 520. Das Betätigungsmodul 524 bestimmt, wie die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen erreicht werden. Das Betätigungsmodul 524 kann mit verschiedenen Steuerungsschemata für Benzinmotoren gegenüber Dieselmotoren für einen Motortyp spezifisch sein. In verschiedenen Implementierungen kann das Betätigungsmodul 524 die Grenze zwischen Modulen vor dem Betätigungsmodul 524, die motorunabhängig sind, und Modulen, die motorabhängig sind, definieren.
  • In einem Benzinmotor kann zum Beispiel das Betätigungsmodul 524 die Öffnung des Drosselventils variieren, was für einen weiten Bereich einer Drehmomentsteuerung sorgt. Öffnen und Schließen des Drosselventils hat jedoch eine verhältnismäßig langsame Änderung des Drehmoments zur Folge. Sperren von Zylindern sorgt ebenfalls für einen weiten Bereich einer Drehmomentsteuerung, kann aber ähnlich langsam sein und zusätzlich die Belange des Fahrverhaltens und der Emissionen beeinflussen. Ein Ändern einer Zündzeitpunktverstellung bzw. Frühzündung ist verhältnismäßig schnell, liefert aber keinen so großen Bereich einer Drehmomentsteuerung. Außerdem ändert sich der Betrag einer Drehmomentsteuerung, der mit einem Zündfunken möglich ist (worauf als Zündkapazität verwiesen wird), wenn sich die Luft pro Zylinder ändert.
  • In verschiedenen Implementierungen kann das Betätigungsmodul 524 basierend auf der vorhergesagten Drehmomentanforderung eine Drehmomentanforderung erzeugen. Die Luft/Drehtmomentanforderung kann gleich der vorhergesagten Drehmomentanforderung sein, was bewirkt, dass ein Luftstrom so eingestellt wird, dass die vorhergesagte Drehmomentanforderung einfach durch Änderungen an anderen Stellgliedern erreicht werden kann.
  • Ein Luft-Steuerungsmodul 528 kann gewünschte Stellgliedwerte für langsame Stellglieder basierend auf der Luft-Drehmomentanforderung bestimmen. Zum Beispiel kann das Luft-Steuerungsmodul 528 einen gewünschten Krümmer-Absolutdruck (MAP), eine gewünschte Drosselfläche und/oder gewünschte Luft pro Zylinder (APC) bestimmen. Der gewünschte MAP kann verwendet werden, um einen gewünschten Ladedruck zu bestimmen, und die gewünschte APC kann genutzt werden, um gewünschte Stellungen von Nocken-Phasensteuereinrichtungen zu bestimmen.
  • Bei Benzinsystemen kann das Betätigungsmodul 524 auch eine Zünd-Drehmomentanforderung, eine Zylinderabschalt-Drehmomentanforderung und eine Kraftstoffmasse-Drehmomentanforderung erzeugen. Die Zünd-Drehmomentanforderung kann von einem Zünd-Steuerungsmodul 532 verwendet werden, um zu bestimmen, wie weit die Zündung von einer kalibrierten Zündzeitpunkteinstellung zu verzögern ist (was die Drehmomentabgabe des Motors reduziert). Das Zünd-Steuerungsmodul 532 steuert das Zünd-Stellgliedmodul 533. Bei Dieselsystemen kann eine Kraftstoffmasse das primäre Stellglied zum Steuern einer Drehmomentabgabe des Motors sein.
  • Die Zylinderabschalt-Drehmomentanforderung kann von einem Zylinder-Steuerungsmodul 536 verwendet werden, um zu bestimmen, wie viele Zylinder zu deaktivieren sind. Das Zylinder-Steuerungsmodul 536 kann das Zylinder-Stellgliedmodul 120 anweisen, einen oder mehrere Zylinder des Motors 102 zu deaktivieren. In verschiedenen Implementierungen kann eine vordefinierte Gruppe Zylinder gemeinsam deaktiviert werden. Das Zylinder-Steuerungsmodul 536 kann auch ein Kraftstoff-Steuerungsmodul 537 anweisen, das Liefern von Kraftstoff für deaktivierte Zylinder zu stoppen, und kann das Zünd-Steuerungsmodul 532 anweisen, das Liefern eines Zündfunkens für deaktivierte Zylinder zu stoppen.
  • Die Kraftstoffmasse-Drehmomentanforderung kann von dem Kraftstoff-Steuerungsmodul 537 verwendet werden, um die an jeden Zylinder gelieferte Kraftstoffmenge zu variieren. Das Kraftstoff-Steuerungsmodul 537 kann nur zum Beispiel eine Kraftstoffmasse bestimmen, die, wenn sie mit der aktuellen Luftmenge pro Zylinder kombiniert wird, eine stöchiometrische Verbrennung ergibt. Das Kraftstoff-Steuerungsmodul 537 kann das Kraftstoff-Stellgliedmodul 539 anweisen, diese Kraftstoffmasse für jeden aktivierten Zylinder einzuspritzen. Während eines normalen Motorbetriebs kann das Kraftstoff-Steuerungsmodul 537 versuchen, ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoffverhältnis aufrecht zu erhalten.
  • Das Kraftstoff-Steuerungsmodul 537 kann die Kraftstoffmasse über den stöchiometrischen Wert erhöhen, um eine Drehmomentabgabe des Motors zu erhöhen, und kann die Kraftstoffmasse verringern, um eine Drehmomentabgabe des Motors zu verringern. In verschiedenen Implementierungen kann das Kraftstoff-Steuerungsmodul 537 ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis empfangen, das sich von einer Stöchiometrie unterscheidet. Das Kraftstoff-Steuerungsmodul 537 kann dann eine Kraftstoffmasse für jeden Zylinder bestimmen, die das gewünschte Luft/Kraftstoffverhältnis erreicht.
  • Der Ansatz, den das Betätigungsmodul 524 nutzt, um die unmittelbare Drehmomentanforderung zu erreichen, kann durch eine Moduseinstellung bestimmt werden. Die Moduseinstellung kann an das Betätigungsmodul 524 geliefert werden, wie zum Beispiel das Antriebsdrehmoment-Schiedsmodul 536, und kann einen inaktiven Modus, einen Angenehm-Modus (engl. pleasible mode), einen Modus Maximaler Bereich und einen Auto-Bewegungsmodus anzeigen.
  • Im inaktiven Modus kann das Betätigungsmodul 524 die unmittelbare Drehmomentanforderung ignorieren und versuchen, die vorhergesagte Drehmomentanforderung zu erreichen. Das Betätigungsmodul 524 kann daher die Zündung-Drehmomentanforderung, die Zylinderabschalt-Drehmomentanforderung und die Kraftstoffmasse-Drehmomentanforderung auf die vorhergesagte Drehmomentanforderung einstellen, was eine Drehmomentabgabe für die gegenwärtigen Bedingungen eines Motorluftstroms maximiert. Alternativ dazu kann das Betätigungsmodul 524 diese Anforderungen auf vorbestimmte (wie zum Beispiel außerhalb des Bereichs liegende hohe) Werte einstellen, um Drehmomentreduzierungen aus einer Zündverstellung in Richtung Spät, Deaktivierung von Zylindern oder Reduzierung des Luft/Kraftstoffverhältnisses zu sperren.
  • In dem Angenehm-Modus kann das Betätigungsmodul 524 versuchen, die unmittelbare Drehmomentanforderung zu erreichen, indem nur eine Zündzeitpunktverstellung bzw. Frühzündung eingestellt wird. Das Betätigungsmodul 524 kann daher die vorhergesagte Drehmomentanforderung an das Luft-Steuerungsmodul 528 und die unmittelbare Drehmomentanforderung an das Zündung-Steuerungsmodul 532 abgeben. Das Zündung-Steuerungsmodul 532 wird die Zündung so weit wie möglich verzögern, um zu versuchen, die Zündung-Drehmomentanforderung zu erfüllen. Falls die gewünschte Drehmomentreduzierung größer als die Zünd-Reservekapazität (der Betrag einer Drehmomentreduzierung, der durch Zündzeitpunktverstellung verfügbar ist) größer ist, kann die Drehmomentreduzierung nicht erreicht werden.
  • Im Modus Maximaler Bereich kann das Betätigungsmodul 524 die vorhergesagte Drehmomentanforderung als die Luft-Drehmomentanforderung und die unmittelbare Drehmomentanforderung als die Zündung-Drehmomentanforderung ausgeben. Außerdem kann das Betätigungsmodul 524 eine Drehmomentanforderung für eine Zylinderabschaltung erzeugen, die niedrig genug ist, um zu ermöglichen, dass das Zündung-Steuerungsmodul 532 die unmittelbare Drehmomentanforderung erfüllt. Mit anderen Worten kann das Betätigungsmodul 524 die Drehmomentanforderung für eine Zylinderabschaltung (wodurch Zylinder deaktiviert werden) verringern, wenn eine Reduzierung der Zündzeitpunktverstellung allein die unmittelbare Drehmomentanforderung nicht erfüllen kann.
  • In dem Auto-Betätigungsmodus kann das Betätigungsmodul 524 die Luft-Drehmomentanforderung basierend auf der unmittelbaren Drehmomentanforderung verringern. Zum Beispiel kann die Luft-Drehmomentanforderung nur so weit reduziert werden, wie es notwendig ist, um zu ermöglichen, dass das Zündung-Steuerungsmodul 532 die unmittelbare Drehmomentanforderung erfüllt, indem eine Zündzeitpunktverstellung eingestellt wird. Deshalb wird in einem Auto-Betätigungsmodus die unmittelbare Drehmomentanforderung erfüllt, während zugelassen wird, dass der Motor so schnell wie möglich zur vorhergesagten Drehmomentanforderung zurückkehrt. Mit anderen Worten wird die Nutzung von Korrekturen mit verhältnismäßig langsam ansprechenden Drosselventilen minimiert, indem die schnell ansprechende Zündzeitpunktverstellung bzw. Frühzündung so weit wie möglich reduziert wird.
  • Ein Drehmoment-Schätzmodul 540 kann eine Drehmomentabgabe des Motors schätzen. Dieses geschätzte Drehmoment kann von dem Luft-Steuerungsmodul 528 verwendet werden, um eine Regelkreissteuerung von Luftstromparametern des Motors wie zum Beispiel MAP, Drosselfläche und Stellungen von Phasensteuereinrichtungen durchzuführen. Nur als Beispiel kann eine Drehmomentbeziehung wie zum Beispiel T = f (APC, S, I, E, AF, OT, #) definiert werden, wobei das Drehmoment (T) eine Funktion der Luft pro Zylinder (APC), der Zündzeitpunktverstellung bzw. Frühzündung (S), der Stellung der Einlassnocken-Phasensteuereinrichtung (I), der Stellung der Auslassnocken-Phasensteuereinrichtung (E), des Luft/Kraftstoffverhältnisses (AF), der Öltemperatur (OT) und der Anzahl aktivierter Zylinder (#) ist. Zusätzliche Variablen können berücksichtigt werden, wie zum Beispiel der Öffnungsgrad eines Ventils zur Abgasrückführung (EGR).
  • Diese Beziehung kann durch eine Gleichung modelliert werden und/oder kann als Nachschlagetabelle gespeichert sein. Das Drehmoment-Schätzmodul 540 kann APC basierend auf einem gemessenen MAF und aktuellen RPM bestimmen, wodurch eine Regelkreissteuerung der Luft basierend auf einem tatsächlichen Luftstrom ermöglicht wird. Die Stellungen der Einlass- und Auslassnocken-Phasensteuereinrichtungen, die genutzt werden, können auf tatsächliche Stellungen gestützt werden, während die Phasensteuereinrichtungen sich in Richtung auf gewünschte Stellungen bewegen können. Außerdem kann ein kalibrierter Wert einer Zündzeitpunktverstellung verwendet werden. Auf dieses geschätzte Drehmoment kann man als ein Luft-Drehmoment verweisen, das heißt eine Schätzung darüber, wie viel Drehmoment bei dem aktuellen Luftstrom erzeugt werden sollte, ungeachtet der tatsächlichen Drehmomentabgabe des Motors, die basierend auf einer Zündzeitpunktverstellung variiert.
  • Das Luft-Steuerungsmodul 528 kann ein Signal für einen gewünschten Krümmer-Absolutdruck (MAP) erzeugen, das an ein einen Ladedruck disponierendes Modul 541 abgegeben wird. Das einen Ladedruck disponierende Modul 541 verwendet das Signal für einen gewünschten MAP, um das Ladedruck-Stellgliedmodul 542 zu steuern. Das Ladedruck-Stellgliedmodul 542 steuert dann einen oder mehrere Turbolader und/oder Lader.
  • Das Luft-Steuerungsmodul 528 kann ein Signal für eine gewünschte Fläche erzeugen, das an ein Drossel-Stellgliedmodul 543 abgegeben wird. Das Drossel-Stellgliedmodul 543 reguliert dann die Drosselstellung, um die gewünschte Drosselfläche zu schaffen. Das Luft-Steuerungsmodul 528 kann das geschätzte Drehmoment und/oder das MAF-Signal nutzen, um eine Regelkreissteuerung durchzuführen. Das Signal für eine gewünschte Fläche kann zum Beispiel basierend auf einem Vergleich des geschätzten Drehmoments und der Luft-Drehmomentanforderung gesteuert werden.
  • Das Luft-Steuerungsmodul 528 kann auch ein Signal für eine gewünschte Luft pro Zylinder (APC) erzeugen, das an ein Phasensteuereinrichtungen disponierendes Modul 544 abgegeben wird. Basierend auf dem Signal für eine gewünschte APC und dem RPM-Signal kann das Phasensteuereinrichtungen disponierende Modul 544 unter Verwendung eines Phasensteuereinrichtungs-Stellgliedmoduls 545 Stellungen der Einlass- und/oder Auslassnocken-Phasensteuereinrichtungen steuern.
  • Zurück verweisend auf das Zündung-Steuerungsmodul 532 können Zündzeitpunktverstellungswerte unter verschiedenen Motorbetriebsbedingungen kalibriert werden. Zum Beispiel kann eine Drehmomentbeziehung invertiert werden, um nach der gewünschten Zündzeitpunktverstellung aufzulösen. Für eine gegebene Drehmomentanforderung (Tdes) kann die gewünschte Zündzeitpunktverstellung (Sdes) basierend auf Sdes = T–1 (Tdes, APC, I, E, AF, OT, #) bestimmt werden. Diese Beziehung kann als eine Gleichung und/oder als Nachschlagetabelle verkörpert sein. Das Luft/Kraftstoffverhältnis (AF) kann das tatsächliche Verhältnis, wie es durch das Kraftstoff-Steuerungsmodul 540 angezeigt wird, sein.
  • Wenn die Zündzeitpunktverstellung auf die kalibrierte Zündzeitpunktverstellung eingestellt wird, kann das resultierende Drehmoment möglichst nahe am mittleren besten Drehmoment (MBT) liegen. MBT bezieht sich auf das maximale Drehmoment, das für einen gegebenen Luftstrom erzeugt wird, während die Zündzeitpunktverstellung bzw. Frühzündung erhöht wird, während Kraftstoff mit einer höheren Oktanklassifizierung als eine vorbestimmte Schwelle verwendet wird. Die Zündzeitpunktverstellung in Richtung Früh bzw. Frühzündung, bei der dieses maximale Drehmoment auftritt, kann als MBT-Zündung bezeichnet werden. Die kalibrierte Frühzündung kann sich von einer MBT-Zündung wegen beispielsweise der Kraftstoffqualität (zum Beispiel Kraftstoff mit geringerer Oktanzahl) und Umgebungsfaktoren unterscheiden. Das Drehmoment bei der kalibrierten Frühzündung kann daher geringer als MBT sein.
  • In den folgenden Schritten der 6–10 werden mehrere Modi und Betriebsverfahren beschrieben. Die Modi und Verfahren können auf irgendeines oder eine Kombination der Systeme der 1–5 angewendet werden. In den folgenden Schritten bezieht sich ein erster Motordrehzahl-Steuerungsmodus auf die Steuerung der Motordrehzahl durch ein HCM mit einem EM-Drehmoment als dem primären steuernden Stellglied. Ein zweiter Motordrehzahl-Steuerungsmodus bezieht sich auf die Steuerung der Motordrehzahl durch ein ECM mit einem WOM-Drehmoment als dem primären steuernden Stellglied. Das HCM und das ECM können in normalen, Sicherungs- und aggressiven Autostartmodi arbeiten, während sie in entweder dem ersten oder zweiten Motordrehzahl-Steuerungsmodus laufen. In den folgenden Schritten werden auch Ereignisse einer Spätzündung und Frühzündung beschrieben. Eine Zündzeitpunkteinstellung wird innerhalb eines normalen Betriebsbereichs beibehalten, um Fehlzündungen zu verhindern. Dies verbessert Drehmomentschätzungen und reduziert eine Emissionserzeugung.
  • Die normalen und aggressiven Modi werden von einem Bediener des Fahrzeugs veranlasst. Der Sicherungsmodus wird vom System und nicht notwendigerweise vom Bediener eines Fahrzeugs veranlasst. Der normale Modus kann ausgelöst werden, wenn ein Bediener eines Fahrzeugs das Bremspedal loslässt, was durch ein Bremspedalsignal angezeigt werden kann, das von einem Bremspedalsensor erzeugt wird, und wenn das Gaspedalsignal geringer als ein vorbestimmter Wert (kein Niederdrücken bis geringes Niederdrücken) ist. Der Sicherungsmodus kann sich darauf beziehen, wenn ein Steuerungssystem einen Autostart aufgrund des Betriebs einer Klimaanlage, des Ladens einer Stromversorgung etc. durchführt. Der aggressive Modus kann ausgelöst werden, wenn ein Gaspedalsignal größer als der vorbestimmte Wert (starkes Niederdrücken) ist.
  • Das ECM steuert die Luftstromstellglieder während eines Autostarts. Eine Luftstromsteuerung liefert ein langsames Ansprechen und ist somit ein langsames Stellglied. Das ECM steuert einen Luftstrom, statt Befehle für ein Luft-Betätigungsdrehmoment während eines Autostarts zum Beispiel über eine serielle Datenverbindung zwischen dem ECM und dem HCM zu übertragen. Dies verhindert eine Drosselinstabilität.
  • Bezug nehmend nun auf 6 und 7 wird ein Verfahren zum Betreiben eines Steuerungssystems in einem normalen oder Sicherungsmodus gezeigt. Obgleich die folgenden Schritte in erster Linie bezüglich der Ausführungsformen der 1–5 und 7 beschrieben werden, können die Schritte leicht modifiziert werden, um auf andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Anwendung zu finden.
  • 7 enthält ein Motordrehzahlsignal (RPM), ein EM-Drehmomentsignal (EM), ein Signal für ein gewünschtes Kurbelwellendrehmoment, ein WOM-Drehmomentsignal, ein Drosselstellungssignal, ein Kraftstoffzylinder-Freigabesignal, ein ESSR-Modussignal, ein Zündzeitpunktverstellungssignal und ein MAP-Signal.
  • Das Verfahren kann bei 550 beginnen. In Schritt 551 wird ein Autostart-Befehlssignal empfangen. Das Autostart-Befehlssignal kann sich auf ein Signal beziehen, dass durch das HCM, das ECM, ein Hauptsteuerungsmodul erzeugt wurde, oder kann sich auf ein Signal beziehen, das durch einen Bremssensor, einen Gaspedalsensor oder einen Generator für ein anderes, durch einen Fahrzeugbediener veranlasstes Signal erzeugt wird. Zum Beispiel kann ein Autostart ausgelöst werden, wenn ein Fahrzeugbediener ein Bremspedal loslässt, was durch ein durch einen Bremspedalsensor erzeugtes Bremspedalsignal angezeigt werden kann. Als ein weiteres Beispiel kann ein Autostart ausgelöst werden durch die Betätigung eines Gaspedals. Dies kann durch ein durch einen Gaspedalsensor erzeugtes Gaspedalsignal angezeigt werden. Auf das Bremspedalsignal und das Gaspedalsignal kann als ein Autostart-Befehlssignal verwiesen werden.
  • In Schritt 552 werden das ECM und das HCM in dem ersten Motordrehzahl-Steuerungsmodus betrieben. In Schritt 554 erzeugt das ECM ein Leerlaufdrehzahlsignal und ein Getriebelastsignal, das auf eine Leerlaufdrehzahl eines Motors gestützt ist.
  • In Schritt 556 wird, um ein Verbrennungsdrehmoment zu minimieren, wenn der Motor zuerst mit Kraftstoff befüllt und eine Zündung freigegeben wird, der Krümmerdruck des Motors reduziert (abgepumpt). Dies wird durchgeführt, bevor Kraftstoff und Funkenzündung) freigegeben werden und liefert einen sanften Start. Die Reduzierung des Krümmerdrucks reduziert die Drücke innerhalb der Zylinder des Motors. Der Krümmerdruck wird reduziert, bevor der Motor aktiviert wird (WOM-Drehmoment erhöhend). Das EM-Drehmoment kann erhöht werden, um die Motordrehzahl zu erhöhen, um den Krümmer und/oder die Zylinder des Motors abzupumpen.
  • In Schritt 558 kann ein Drehmomentanforderungssignal empfangen oder erzeugt werden. Das Drehmomentanforderungssignal kann von einem Modul des ECM empfangen werden und einem Motor/Antriebsstrang-Ausgangsdrehmoment entsprechen, das erwünscht ist, wenn ein Autostart initialisiert wird. Das gewünschte Ausgangsdrehmoment des Motor/Antriebsstrangs kann zum Beispiel gleich dem Drehmoment des Motors bei einem minimalen Luftstrom und minimalen Funken (verzögerter Zündzeitpunkt) sein, während ohne Fehlzündung korrekt verbrannt wird. In Schritt 559 kann das ECM ein Ausgangsdrehmoment des Motor/Antriebsstrangs basierend auf dem Drehmomentanforderungssignal berechnen. Um Erhöhungen der Motordrehzahl zu minimieren (abrupte Beschleunigung oder Verlangsamung der Motordrehzahl), die wahrgenommen werden, während der Kraftstoff und der Funken freigegeben werden, kann das Verbrennungsdrehmoment minimiert und dann auf das gewünschte Niveau eines Leerlauf-Kurbelwellendrehmoments hochgefahren werden.
  • In Schritt 560 positioniert das ECM eine Drossel auf der Basis des bestimmten und/oder berechneten vorhergesagten Drehmoments zum Minimieren einer Drosselfläche. Während man sich in dem ersten und zweiten Motordrehzahl-Steuerungsmodus befindet, wird der Luftstrom zum Motor durch das ECM gesteuert. Das ECM kann einen Luftstrom steuern und ein angefordertes Drehmoment in eine Drosselstellung umwandeln. Dies liefert eine stationäre Drosselanforderung. Der Luftstrom kann wie bezüglich der Ausführungsformen der 13 und 14 beschrieben gesteuert werden. Das ECM kann eine Drosselstellung basierend auf einem Kurbel-Zylinderereignis und einer Kühlmitteltemperatur des Motors steuern. Die Drosselfläche wird erhöht, während die Motordrehzahl erhöht wird.
  • Tabellen für Kurbel-Luftströme können für Autostarts verwendet werden. Die Tabellen für Kurbel-Luftströme können für den normalen, Sicherungs- und aggressiven Modus verschieden sein. Für einen normalen oder Sicherungsmodus können die Tabellen für Kurbel-Luftströme einen Anfangsstartpunkt aufweisen, der kalibriert ist, um die Drossel zu schließen, um eine Reduzierung des MAP-Drucks zu verbessern. Die Tabellen für Kurbel-Luftströme können von dem Anfangsstartpunkt zu einem Leerlauf-Luftstrompunkt übergehen, der der Bereitstellung einer Drosselstellung zum Betreiben des Motors bei Leerlauf und Bereistellen eines EM-Drehmoments von Null entspricht.
  • Für den aggressiven Modus können die Tabellen für Kurbel-Luftströme einen Anfangsstartpunkt aufweisen, der einem Zustand mit einer teilweise offenen Drossel entspricht. Zusätzlich oder als Alternative dazu können die Tabellen für Kurbel-Luftströme Punkte aufweisen, die dem Hochfahren eines Luftstroms mit einer schnelleren Rate als Punkte, die mit normalen und Sicherungsmodi verbunden sind, entsprechen.
  • Die Tabellen für Kurbel-Luftströme können zum Beispiel eine erste Tabelle enthalten, die sich auf ein Anlass- bzw. Kurbelereignis, eine Kühlmitteltemperatur und einen Luftstrom bezieht. Das Steuerungssystem kann kalibriert werden, und die erste Tabelle kann mit einer Basis-Gaspedalstellung verbunden sein. Eine Basispedalstellung kann sich zum Beispiel auf eine 10% gedrehte Stellung beziehen. Ein Luftstrompegel X kann basierend auf einem aktuellen Kurbelereignis und einer Kühlmitteltemperatur für die 10% gedrehte Stellung bestimmt werden. Eine Drosselfläche oder Drosselstellung kann basierend auf dem Luftstrompegel X bestimmt werden.
  • Eine zweite Tabelle für Kurbel-Luftströme kann Gaspedalstellungen über Multiplikationsfaktoren auf die Basispedalstellung beziehen. Zum Beispiel kann eine 20% Pedalstellung einen entsprechenden Multiplikationsfaktor Y aufweisen. Der Luftstrompegel X kann mit dem Multiplikationsfaktor Y multipliziert werden, um den Luftstrom Z für die 20% Pedalstellung zu bestimmen.
  • In Schritt 562 wird das EM-Drehmoment auf einen vorbestimmten Pegel erhöht, um Reibung und Pumpdrücke des Motors zu überwinden und die Getriebeeingangslast zu unterstützen. Dies ist durch Abschnitt 563 des EM-Drehmomentsignals von 7 dargestellt. Das EM-Drehmoment wird an die Kurbelwelle des Motors geliefert. Das EM-Drehmoment kann eingestellt werden, um eine Drehzahl des Motors basierend auf dem Leerlaufdrehzahlsignal und dem Getriebelastsignal zu erhöhen. Diese Einstellung kann wie bezüglich der Ausführungsform von 12 beschrieben durchgeführt werden. Die Erhöhung der Motordrehzahl ist durch Abschnitt 565 des RPM-Signals dargestellt.
  • Das HCM fährt die EM-Leistung basierend auf einem gewünschten Leerlaufdrehzahlsignal und einem Signal für eine erwartete Drehmomentlast oder Getriebelast von dem ECM hoch. Das EM-Drehmoment kann reduziert werden, während die Motordrehzahl hochfährt, da eine geringe Trägheit zu überwinden ist. Dies wird durch den Abschnitt 567 des EM-Drehmomentsignals gezeigt und vorgenommen, bevor das WOM-Drehmoment des Motors freigegeben wird. Das HCM stellt das EM-Drehmoment ein, um eine Drehzahl des Motors basierend auf dem Leerlaufdrehzahlsignal und dem Getriebelastsignal zu erhöhen. Diese Einstellung kann, wie bezüglich der Ausführungsform von 12 beschrieben wird, durchgeführt werden.
  • In Schritt 564 wird Kraftstoff zum Motor freigegeben. Kraftstoffeinspritzer können ohne Verzögerung zwischen Einspritzern sequentiell freigegeben werden. Die Einbeziehung von Verzögerungen kann eine Genauigkeit einer Drehmomentschätzung reduzieren, die vom HCM genutzt werden kann, wenn EM-Drehmoment eingestellt wird. Das ECM kann eine durchschnittliche Schätzung einer Drehmomentabgabe des Motors basierend auf der Anzahl Zylinder, die aktiv sind, bestimmen. Die Verwendung von Verzögerungen kann zur Folge haben, dass die durchschnittliche Schätzung zu bestimmten Zeiten ungenau ist. Diese Verzögerungen verlängern auch die Zeit, die mit einem Ausführen eines Autostarts verbunden ist.
  • In Schritt 566 kann das ECM einen Zündfunken des Motors verzögern, um das Verbrennungsdrehmoment zu minimieren, wenn der Motorkraftstoff zunächst freigegeben wird. In Schritt 568 verstellt das ECM den Zündzeitpunkt in Richtung Früh und erhöht an den Motor gelieferten Kraftstoff. Dies ist durch Abschnitt 569 des Zündzeitpunktverstellungssignals und Abschnitt 571 des Kraftstoffsignals dargestellt. Bei einem Dieselmotor wird die Kraftstoffmasse gesteuert. Die Einstellung des Zündfunkens kann auf das Signal für ein gewünschtes Kurbelwellen-Ausgangsdrehmoment gestützt werden. Schritt 566 kann vor Schritt 564 durchgeführt werden.
  • Das ECM aktiviert und erhöht in Schritt 570 ein Verbrennungsdrehmoment und/oder WOM-Drehmoment des Motors auf zumindest den Pegel für ein Leerlaufdrehzahl-Drehmoment. Dies ermöglicht, dass der Motor bei einer Leerlaufdrehzahl bleibt und/oder diese beibehält, basierend auf einem Verbrennungsdrehmoment des Motors ohne Unterstützung von einem EM oder einer MGU. Das ECM kann ein Verbrennungsdrehmoment des Motors und/oder WOM-Drehmoment erhöhen, um das gewünschte Kurbelwellen-Ausgangsdrehmoment zu liefern. Die Erhöhung des WOM-Drehmoments ist durch Sektion 573 des WOM-Signals dargestellt, das vom HCM an das ECM gesendet werden kann.
  • Das HCM kann eine WOM-Drehmomentanforderung durch die Erzeugung eines Signals für ein gewünschtes Kurbelwelle-Ausgangsdrehmoment erzeugen. Dies kann einer Drehmomentlast bei offenem Regelkreis entsprechen. Das HCM kann die WOM-Drehmomentanforderung von dem Pegel eines Motorreibungsdrehmoments auf den gewünschten stationären Getriebelastpegel hochfahren. Dies kann auf der Basis der durchschnittlichen Schätzung einer Drehmomentabgabe des Motors, die durch das ECM bestimmt wird, vorgenommen werden. Das ECM kann das Verbrennungsdrehmoment von einem Reibungsdrehmomentpegel des Motors auf einen Leerlauf-Drehmomentpegel fahren, der einer stationären Getriebelast entspricht.
  • In Schritt 572 wartet das HCM eine Stabilisierungsperiode ab. Dies erlaubt, dass ein konsistentes EM-Drehmoment bestimmt, beibehalten und genutzt wird, wenn ein Transfer der Motordrehzahlsteuerung durchgeführt wird. Dies ermöglicht auch, dass ein EM-Drehmomentfehler oder ein Getriebelastfehler durch das HCM bestimmt wird. Der EM-Drehmomentfehler oder Getriebelastfehler wird bei einem konstanten Zustand bis nach dem Transfer der Motordrehzahlsteuerung auf das ECM gehalten.
  • In Schritt 574 transferiert das HCM die Steuerung der Motordrehzahl vom HCM auf das ECM. Dieser Transfer findet statt, nachdem der Motor bei einer Drehzahl läuft, die höher oder gleich einer Leerlaufdrehzahl ist. Dieser Transfer findet auch statt, nachdem das WOM-Drehmoment ungefähr gleich dem gewünschten Kurbelwellen-Ausgangsdrehmoment ist. Das EM oder die MGU können als Generator nach Schritt 572 arbeiten. Das ECM kann durch die Einstellung des Zündzeitpunktes eine Motordrehzahl steuern. Dies kann stattfinden, wenn das HCM bestimmt, dass der Autostart beendet ist. Das HCM und das ECM ändern Betriebsmodi basierend auf der gleichen Anzeige wie zum Beispiel des ESSR-Modus-Signals oder des Modussignals für die Motordrehzahlsteuerung.
  • Wenn der Transfer stattfindet, kann ein Eingangs- und Kupplungsdrehzahl-Steuerungsmodul (ICSR), wie oben beschrieben, einen EM-Drehmomentfehler bestimmen. Der EM-Drehmomentfehler kann während des Transfers einer Steuerung von dem HCM zum ECM geliefert werden. Das ECM kann den EM-Drehmomentfehler dementsprechend einstellen. Der EM-Drehmomentfehler ist ein gelernter Drehmomentfehler, der einem Schätzfehler für das Motor-WOM-Drehmoment aufgrund einer Differenz der Getriebelast von einem nominalen System zu verdanken ist. Eine Getriebelast von einem nominalen System bezieht sich auf eine durchschnittliche Getriebelast über mehrere Fahrzeuge. Nach dem Übergang kann das ICSR den EM-Drehmomentfehler auf Null fahren. Dies wird über das mittels des TRAR-Befehls vorhergesagte Motordrehmoment kommuniziert, das als stationäre EM-Last verwendet wird. Dies ermöglicht, dass das Steuerungssystem etwaige Variationen von Start zu Start lernt. Dies verhindert eine abrupte Zunahme oder Verringerung von Stellgliedeinstellungen, wenn zu einer ECM-Motordrehzahlsteuerung übergegangen wird. Der ICSR-Regelkreis stellt die Motordrehzahl auf den gewünschten Drehzahlpegel ein. Das EM-Drehmoment kann den Drehmomentfehler zwischen dem WOM-Drehmoment, das geliefert wird, und einem erwarteten WOM-Drehmoment, das auf einem Nominalsystem basiert, liefern.
  • Ein gelerntes Integral eines EM-Drehmomentfehlers für einen Regelkreis wird durch das mittels Befehl vorhergesagte Motordrehmoment zum ECM übertragen. Wenn sich das mittels TRAR-Befehl vorhergesagte Motordrehmoment ändert, stellt das ECM dementsprechend das WOM-Drehmoment ein. Das ICSR kann wie ein Proportional-Integral-Differential-(PID)-Controller funktionieren, wobei der Integralteil den während des Autostarts gelernten Drehmomentfehler zum ECM übermittelt. Statt die Proportionalverstärkung herunterzufahren, wird der Integralteil durch das mittels Befehl vorhergesagte Motordrehmoment an den ECM geliefert. Der ECM kann zu Anfang einen nominellen WOM-Drehmomentbetrag liefern. Das ICSR kann das EM-Drehmoment einstellen, wenn die aktuelle Motordrehzahl nicht zu der gewünschten Motordrehzahl passt. Der EM wird verwendet, um das Ausgangsdrehmoment des Motors einzustellen, um die gewünschte Motordrehzahl zu liefern. Dies kann unter Verwendung von und/oder basierend auf einem kalibrierbaren Zeitgeber, einer kalibrierbaren Motordrehzahl und Schwellen für EM-Drehmomentabweichungen durchgeführt werden.
  • In Schritt 576 wird das EM-Drehmoment bei ungefähr null Newtonmeter (Nm) gehalten. WOM-Stellglieder (Luft, Kraftstoff und Zündfunke) werden eingestellt, um eine EM-Drehmomentbasis von ungefähr Null zu liefern. Infolge eines WOM-Schätzfehlers und einer Getriebelastvariation von einer Nominalen werden die WOM-Stellglieder eingestellt. Das EM-Drehmoment wird nicht auf Null gesteuert, außer das ECM-Regelkreissystem bestimmt, dass ein EM-Drehmoment Null geeignet ist, um den Motor bei der gewünschten Leerlaufdrehzahl zu steuern. In Schritt 578 kann nach der Übergabe der Steuerung der Leerlaufdrehzahl an das ECM das EM-Drehmoment erhöht oder auf ein EM-Drehmomentpegel gefahren werden, um einen Ladungszustand (SOC) einer Leistungsquelle auszugleichen. Der SOC kann nur als Beispiel ungefähr zwischen 35–65% eines vollen SOC liegen. Schritt 576 kann durchgeführt werden, nachdem das WOM-Drehmoment stabil ist. Dies verhält sich so, weil eine Luftstromsteuerung verhältnismäßig langsam ist. Wenn die HCM-Steuerung eine angeforderte Drehmomentabgabe als Beispiel um –20 Nm zu Ladungszwecken ändert, gleicht das ECM diese Änderung aus. Der Luftstrom während eines Anlassens (engl. cranking) ist vom Ladungszustand SOC einer Leistungsquelle nicht dynamisch abhängig. Eine Variabilität der Drehmomentabgabe wird beseitigt, nachdem eine ECM-Leerlaufdrehzahlsteuerung eingreift. Das Verfahren kann bei 580 enden.
  • Die oben beschriebenen Schritte sollen veranschaulichende Beispiele sein; die Schritte können in Abhängigkeit von der Anwendung sequentiell, synchron, simultan, kontinuierlich, während überlappender Zeitperioden oder in verschiedener Reihenfolge durchgeführt werden.
  • Bezug nehmend nun auf 8 und 9 wird ein Verfahren zum Betreiben eines Steuerungssystems in einem aggressiven Modus dargestellt. Obgleich die folgenden Schritte in erster Linie bezüglich der Ausführungsformen der 1–5 und 9 beschrieben werden, können die Schritte leicht modifiziert werden, um auf andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Anwendung zu finden.
  • 9 enthält ein Motordrehzahlsignal (RPM), ein EM-Drehmomentsignal (EM), ein Signal für ein gewünschtes Kurbelwellen-Drehmoment, ein WOM-Drehmomentsignal, ein Drosselstellungssignal, ein Kraftstoffzufuhrsignal, ein ESSR-Modussignal, ein Zündzeitpunktverstellungssignal und ein MAP-Signal.
  • Das Verfahren kann bei 600 beginnen. In Schritt 601 wird ein Autostart-Befehlssignal empfangen. Das Befehlssignal für einen Autostart kann sich auf ein Signal beziehen, das durch das HCM, das ECM, ein Hauptsteuerungsmodul erzeugt wurde, oder kann sich auf ein Signal beziehen, das durch einen Bremssensor, einen Gaspedalsensor oder einen Generator für ein durch einen Fahrzeugbediener veranlasstes Signal erzeugt wird.
  • In Schritt 602 werden das ECM und das HCM in dem ersten Motordrehzahl-Steuerungsmodus betrieben. In Schritt 604 erzeugt das ECM ein Leerlaufdrehzahlsignal und ein Getriebelastsignal, das auf eine Leerlaufdrehzahl eines Motors gestützt wird.
  • In Schritt 606 wird, um ein Verbrennungsdrehmoment zu minimieren, wenn der Motor zunächst mit Kraftstoff befüllt und ein Zündfunke freigegeben wird, der Krümmerdruck des Motors reduziert (abgepumpt). Dies wird durchgeführt, bevor Kraftstoff und Zündfunke (Zündung) freigegeben werden, und sorgt für einen sanften Start. Dies reduziert auch das anfängliche Ausgangsdrehmoment des Motors, wenn er aktiviert wird. Der Krümmerdruck wird reduziert, bevor der Motor aktiviert wird.
  • In Schritt 610 kann das Drehmomentanforderungssignal empfangen oder erzeugt werden. Das Drehmomentanforderungssignal kann von einem Modul des ECM empfangen werden und einem gewünschten Ausgangsdrehmoment des Motor/Antriebsstrangs sprechen, wenn ein Autostart initialisiert wird. Das gewünschte Ausgangsdrehmoment des Motors/Antriebsstrangs kann zum Beispiel gleich dem Drehmoment des Motors bei minimalem Luftstrom und minimalem Zündfunken (verzögerter Zündzeitpunkt) sein, während ohne Fehlzündung richtig verbrannt wird. In Schritt 612 kann das ECM basierend auf dem Drehmomentanforderungssignal ein Ausgangsdrehmoment eines Motors/Antriebsstrangs berechnen.
  • In Schritt 614 positioniert das ECM eine Drossel basierend auf den gewünschten und/oder berechneten vorhergesagten Drehmoment zum Minimieren einer Drosselfläche. Während man sich in dem ersten und zweiten Motordrehzahl-Steuerungsmodus befindet, wird der Luftstrom zum Motor durch das ECM gesteuert. Das ECM kann einen Luftstrom steuern und ein angefordertes Drehmoment in eine Drosselstellung umwandeln. Der Luftstrom kann wie bezüglich der Ausführungsformen der 13 und 14 beschrieben gesteuert werden. Das Steuern eines Luftstroms minimiert das Verbrennungsdrehmoment, wenn ein Zündfunke freigegeben wird. Das ECM kann eine Drosselstellung basierend auf einem Anlass- bzw. Kurbel-Zylinderereignis (engl. cranking cylinder event) und einer Kühlmitteltemperatur des Motors wie oben bezüglich der Ausführungsformen der 6 und 7 beschrieben steuern. Die Drosselfläche wird erhöht, wenn die Motordrehzahl erhöht wird.
  • In Schritt 616 wird das EM-Drehmoment auf einen vorbestimmten Pegel erhöht, um Reibung und Pumpdrücke des Motors zu überwinden und die Getriebeeingangslast zu unterstützen. Dies ist durch Abschnitt 609 des EM-Drehmomentsignals dargestellt. Das EM-Drehmoment wird eingestellt, um eine Drehzahl des Motors basierend auf dem Leerlaufdrehzahlsignal und dem Getriebelastsignal zu erhöhen. Diese Einstellung kann wie bezüglich der Ausführungsform von 12 beschrieben durchgeführt werden. Die Zunahme der Motordrehzahl ist durch Abschnitt 611 des RPM-Signals dargestellt.
  • Das HCM fährt basierend auf einem Signal für eine gewünschte Leerlaufdrehzahl und einem Signal für eine erwartete Drehmomentlast oder Getriebelast von dem ECM die EM-Leistung hoch. Das EM-Drehmoment kann reduziert werden, während die Motordrehzahl hochfährt, weil weniger Trägheit zu überwinden ist. Dies ist durch Abschnitt 613 des EM-Drehmomentsignals dargestellt. Das HCM stellt das EM-Drehmoment ein, um eine Drehzahl des Motors basierend auf dem Leerlaufdrehzahlsignal und dem Getriebelastsignal zu erhöhen. Diese Einstellung kann wie bezüglich der Ausführungsform von 12 beschrieben durchgeführt werden.
  • In Schritt 618 kann das HCM oder das ECM eine erzeugte Drehmomentanforderung wie durch das Signal für ein gewünschtes Kurbelwellen-Ausgangsdrehmoment bei Abschnitt 615 gezeigt erhöhen. Dies kann auf eine Gaspedalanforderung des Fahrers gestützt werden. Das gewünschte Kurbelwellen-Ausgangsdrehmoment wird auf einen von der Steuerung des Fahrverhaltens gewünschten Drehmomentpegel für eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Motordrehzahl und eine Gaspedalstellung gestützt. Das HCM oder das ECM kann die WOM-Drehmomentanforderung von einem Motorreibungs-Drehmomentpegel zum gewünschten Pegel eines Kurbelwellen-Ausgangsdrehmoments entsprechend der Gaspedalanforderung des Fahrers fahren. Das EM-Drehmoment liefert die Differenz zwischen dem gewünschten Kurbelwellen-Drehmomentpegel und der WOM-Drehmomentabgabe.
  • In Schritt 620 wird Kraftstoff zum Motor freigegeben. Schritt 616 kann zur gleichen Zeit oder während der gleichen Zeitperiode wie Schritt 614 durchgeführt werden. Kraftstoffeinspritzer können ohne Verzögerungen zwischen Einspritzern sequentiell freigegeben werden. In Schritt 622 kann das ECM einen Zündfunken des Motors verzögern, um das Verbrennungsdrehmoment zu minimieren, wenn der Motorkraftstoff zunächst freigegeben wird. Schritt 622 kann vor Schritt 620 durchgeführt werden.
  • In Schritt 624 werden ein Moduswechsel und eine Übergabe durchgeführt. Statt eine Steuerung der Motordrehzahl im Leerlauf zwischen dem HCM und dem ECM überzuführen, findet eine Übergabe von der Leerlaufdrehzahlsteuerung des HCM zu einem Modus einer ECM-Drehmomentanforderung des Fahrers statt. Das HCM transferiert eine Steuerung der Motordrehzahl von dem HCM auf das ECM. Dieser Transfer findet an einem Punkt statt, an welchem die Motordrehzahl auf einen Punkt erhöht wurde, wo das Getriebespiel in Eingriff gebracht wurde und ein Stoß bzw. Schlag (engl. bump) vermieden wird. Das ECM stellt das vom Fahrzeugbediener angeforderte Drehmoment basierend auf einem Null-Pedaldrehmoment (ZPT), einer Gaspedalinterpretation und einer aktuellen Motordrehzahl ein. Der Transfer (Wechsel) der ECM-Steuerung von einem Autostart zu einem Modus einer ECM-Drehmomentanforderung durch den Fahrer (nominaler Modus) kann durch ein ECSR durchgeführt werden, das in einen Zustand ohne Anforderung übergeht, basierend auf einer Anzeige Kraftstoff freigeben und aggressiver Modus. Mit anderen Worten schalten das HCM und das ECM von einem Betrieb in einem Modus zur Leerlaufdrehzahlsteuerung, der durch das HCM gesteuert wird, zu einem Modus für eine ECM-Drehmomentanforderung durch den Fahrer um, der durch das ECM gesteuert wird. Die Motordrehzahl kann über die Leerlaufdrehzahl in dem Modus für eine ECM-Drehmomentanforderung durch den Fahrer zunehmen.
  • Wenn der Transfer stattfindet, kann ein Eingangs- und Kupplungsdrehzahl-Steuerungsmodul (ICSR), wie oben beschrieben, einen EM-Drehmomentfehler bestimmen. Nach dem Übergang kann das ICSR den EM-Drehmomentfehler auf Null fahren. Dies wird über das mittels eines TRAR-Befehls vorhergesagte Elektromotor-Drehmoment kommuniziert. Dies ermöglicht, dass das Steuerungssystem etwaige Variationen von Start zu Start lernt. Dies verhindert eine abrupte Erhöhung oder Verringerung bei Stellgliedeinstellung, wenn zu einer ECM-Motordrehzahlsteuerung übergegangen wird. Das ICSR liefert einen Regelkreis, der den EM-Drehmomentfehler auf Null reduziert, was das mittels eines TRAR-Befehls vorhergesagte Elektromotor-Drehmoment ändert. Während sich das mittels eines TRAR-Befehls vorhergesagte Elektromotor-Drehmoment ändert, stellt das ECM dementsprechend das WOM-Drehmoment ein. Dies kann unter Verwendung von und/oder basierend auf einem kalibrierbaren Zeitgeber, einer kalibrierbaren Motordrehzahl und/oder Schwellen für eine EM-Drehmomentabweichung durchgeführt werden.
  • In Schritt 626 verstellt das ECM eine Zündung in Richtung Früh und erhöht einen Kraftstoff, der an den Motor geliefert wird. Dies kann stattfinden, wenn der Motor aktiviert wird. Dies ist durch Abschnitt 619 des Zündfunkensignals und Abschnitt 621 des Kraftstoffsignals dargestellt. Bei einem Dieselmotor wird die Kraftstoffmasse gesteuert. Die Einstellung in diesen schnellen Stellgliedern (Zündfunken- und Kraftstoffstellglieder) kann auf das Signal für ein gewünschtes WOM-Ausgangsdrehmoment gestützt werden.
  • In Schritt 628 erhöht das HCM das EM-Drehmoment, wie durch Sektion 623 dargestellt ist. Dies erreicht das Ausgangssignal für ein gewünschtes Kurbelwellen-Drehmoment unter Verwendung der mit 12 verbundenen Beziehung (EM-Drehmoment gleich Kurbelwellen-Drehmoment minus WOM-Drehmoment). In Schritt 630 kann das ECM ein Verbrennungsdrehmoment des Motors und/oder WOM-Drehmoment erhöhen, sodass es zu dem gewünschten Kurbelwellen-Ausgangsdrehmoment passt. Die Erhöhung des WOM-Drehmoments ist durch Abschnitt 625 des WOM-Signals dargestellt und kann durch das HCM befohlen werden.
  • In Schritt 632 fährt das HCM das EM-Drehmoment herunter, wie durch Abschnitt 627 dargestellt ist. Das HCM kann das EM-Drehmoment basierend auf der Differenz zwischen dem gewünschten Kurbelwellen-Drehmoment und dem WOM-Drehmoment herunterfahren. Wenn die Differenz zunimmt, wird das EM-Drehmoment verringert. Der EM kann in einem normalen Fahrzeugbediener-Interpretationsmodus sein. Der EM wird verwendet, um die vom ECM befohlene Drehmomentanforderung zu liefern, während die WOM-Drehmomentabgabe des Motors zunimmt und unterhalb des gewünschten Kurbelwellen-Ausgangsdrehmoments liegt. Das ECM kann in dem normalen Fahrzeugbediener-Interpretationsmodus zu arbeiten beginnen, wenn das ESSR-Signal anzeigt, dass Kraftstoff freigegeben ist.
  • In Schritt 634 wird das EM-Drehmoment bei ungefähr 0 Newtonmeter (Nm) gehalten. In Schritt 636 kann das EM-Drehmoment erhöht oder auf einen EM-Drehmomentpegel gefahren werden, um einen Ladungszustand (SOC) einer Leistungsquelle oder einer oder mehrerer Batterien auszugleichen. Schritt 636 kann durchgeführt werden, nachdem das WOM-Drehmoment stabil ist. Ein Zeitgeber kann verwendet werden, um sicherzustellen, dass der ECM-Krümmer/Luftstrom bei einem Pegel liegt, der die Fahreranforderung liefert, und um sicherzustellen, dass alle Zylinder mit Kraftstoff befüllt wurden. Das Verfahren kann bei Schritt 638 enden.
  • Die oben beschriebenen Schritte sollen veranschaulichende Beispiele sein; die Schritte können in Abhängigkeit von der Anwendung sequentiell, synchron, simultan, kontinuierlich, während überlappender Zeitperioden oder in verschiedener Reihenfolge ausgeführt werden.
  • Bezug nehmend nun auf 10 ist ein Diagramm dargestellt, das Drehmomente des Motor/Antriebsstrangs für ein BAS-System zeigt. Das WOM-Drehmoment Te ist das Drehmoment, das an der Kurbelwelle aus einem Zylinderdruck, Reibung und motorgetriebenen Zusatzgeräten (Servolenkung, Klimaanlage, Wasserpumpe, Kühlgebläse, Lader etc.) erzeugt wird, enthält aber nicht das EM-Drehmoment oder BAS-Drehmoment. Das WOM-Drehmoment Te plus das an die Kurbelwelle angelegte EM-Drehmoment TmACS (Elektromotordrehmoment skaliert) ist gleich dem Kurbelwellen-Drehmoment TCS, wie durch Gleichung 1 dargestellt ist. TCS = Te + TmACS (1)
  • Das an die Kurbelwelle angelegte EM-Drehmoment TmACS ist gleich dem EM-Drehmoment Tm, multipliziert mit einem Riemenscheibenverhältnis für ein BAS-System, wie durch Gleichung 2 dargestellt ist. TmACS = Tm·Riemenscheibenverhältnis (2)
  • Die Gaspedalstellung und Bremspedalstellung (sowie mehrere andere Eingaben) bestimmen das gewünschte Kurbelwellen-Ausgangsdrehmoment oder einen Kurbelwellen-Drehmomentbefehl TCSCmnd. Ein HCM kann das geeignete Verfahren zum Erreichen des Kurbelwellen-Drehmomentbefehls TCSCmnd bestimmen und erzeugt eine WOM-Drehmomentanforderung (Befehl) TeCmnd und einen EM-Drehmomentbefehl TmCmnd, wie durch Gleichung 3 vorgesehen ist, wobei TeActual das tatsächliche WOM-Drehmoment ist. Die WOM-Drehmomentanforderung TeCmnd wird an das ECM geliefert, und darauf basierend wird das tatsächliche WOM-Drehmoment TeActual geliefert. Dies kompensiert einen vorübergehenden bzw. instationären Motordrehmomentfehler. Gleichung 3 kann verwendet werden, wenn man sich in einem Motordrehmoment-Steuerungsmodus befindet.
  • Figure DE102009037191B4_0002
  • Gleichung 4 kann verwendet werden, wenn man sich in einem Motordrehzahl-Steuerungsmodus oder einem Kraftstoffverbrauch-Modus befindet. In diesem Modus ist der EM-Drehmomentbefehl TmCmnd gleich dem Kurbelwellen-Drehmomentbefehl TCSCmnd minus der WOM-Drehmomentbefehl TeCmnd.
  • Figure DE102009037191B4_0003
  • In einem Autostart- oder Autostopp-Aktivmodus (ESSR-Übersteuerungsmodus) kann Gleichung 5 verwendet werden, um den EM-Drehmomentbefehl TmCmnd zu erzeugen.
  • Figure DE102009037191B4_0004
  • TCSLoadEstHTDR ist die geschätzte Kurbelwellenlast, die durch ein HTDR bestimmt wird (kombiniertes Motor- und Elektromotor-Drehmoment, das an die Kurbelwelle angelegt wird, um die Getriebelast zu unterstützen), TeEstESSR ist das durch ein ESSR abgeschätzte Motordrehmoment, Je ist eine Motorträgheit (kombinierte Motor- und Elektromotorträgheit bezüglich der Kurbelwelle), N ist die Motordrehzahl, N .eESSR ist eine Motorbeschleunigung, die durch das ESSR bestimmt wird, TCLICSR ist ein Drehmomentbefehl von einem Drehzahl-Steuerungsmodul mit Regelkreis oder einem ICSR, der erzeugt wird, um eine gewünschte Motordrehzahl beizubehalten.
  • Während eines Autostarts oder Autostopps repräsentiert der Kurbelwellen-Drehmomentbefehl von dem ECM die Drehmomentwandlerlast bei der gewünschten Leerlaufdrehzahl. Das HTDR modifiziert dieses Signal als Funktion der Motordrehzahl, sodass es Null ist, wenn der Motor gestoppt ist. Das resultierende Signal ist eine Schätzung der Drehmomentwandlerlast.
  • Wenn ein Autostart oder ein Autostopp aktiv ist, modifiziert das ESSR die Motordrehmomentschätzung, indem eine Schleppmomentkalibrierung subtrahiert wird. Das Schleppmoment ist eine Korrektur bei niedriger Drehzahl für das Motordrehmomentmodell. Das ESSR berechnet den Motordrehmomentbefehl, der von dem ICSR genutzt wird, und den Motorbeschleunigungsbefehl, der vom HTDR verwendet wird.
  • Während eines Autostarts oder Autostopps wird eine durch den ICSR vorgesehene Elektromotor-Drehzahlsteuerung mittels Regelkreis freigegeben. Wenn von einem Autostart zum normalen Betrieb übergegangen wird, wird der Regelkreisterm des Regelkreises auf Null gefahren. Der Elektromotor-Drehmomentbefehl wird auf die Drehmomentkapazitäten des Elektromotors, Batterieleistungsgrenzen, Steuerungsgrenzen und Stromgrenzen.
  • Bezug nehmend nun auf 11 ist ein Diagramm dargestellt, das eine Bestimmung eines Elektromotor-Drehmoments veranschaulicht. Das Diagramm offenbart ein HCM 700 und ein ECM 702. Das HCM 700 empfängt ECM-Ausgaben wie zum Beispiel einen Kurbelwellen-Drehmomentbefehl 704, ein Signal 706 für ein tatsächliches Motordrehmoment (tatsächliches WOM-Drehmoment), einen Leerlaufdrehzahlbefehl 708, ein Motordrehzahlsignal 710 und einen Befehl 712 für ein vorhergesagtes Kurbelwellen-Drehmoment und erzeugt ECM-Eingaben. Die ECM-Eingaben umfassen eine Anforderung 714 für ein Delta-Achsdrehmoment zur Bremsunterstützung, ein Signal 716 für ein tatsächliches Elektromotor-Drehmoment an einer Kurbelwelle, ein Signal 718 für ein vorhergesagtes Elektromotor-Drehmoment an einer Kurbelwelle, einen Befehl 720 für ein vorhergesagtes Motordrehmoment, einen Befehl 722 für ein aktuelles Motordrehmoment, ein Signal 724 für den Motordrehmoment-Antworttyp und ein Signal 726 für einen Motorstart/-stoppmodus. Das HCM 700 empfängt auch ein Bremspedalstellungssignal 728 von einem Bremspedalstellungssensor 729. Das ECM 702 empfängt ebenfalls ein Gaspedalstellungssignal 730 von einem Gaspedalstellungssensor 731.
  • Das HCM 700 enthält ein Bremsunterstützungsmodul 732, ein Leerlauflastskalar-Modul 734, ein Zugkraft- bzw. Schleppmoment-Modul 736, ein Startprofil-Berechnungsmodul 738, ein Drehzahl-Steuerungsmodul 739, ein Motordrehmoment-Modul 740 und ein Motorstart-Steuerungsmodul 742. Das Bremsunterstützungsmodul 732 erzeugt basierend auf dem Bremspedalstellungssignal 728 die Anforderung 714 für ein Delta-Achsdrehmoment zur Bremsunterstützung.
  • Der Leerlaufdrehzahlbefehl 708 wird an das Schleppmoment-Modul 736 und das Startprofil-Berechnungsmodul 738 geliefert. Das Schleppmoment-Modul 736 bestimmt ein Schleppmoment 750 basierend auf dem Motordrehzahlsignal 710 und einer Tabelle für Schleppmomente. Das Schleppmoment 750 wird von dem Signal 706 für ein tatsächliches Motordrehmoment durch eine erste Summiereinrichtung 752 subtrahiert, um eine Motordrehmomentschätzung 754 zu erzeugen. Das Motordrehzahlsignal 710 wird über einen Teiler 756 durch das Leerlaufdrehzahl-Befehlssignal 708 geteilt, um einen Leerlaufdrehzahl-Teilwert 758 zu erzeugen.
  • Das Leerlauflastskalar-Modul 734 erzeugt ein Leerlauflastskalar 760 basierend auf dem Leerlaufdrehzahl-Teilwert 758 und einer Tabelle für Leerlauflastskalare. Das Leerlauflastskalar 760 wird über einen Multiplizierer 761 mit dem Kurbelwellen-Drehmomentbefehl 704 multipliziert, um eine Schätzung 762 für eine Drehmomentwandlerlast zu erzeugen.
  • Das Startprofil-Berechnungsmodul 738 erzeugt einen Motordrehmomentbefehl 764 basierend auf dem Leerlaufdrehzahlbefehl 708. Die Ableitung des Motordrehzahlbefehls 764 wird durch ein Ableitungsmodul 766 bestimmt, um einen Motorbeschleunigungsbefehl 768 zu erzeugen. Der Motorbeschleunigungsbefehl 768 wird über einen Multiplizierer 770 mit der Motorträgheit Je multipliziert, und das Ergebnis wird an eine zweite Summiereinrichtung 772 geliefert.
  • Die zweite Summiereinrichtung 772 subtrahiert die Motordrehmomentschätzung 754 von der Summe der Schätzung 762 für eine Drehmomentwandlerlast und des multiplizierten Ergebnisses des Motorbeschleunigungsbefehls und der Motorträgheit Je 774. Das summierte Ergebnis 776 von der zweiten Summiereinrichtung 772 wird über einen Teiler 778 durch das Riemenscheibenverhältnis rp geteilt, um ein Elektromotor-Drehmoment 780 bei offenem Regelkreis zu erzeugen.
  • Die Motordrehzahl 710 wird von dem Motordrehzahlbefehl 764 über eine dritte Summiereinrichtung 790 subtrahiert. Das summierte Ergebnis 792 der dritten Summiereinrichtung wird durch das Drehzahl-Steuerungsmodul 739 verwendet, um ein Elektromotor-Drehmoment 794 bei geschlossenem Regelkreis zu erzeugen. Das Elektromotor-Drehmoment 780 bei offenem Regelkreis und das Elektromotor-Drehmoment 794 bei geschlossenem Regelkreis werden durch eine vierte Summiereinrichtung 796 summiert, um einen Elektromotor-Drehmomentbefehl 798 zu erzeugen. Ein Elektromotor-Drehmomentmodul 800 erzeugt ein Signal 802 für ein tatsächliches Elektromotor-Drehmoment basierend auf dem Befehl 798 für ein Elektromotor-Drehmoment. Das Signal 802 für ein tatsächliches Elektromotor-Drehmoment wird mit dem Riemenscheibenverhältnis rp multipliziert, um das tatsächliche Elektromotor-Drehmoment beim Kurbelwellensignal 716 über ein erstes Riemenscheibenverhältnis-Modul 804 zu erzeugen.
  • Das Elektromotor-Drehmoment 794 bei geschlossenem Regelkreis wird über ein zweites Riemenscheibenverhältnis-Modul 810 mit dem Riemenscheibenverhältnis rp multipliziert, um das vorhergesagte Elektromotor-Drehmoment beim Kurbelwellensignal 718 zu erzeugen. Das Modul 740 für ein Motordrehmoment erzeugt basierend auf dem Befehl 712 für ein vorhergesagtes Kurbelwellendrehmoment einen Befehl 812 für ein gewünschtes Motordrehmoment. Der Befehl 812 für ein gewünschtes Motordrehmoment und der Befehl 712 für das vorhergesagte Kurbelwellendrehmoment entsprechen einer Drehmomentwandlerlast bei einer gewünschten Leerlaufdrehzahl.
  • Das Motorstart-Steuerungsmodul 742 erzeugt den Befehl 720 für ein vorhergesagtes Motordrehmoment, den Befehl 722 für ein aktuelles Motordrehmoment, das Signal 724 für den Motordrehmoment-Ansprechtyp und das Signal 726 für den Motor-Start/Stopp-Modus auf der Basis des Befehls 812 für ein gewünschtes Motordrehmoment.
  • Bezug nehmend auf 12 ist ein Funktionsblockdiagramm dargestellt, das eine Drosselstellungsteuerung veranschaulicht. Mit Verweis auf 1 können das Hauptsteuerungsmodul 51, das ECM 54 und/oder das HCM 56 (bezeichnet als 900) ein Motorstart-Modul 902, ein Modul 904 zur Bestimmung von Luftstrom zu Drehmoment, ein Systemdrehmoment-Steuerungsmodul 906, ein Modul 908 zur Bestimmung von Drehmoment zu Luftstrom (das die inverse Lösung des Moduls zur Bestimmung von Luftstrom zu Drehmoment enthalten kann) und ein Modul 910 zur Bestimmung der Drosselstellung enthalten.
  • Das Motorstart-Modul 902 kann mit dem Modul 904 zur Bestimmung von Luftstrom zu Drehmoment in Verbindung stehen und ein Signal dorthin liefern, das einen anfänglichen gewünschten Luftstromwert (MAFDES_i) für eine Motorstartbedingung liefern kann. Das Motorstart-Modul 902 kann MAFDES_i basierend auf einer Reihe von Parametern bestimmen, die eine Motorkühlmitteltemperatur, eine Motorlaufzeit und einen barometrischen Druck wie unten diskutiert einschließen. Das Motorstart-Modul 902 kann MAFDES_i zu vorbestimmten Zeitschritten während eines Motoranlassens beim Starten bzw. Anspringen bestimmen. Wenn der Motor vom Anlassen zum Leerlauf übergeht, kann das Motorstart-Modul 902 ein Signal an das Modul 904 zur Bestimmung von Luftstrom zu Drehmoment liefern, das einen aktuellen MAFDES_i angibt.
  • Das Modul 904 zur Bestimmung von Luftstrom zu Drehmoment kann mit dem Systemdrehmoment-Steuerungsmodul 906 in Verbindung stehen und ein Signal dorthin liefern, das auf der Basis eines MAFDES_i von dem Motorstart-Modul 902 einen minimalen Drehmomentpegel (TMIN) für den Motor anzeigt. Das Modul 904 zur Bestimmung von Luftstrom zu Drehmoment kann den Wert des minimalen Drehmomentpegels TMIN entsprechend MAFDES_i über eine Berechnung bestimmen. MAFDES_i kann in einen Luft-pro-Zylinder-Wert (APC) umgewandelt und zur Berechnung weitergeleitet werden. Die Berechnung kann ein Drehmomentmodell wie zum Beispiel ein APC-Drehmomentmodell einschließen, das in der US 2008/0 121 211 A1 offenbart ist.
  • Der minimale Drehmomentpegel TMIN wird an das Systemdrehmoment-Steuerungsmodul 906 geliefert und kann als ein minimaler Drehmomentpegel für den Betrieb des Motors während eines Fahrzeugbetriebs verwendet werden. Konkreter kann TMIN für eine Drehmomentregulierung des Motors genutzt werden. Das Systemdrehmoment-Steuerungsmodul 906 kann einen minimalen Drehmomentpegel für eine Motorleerlaufsteuerung einstellen. Das Systemdrehmoment-Steuerungsmodul 906 kann ferner ein Drehmoment-Schiedssystem wie zum Beispiel das System enthalten, das in der US 2008/0 208 420 A1 offenbart ist. Das Systemdrehmoment-Steuerungsmodul 906 kann im Wesentlichen Fahrzeugdrehmomentanforderungen auf der Basis des minimalen Drehmomentpegels steuern, der notwendig ist, um unerwünschte Bedingungen wie zum Beispiel ein Motorabwürgen oder Fehlzündung zu verhindern.
  • Ein eingestellter Drehmomentpegel (TADJ) von dem Systemdrehmoment-Steuerungsmodul 906 kann dann zu dem Modul 908 zur Bestimmung von Drehmoment zu Luftstrom weitergeleitet werden. Der eingestellte Drehmomentpegel TADJ, der von dem Systemdrehmoment-Steuerungsmodul 906 geliefert wird, kann im Wesentlichen ähnlich TMIN sein, der von dem Modul 904 zur Bestimmung von Luftstrom zu Drehmoment geliefert wird. Das Systemdrehmoment-Steuerungsmodul 906 kann jedoch zusätzlich Drehmomentanforderungen des Fahrers berücksichtigen. Zum Beispiel kann die Stellung eines Gaspedals durch einen Gaspedalsensor an das Systemdrehmoment-Steuerungsmodul 906 geliefert werden. Für einen Start mit Schlüssel ist dann, wenn die Gaspedalstellung Null ist, der eingestellte Drehmomentpegel TADJ gleich TMIN. Für einen Autostart kann eine Drehmomenteinstellung nicht durchgeführt werden, und TMIN für eine Startfähigkeit wird an das Modul 908 zur Bestimmung von Drehmoment zu Luftstrom geliefert.
  • Während der Bestimmung von MAFDES_i von dem Motorstart-Modul 902 kann die Gaspedalstellung auf eine Nullstellung initialisiert werden, die einem nicht betätigten Gaspedal entspricht. Eine Initialisierung der Gaspedalstellung kann im Wesentlichen für eine Eliminierung einer ”Totpedal”-Bedingung sorgen. Eine ”Totpedal”-Bedingung kann im Wesentlichen als eine Verschiebung eines Gaspedals ohne entsprechende Vergrößerung der Drosselfläche gekennzeichnet werden. Als solche kann die Nullpedalstellung einer Stellung einer Drossel entsprechen, die TADJ mit dem Gaspedal in einer nicht betätigten Stellung entspricht. Falls ein Nutzer auf das Gaspedal tritt, wird daher eine Drehmomentanforderung beim Systemdrehmoment-Steuerungsmodul 906 erzeugt. Diese Anforderung wird zum Modul 908 zur Bestimmung von Drehmoment zu Luftstrom weitergeleitet, wo ein endgültiger gewünschter Motorluftstrom (MAFDES_f) bestimmt wird.
  • MAFDES_f kann in ähnlicher Weise zu derjenigen bestimmt werden, die oben bezüglich der TMIN-Bestimmung bei dem Modul 904 zur Bestimmung von Luftstrom zu Drehmoment beschrieben wurde. Die Berechnung kann ein Drehmomentmodell enthalten, wie zum Beispiel ein inverses APC-Drehmomentmodell, wie es in der US 2008/0 121 211 A1 offenbart ist. Wie oben angegeben wurde, kann der MAFDES_f, der durch das Modul 908 zur Bestimmung von Drehmoment zu Luftstrom bestimmt wurde, im Wesentlichen gleich MAFDES_i von dem Motorstart-Modul 902 sein, der durch etwaige weitere Drehmomentanforderungen von dem Systemdrehmoment-Steuerungsmodul 906 eingestellt wird. MAFDES_f kann dann verwendet werden, um eine Drosselfläche zum Starten des Motors einzustellen.
  • Konkreter kann das Modul 908 zur Bestimmung von Drehmoment zu Luftstrom ein Signal an das Drosselmodul 910 zur Bestimmung der Drosselstellung liefern, das MAFDES_f anzeigt. Das Modul 910 zur Bestimmung der Drosselstellung kann die gewünschte Drosselfläche (ATHRDES) bestimmen, das mit MAFDES_f verbunden ist. ATHRDES kann bestimmt werden basierend auf einer Stromdichte, die mit Atmosphärenbedingungen und MAFDES_f verbunden ist. So werden variierende atmosphärische Bedingungen automatisch berücksichtigt. ATHRDES kann wie folgt bestimmt werden:
    Figure DE102009037191B4_0005
  • R ist die universelle Gaskonstante, und Φ basiert gemäß den folgenden Beziehungen auf PR:
    Figure DE102009037191B4_0006
  • PR ist im Wesentlichen bestimmt als das Verhältnis zwischen MAP und PBARO. PBARO kann mit einem barometrischen Drucksensor direkt gemessen werden oder unter Verwendung anderer bekannter Parameter berechnet werden. PCRITICAL ist definiert als das Druckverhältnis, bei dem die Geschwindigkeit der an der Drossel vorbeiströmenden Luft gleich der Schallgeschwindigkeit ist. Diese Bedingung wird blockierte oder kritische Strömung genannt. Das kritische Druckverhältnis ist bestimmt durch:
    Figure DE102009037191B4_0007
  • γ ist gleich dem Verhältnis der spezifischen Wärme von Luft und kann von etwa 1,3 bis etwa 1,4 reichen. Somit sorgt die vorliegende Erfindung für eine genaue Drehmomentsteuerung unter sich ändernden Umgebungsbedingungen durch Berücksichtigung des Druckverhältnisses PR.
  • Bezug nehmend nun auf 14 wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Drosselfläche dargestellt. Das Verfahren stellt eine Steuerungslogik für ein luftstromgestütztes Kurbel-Drosselsteuerungssystem dar. Das Verfahren bestimmt eine Luftstromrate, um einen stabilen Start- und Leerlaufzustand für einen Motor zu liefern. Die Luftstromrate kann verwendet werden, um minimale Drehmomentpegel für einen Motorbetrieb sowie eine Drosselfläche für einen Motorstart einzustellen. Das Verfahren kann bei Schritt 920 beginnen.
  • In Schritt 922 werden Motorbetriebsparameter bestimmt. Motorbetriebsparameter können eine Motorkühlmitteltemperatur, Motorlaufzeit und einen barometrischen Druck einschließen. In Schritt 924 wird ein anfänglicher gewünschter Motorluftstrom MAFDES_i bestimmt.
  • Der anfängliche gewünschte Motorluftstrom MAFDES_i kann basierend auf einer vorbestimmten Nachschlagetabelle als Funktion der bestimmten Motorbetriebsparameter bestimmt werden. Der anfängliche gewünschte Motorluftstrom MAFDES_i kann im Wesentlichen mit einem Luftstrom verbunden sein, der für eine Motoranlass- oder -startbedingung wünschenswert ist.
  • In Schritt 926 wird ein Drehmomentwert bestimmt. Der Drehmomentwert kann basierend auf dem anfänglichen gewünschten Motorluftstrom MAFDES_i bestimmt werden. Der Drehmomentwert kann bestimmt werden, wie oben bezüglich des Moduls 904 zur Bestimmung von Luftstrom zu Drehmoment angegeben wurde.
  • In Schritt 928 kann ein Systemdrehmoment-Minimum (TMIN) eingestellt werden. Das Drehmoment-Minimum TMIN des Systems kann wie oben bezüglich des Systemdrehmoment-Steuerungsmoduls 906 angegeben eingestellt werden. Zusätzliche Drehmomentanforderungen von einem Nutzer wie zum Beispiel eine Gaspedalbetätigung können berücksichtigt werden. Der Drehmomentwert des Schritts 926 kann basierend auf zusätzlichen Drehmomentanforderungen des Nutzers modifiziert werden, um eine eingestellte Drehmomentanforderung (TADJ) zu erzeugen.
  • In Schritt 930 wird ein endgültiger gewünschter Luftstrom (MAFDES_f) basierend auf der eingestellten Drehmomentanforderung TADJ bestimmt. Der endgültige gewünschte Luftstrom MAFDES_f kann unter Verwendung der inversen Drehmomentberechnung bestimmt werden, wie oben in Bezug auf das Modul 908 zur Bestimmung von Drehmoment zu Luftstrom angegeben wurde.
  • In Schritt 932 wird eine gewünschte Drosselfläche (ATHRDES) bestimmt. Die gewünschte Drosselfläche ATHRDES kann basierend auf dem endgültigen gewünschten Luftstrom MAFDES_f und wie oben bezüglich des Moduls 910 zur Bestimmung der Drosselstellung angegeben bestimmt werden. Wie oben angegeben wurde, kann die gewünschte Drosselfläche ATHRDES eine Ansauglufttemperatur, einen barometrischen Druck in Bezug auf MAP sowie den endgültigen gewünschten Luftstrom MAFDES_f berücksichtigen.
  • In Schritt 934 wird ein Motorbetrieb ausgewertet. Wenn der Motor noch in einem Startmodus läuft, kehrt die Steuerung zu Schritt 922 zurück. Der Motor kann nach Abschluss des Startmodus in einen Leerlaufzustand übergehen. Wenn der Motor nicht mehr in dem Startmodus ist (das heißt der Motor in den Leerlaufzustand übergegangen ist), kann eine Steuerung bei Schritt 936 enden. Die letzten Werte, die für Systemdrehmoment-Minima, gewünschten Luftstrom und gewünschte Drosselfläche durch Schritte 926, 930 bzw. 932 erzeugt wurden, können genutzt werden, um vom Startmodus des Motors zu einem Leerlaufmodus des Motors überzugehen.
  • Die oben beschriebenen Schritte sollen veranschaulichende Beispiele sein; die Schritte können in Abhängigkeit von der Anwendung sequentiell, synchron, simultan, kontinuierlich, während überlappender Zeitperioden oder in verschiedener Reihenfolge durchgeführt werden.
  • Die obigen Ausführungsformen ermöglichen, dass ein Fahrzeug ein ähnliches Leistungsansprechverhalten auf Antipp-Ereignisse für einen Autostart wie für Antipp-Ereignisse, die sich nicht auf einen Autostart beziehen, liefern. Mit anderen Worten wird ähnliches Ansprechverhalten eines Fahrzeugs geschaffen, wenn es im Leerlauf ist und ein Bediener des Fahrzeugs ein Gaspedal betätigt, ungeachtet davon, ob das Fahrzeug in einem Autostartmodus oder einem Nicht-Autostartmodus ist. Die obigen Ausführungsformen liefern Autostarts ohne Rückgänge oder Hochdrehen der Motordrehzahl. Die obigen Ausführungsformen liefern ein sanftes Hochfahren der Motordrehzahl und ein entsprechendes Drehmomentansprechverhalten für normale, Sicherungs- und aggressive Modi. Die obigen Ausführungsformen minimieren auch Emissionen, die während eines Autostarts erzeugt werden, indem normale Betriebsbereiche für Kraftstoff und Zündung beibehalten werden. Eine Wiederverwendung des Systems mit starker Hybrid-Startfähigkeit ist vorgesehen.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Motor-Steuerungssystems, mit den Schritten: Empfangen eines Autostart-Befehlssignals; Reduzieren des Krümmerdrucks eines Motors (16) basierend auf dem Autostart-Befehlssignal, mit den Schritten: Empfangen eines Drehmomentanforderungssignals eines Motor-Steuerungsmoduls (54); und Berechnen eines Ausgangsdrehmoments des Motor/Antriebsstrangs; Erhöhen eines Drehmoments des Elektromotors (18) auf einen vorbestimmten Pegel, um Reibung und Pumpdrücke des Motors (16) zu überwinden; Reduzieren eines Drehmoments des Elektromotors (18) während eine aktuelle Drehzahl des Motors (16) hochgefahren und ein Getriebe (32) eingerückt werden; und Aktivieren und Erhöhen eines Verbrennungsdrehmoments des Motors (16), nachdem die aktuelle Drehzahl des Motors (16) innerhalb eines vorbestimmten Bereichs einer Leerlaufdrehzahl liegt und nachdem ein Krümmer-Absolutdruck des Motors (16) geringer als ein erster vorbestimmter Pegel ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduzieren des Krümmerdrucks des Motors (16) basierend auf dem Autostart-Befehlssignal ferner umfasst, dass das Drehmomentanforderungssignal des Motor-Steuerungsmoduls dem Drehmoment des Motors (16) bei einem minimalen Luftstrom und verzögertem Zündzeitpunkt, während ohne Fehlzündung korrekt verbrannt wird, entspricht, dass das Ausgangsdrehmoment des Motor/Antriebsstrangs basierend auf dem Drehmomentanforderungssignal des Motor-Steuerungsmoduls berechnet wird, und dass ein Luftstrom zum Motor (16) basierend auf dem Ausgangsdrehmoment des Motor/Antriebsstrangs gesteuert wird, und dass das Verfahren ferner umfasst, dass ein Kurbelwellen-Ausgangsdrehmoment-Signal erzeugt wird, nachdem das Drehmoment des Elektromotors (18) reduziert wurde, und dass das Drehmoment des Elektromotors (18) basierend auf dem Kurbelwellen-Ausgangsdrehmoment-Signal erhöht wird, um ein Kurbelwellen-Ausgangsdrehmoment zu erhöhen, nachdem das Drehmoment des Elektromotors (18) reduziert wurde und während das Verbrennungsdrehmoment des Motors (16) erhöht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Empfangen eines Autostart-Befehlssignals ein Empfangen eines Bremssignals, Empfangen eines Gaspedalsignals, Empfangen eines Klimaanlagen-Aktivierungssignals und/oder Empfangen eines Regenerierungssignals umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt: Verstellen einer Zündung in Richtung Spät nachdem der Krümmerdruck des Motors (16) reduziert wurde.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Reduzieren des Krümmerdrucks des Motors (16) ein Erhöhen des Drehmoments des Elektromotors (18) umfasst, um die aktuelle Drehzahl zu erhöhen.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Kraftstoff zum Motor (16) freigegeben wird, wenn die aktuelle Drehzahl des Motors (16) größer oder gleich einem zweiten vorbestimmten Pegel ist, und basierend auf einer Gaspedalstellung.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Motor-Steuerungssystem in einem sogenannten normalen Modus und in einem sogenannten aggressiven Modus arbeiten kann, wobei Kraftstoff zum Motor (16) in einem normalen Modus freigegeben wird, wenn der Krümmer-Absolutdruck des Motors (16) geringer als ein dritter vorbestimmter Pegel ist, und wobei Kraftstoff zum Motor (16) in einem aggressiven Modus freigegeben wird, wenn das Getriebe (32) eingerückt wird, basierend auf einer Drehzahl des Motors (16).
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Kraftstoff zum Motor (16) freigegeben wird, wenn der Motor (16) aktiviert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt: Transferieren einer Steuerung der aktuellen Drehzahl von einem Hybrid-Steuerungsmodul (56) zu dem Motor-Steuerungsmodul (54), wenn das Verbrennungsdrehmoment aktiviert wird und größer oder gleich einem zweiten vorbestimmten Pegel ist und/oder die aktuelle Drehzahl größer oder gleich einer Leerlaufdrehzahl ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Luftstrom zum Motor (16) durch ein Motor-Steuerungsmodul (54) gesteuert wird, wobei das Motor-Steuerungsmodul (54) den Krümmer-Absolutdruck reduziert, indem ein Luftstrom über eine Drossel (112, 116) auf einen vorbestimmten Luftstrompegel eingestellt wird, und dann das Motor-Steuerungsmodul (54) den Luftstrom über die Drossel (112, 116) einstellt, um eine angeforderte Drehmomentabgabe zu liefern.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt bei dem das Motor-Steuerungsmodul (54) von einem Leerlaufdrehzahl-Steuerungsmodus, der durch ein Hybrid-Steuerungsmodul (56) gesteuert wird, zu einem Modus für eine Drehmomentanforderung durch den Fahrer schaltet, der durch das Motor-Steuerungsmodul (54) gesteuert wird, basierend auf einem Gaspedalsignal.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Motor-Steuerungsmodul (54) ein Drehmoment eines Elektromotors (18) basierend auf einer Differenz zwischen einem Kurbelwellen-Drehmoment und einem WOM-Drehmoment steuert, wobei ein WOM-Drehmoment ein Verbrennungsdrehmoment des Motors (16) minus ein Bremsdrehmoment ohne ein angelegtes Drehmoment eines Elektromotors (18) ist.
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