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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Motorsteuersysteme und insbesondere ein aktives System zur Leerlauf- und Geschwindigkeitsregelung und Verfahren dafür.
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HINTERGRUND
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Die hierin vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient zu dem Zweck, den Kontext der Offenbarung allgemein darzustellen. Sowohl die Arbeit der derzeit genannten Erfinder, in dem Maß, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, als auch Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Einreichung nicht auf andere Weise als Stand der Technik gelten, sind weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende Offenbarung zugelassen.
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Verschiedene Motorsysteme können verwendet werden, um ein Fahrzeug zu beschleunigen und eine Fahrzeuggeschwindigkeit aufrecht zu erhalten. Jedes Motorsystem kann Energie verwenden, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Verbrennungsmotoren können chemische Energie aus Kraftstoffen, wie beispielsweise Benzin, Diesel oder Wasserstoff, verwenden. Elektromotoren können Elektrizitätsenergie aus einer Batteriequelle oder einer Leistungsquelle verwenden, die Brennstoffzellen umfassen kann. Ein Hybridsystem kann eine Kombination eines Verbrennungsmotors und eines Elektromotors verwenden.
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Das Motorsystem kann das Antriebsdrehmoment auf ein Antriebssystem übertragen, wenn das Motorsystem mit dem Antriebssystem koppelt wird. Das Antriebssystem kann ein Getriebe und/oder ein Antriebsrad umfassen. Bei jedem Motorsystem und bei jedem Antriebssystem kann Fahrzeugenergie durch Reibungsverluste, variierende Fahrbedingungen, wie beispielsweise Höhenänderungen, und das Fahrverhalten verloren gehen.
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Aus der
DE 602 07 886 T2 ist ein Motorsteuersystem bekannt, das eine Zielgeschwindigkeit eines Fahrzeugs basierend auf einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs und einer Gaspedaleingabe und/oder einer Geschwindigkeitsregelungseingabe ermittelt und ein Antriebssystem von einem Motorsystem des Fahrzeugs abkoppelt, wenn die Gaspedaleingabe kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, keine Forderung nach Kraftstoff vorliegt oder die Geschwindigkeit des Fahrzeugs oberhalb einer von einem Geschwindigkeitsregler gesetzten Geschwindigkeit liegt.
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Die
DE 10 2004 017 115 A1 beschreibt ein ähnliches Motorsteuersystem, bei dem abwechselnde Beschleunigungs- und Ausrollphasen für ein Fahrzeug vorgesehen sind, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs in einem Bereich einer Zielgeschwindigkeit zu halten.
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in der
DE 102 61 624 A1 ist ein Motorsteuersystem beschrieben, bei dem die Zielgeschwindigkeit bei aktiviertem Geschwindigkeitsregler anhand einer Gaspedaleingabe ermittelt wird, sobald die Gaspedaleingabe während einer vorbestimmten Dauer um weniger als einen vorbestimmten Betrag variiert.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Motorsteuersystem zu schaffen, das zur Verringerung des Energieverbrauchs eines Fahrzeugs die Zeitdauer maximiert, während der ein Motorsystem mit niedriger Drehzahl und niedrigem Antriebsdrehmoment betrieben wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Diese Aufgabe wird durch ein Motorsteuersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Ein Motorsteuersystem der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Zielgeschwindigkeitsmodul und ein Kopplungsmodul. Das Zielgeschwindigkeitsmodul ermittelt eine Zielgeschwindigkeit eines Fahrzeugs basierend auf einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs und einer Gaspedaleingabe und/oder einer Geschwindigkeitsregelungseingabe. Das Kopplungsmodul steuert die Kopplung eines Motorsystems und eines Antriebssystems des Fahrzeugs basierend auf der Geschwindigkeit und der Zielgeschwindigkeit. Das Motorsystem überträgt ein Drehmoment auf das Antriebssystem, wenn es angekoppelt ist, und es überträgt kein Drehmoment auf das Antriebssystem, wenn es abgekoppelt ist. Gemäß anderen Merkmalen umfasst das Motorsteuersystem ferner ein Drehmomentsteuermodul, das eine Drehmomentabgabe durch das Motorsystem basierend auf der Kopplung des Motorsystems und des Antriebssystems, der Geschwindigkeit und der Zielgeschwindigkeit steuert.
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Gemäß noch anderen Merkmalen koppelt das Kopplungsmodul das Motorsystem von dem Antriebssystem ab, und das Drehmomentsteuermodul verringert die Drehmomentabgabe durch das Motorsystem auf eine vorbestimmte Drehmomentabgabe, wenn sich die Geschwindigkeit um weniger als eine vorbestimmte Geschwindigkeit von der Zielgeschwindigkeit unterscheidet. Gemäß noch anderen Merkmalen koppelt das Kopplungsmodul das Motorsystem mit dem Antriebssystem, und das Drehmomentsteuermodul verringert die Drehmomentabgabe durch das Motorsystem, wenn die Geschwindigkeit um eine vorbestimmte Geschwindigkeit größer als die Zielgeschwindigkeit ist.
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Gemäß noch anderen Merkmalen koppelt das Kopplungsmodul das Motorsystem mit dem Antriebssystem, und das Drehmomentsteuermodul erhöht die Drehmomentabgabe durch das Motorsystem, wenn die Geschwindigkeit um eine vorbestimmte Geschwindigkeit kleiner als die Zielgeschwindigkeit ist. Gemäß noch anderen Merkmalen koppelt das Kopplungsmodul das Motorsystem von dem Antriebssystem ab, und das Drehmomentsteuermodul verringert die Drehmomentabgabe durch das Motorsystem auf eine vorbestimmte Drehmomentabgabe, wenn die Gaspedaleingabe kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
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Gemäß noch anderen Merkmalen steuert das Drehmomentsteuermodul die Drehmomentabgabe eines Verbrennungsmotors und/oder eines Elektromotors. Gemäß noch anderen Merkmalen steuert das Kopplungsmodul die Kopplung des Motorsystems und des Antriebssystems, indem das Einrücken einer Kupplung und/oder die Auswahl einer Neutralstellung eines Automatikgetriebes gesteuert werden.
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Gemäß noch anderen Merkmalen ermittelt das Zielgeschwindigkeitsmodul die Zielgeschwindigkeit, wenn die Gaspedaleingabe größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist und während einer vorbestimmten Dauer um weniger als einen vorbestimmten Betrag variiert. Gemäß noch anderen Merkmalen ermittelt das Zielgeschwindigkeitsmodul die Zielgeschwindigkeit, wenn die Geschwindigkeitsregelungseingabe eingeschaltet ist.
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Ein Verfahren der vorliegenden Offenbarung umfasst: dass eine Zielgeschwindigkeit eines Fahrzeugs basierend auf einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs und einer Gaspedaleingabe und/oder einer Geschwindigkeitsregelungseingabe ermittelt wird; und dass die Kopplung eines Motorsystems und eines Antriebssystems des Fahrzeugs basierend auf der Geschwindigkeit und der Zielgeschwindigkeit gesteuert wird, wobei das Motorsystem ein Drehmoment auf das Antriebssystem überträgt, wenn es angekoppelt ist, und kein Drehmoment auf das Antriebssystem überträgt, wenn es abgekoppelt ist. Gemäß anderen Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, dass die Drehmomentabgabe durch das Motorsystem basierend auf der Kopplung des Motorsystems und des Antriebssystems, der Geschwindigkeit und der Zielgeschwindigkeit gesteuert wird.
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Gemäß noch anderen Merkmalen umfasst das Verfahren ferner: dass das Motorsystem von dem Antriebssystem abgekoppelt wird, wenn sich die Geschwindigkeit um weniger als eine vorbestimmte Geschwindigkeit von der Zielgeschwindigkeit unterscheidet; und dass die Drehmomentabgabe durch das Motorsystem auf eine vorbestimmte Drehmomentabgabe verringert wird. Gemäß noch anderen Merkmalen umfasst das Verfahren ferner: dass das Motorsystem mit dem Antriebssystem gekoppelt wird, wenn die Geschwindigkeit um eine vorbestimmte Geschwindigkeit größer als die Zielgeschwindigkeit ist; und dass die Drehmomentabgabe durch das Motorsystem verringert wird.
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Gemäß noch anderen Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, dass das Motorsystem mit dem Antriebssystem gekoppelt wird, wenn die Geschwindigkeit um eine vorbestimmte Geschwindigkeit kleiner als die Zielgeschwindigkeit ist; und dass die Drehmomentabgabe durch das Motorsystem erhöht wird. Gemäß noch anderen Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, dass das Motorsystem von dem Antriebssystem abgekoppelt wird, wenn die Gaspedaleingabe kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist; und dass die Drehmomentabgabe durch das Motorsystem auf eine vorbestimmte Drehmomentabgabe verringert wird.
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Gemäß noch anderen Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, dass die Drehmomentabgabe eines Verbrennungsmotors und/oder eines Elektromotors gesteuert wird. Gemäß noch anderen Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, dass die Kopplung des Motorsystems und des Antriebssystems gesteuert wird, indem das Einrücken einer Kupplung und/oder die Auswahl einer Neutralstellung eines Automatikgetriebes gesteuert werden.
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Gemäß noch anderen Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, dass die Zielgeschwindigkeit ermittelt wird, wenn die Gaspedaleingabe größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist und während einer vorbestimmten Dauer um weniger als einen vorbestimmten Betrag variiert. Gemäß noch anderen Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, dass die Zielgeschwindigkeit ermittelt wird, wenn die Geschwindigkeitsregelungseingabe eingeschaltet ist.
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Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachstehend vorgesehenen ausführlichen Beschreibung offensichtlich werden. Es versteht sich, dass die ausführliche Beschreibung und die speziellen Beispiele nur zu Darstellungszwecken gedacht sind und den Umfang der Offenbarung nicht einschränken sollen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen verständlicher werden, wobei:
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1 ein Funktionsblockdiagrammeines beispielhaften Motorsystems und eines beispielhaften Antriebsystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
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2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsteuermoduls gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist; und
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3 ein Flussdiagramm ist, das beispielhafte Schritte eines Verfahrens gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darstellt, die durch das Motorsteuermodul ausgeführt werden.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und ist in keiner Weise dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen einzuschränken. Zu Zwecken der Klarheit werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Wie hierin verwendet, sollte die Formulierung A, B und/oder C derart ausgelegt werden, dass sie ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oders bedeutet. Es versteht sich, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
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Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck Modul auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltkreis der Schaltungslogik und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
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Die Fahrzeugenergie kann erhalten werden, indem die Zeit erhöht wird, die bei niedrigen Motordrehzahlen und einem niedrigen Antriebsdrehmoment verbracht wird, indem die Zeit erhöht wird, die im Leerlauf dahinrollend bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit verbracht wird, wie beispielsweise in einer Neutralstellung oder mit einer ausgerückten Kupplung, und/oder indem die Fahrzeuggeschwindigkeit in einem Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich aufrecht erhalten wird. Straßenbedingungen, wie beispielsweise Steigungen und Gefälle, können dabei helfen, die Fahrzeuggeschwindigkeit in dem Geschwindigkeitsbereich aufrecht zu erhalten.
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Lediglich beispielhaft kann die Fahrzeugenergie erhalten werden, indem das Antriebssystem außer Eingriff gebracht wird und indem ermöglicht wird, dass das Fahrzeug ohne Antriebsdrehmoment von dem Motorsystem im Leerlauf dahinrollt, indem Reibungsverluste verringert werden, wenn das Motorsystem kein Antriebsdrehmoment erzeugt, indem die Fahrzeuggeschwindigkeit in einen Ziel-Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich gesteuert wird und indem Straßenbedingungen verwendet werden, um das Aufrechterhalten der Fahrzeuggeschwindigkeit zu unterstützen, und/oder indem kinetische Energie des Fahrzeugs während des Bremsens des Fahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt wird.
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Das aktive System und Verfahren zur Leerlauf- und Geschwindigkeitsregelung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann das Motorsystem selektiv mit dem Antriebssystem des Fahrzeugs koppeln und das Antriebsdrehmoment des Motorsystems einstellen, um die Energie zu erhalten. Das Motorsystem kann basierend auf einer Fahrereingabe und einer detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit selektiv mit dem Antriebssystem gekoppelt werden. Die Fahrereingabe kann eine Gaspedaleingabe, eine Bremseingabe, eine Gangwähleinrichtungseingabe und eine Geschwindigkeitsreglereingabe umfassen. Das Antriebsdrehmoment, das durch das Motorsystem erzeugt wird, kann basierend auf der Kopplung des Motorsystems mit dem Antriebssystem und der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt werden.
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Nun auf 1 Bezug nehmend, umfasst das Motorsystem 100 einen Motor 102, der ein Luft/Kraftstoffgemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug basierend auf einer Eingabe von einem Fahrereingabemodul 104 zu erzeugen. Ein Fahrer kann eine Gaspedaleingabeeinrichtung 104-1 und/oder eine Bremseingabeeinrichtung 104-2 positionieren, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu steuern. Der Fahrer kann eine Geschwindigkeitsregler-Eingabeeinrichtung 104-3 in eine Ein- oder eine Aus-Position einstellen, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu steuern. Der Fahrer kann eine Gangauswahleingabeeinrichtung 104-4 auf eine Gangposition, wie beispielsweise eine Fahrstellung, einstellen. Der Fahrer kann eine Geschwindigkeitsabweichungs-Eingabeeinrichtung 104-5 auf ein Geschwindigkeitsabweichungsniveau einstellen, um einen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich zu steuern.
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Das Fahrereingabemodul 104 kann ein Fahrereingabesignal basierend auf den Signalen von den Eingabeeinrichtungen erzeugen. Lediglich beispielhaft kann ein Gaspedalpositionssignal basierend auf der Position der Gaspedaleingabeeinrichtung 104-1 basieren. Ein Bremspositionssignal kann auf der Position der Bremseingabeeinrichtung 104-2 basieren. Ein Geschwindigkeitsreglersignal kann auf der Einstellung der Geschwindigkeitsregler-Eingabeeinrichtung 104-3 basieren. Ein Gangsignal kann auf dem ausgewählten Gang von der Gangauswahleingabeeinrichtung 104-4 basieren. Ein Geschwindigkeitsabweichungssignal kann auf dem Geschwindigkeitsabweichungsniveau von der Geschwindigkeitsabweichungs-Eingabeeinrichtung 104-5 basieren.
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Luft wird durch ein Drosselventil 112 in einen Einlasskrümmer 110 eingelassen. Lediglich beispielhaft kann das Drosselventil 112 ein Schmetterlingsventil mit einem rotierbaren Blatt umfassen. Ein Motorsteuermodul (ECM) 114 steuert ein Drosselaktuatormodul 116, welches das Öffnen des Drosselventils 112 regelt, um die Luftmenge zu steuern, die in den Einlasskrümmer 110 eingelassen wird.
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Luft aus dem Einlasskrümmer 110 wird in Zylinder des Motors 102 eingelassen. Während der Motor 102 mehrere Zylinder aufweisen kann, ist zu Darstellungszwecken ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 gezeigt. Lediglich beispielhaft kann der Motor 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder aufweisen.
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Luft aus dem Einlasskrümmer 110 wird durch ein Einlassventil 122 in den Zylinder 118 eingelassen. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoff-Aktuatormodul 124, das die Kraftstoffeinspritzung regelt, um ein Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis zu erreichen. Kraftstoff kann an einem zentralen Ort oder an mehreren Orten, wie z. B. in der Nähe des Einlassventils jedes der Zylinder, in den Einlasskrümmer 110 eingespritzt werden. Bei verschiedenen Implementierungen, die in 1 nicht dargestellt sind, kann Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in Mischkammern, die den Zylindern zugeordnet sind, eingespritzt werden.
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Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/Kraftstoffgemisch in dem Zylinder 118. Ein Kolben (nicht gezeigt) in dem Zylinder 118 komprimiert das Luft/Kraftstoffgemisch. Basierend auf einem Signal von dem ECM 114 aktiviert ein Zündfunken-Aktuatormodul 126 eine Zündkerze 128 in dem Zylinder 118, welche das Luft/Kraftstoffgemisch zündet. Der Zeitpunkt des Zündfunkens kann relativ zu der Zeit spezifiziert werden, zu der sich der Kolben an seiner obersten Position befindet, die als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet wird.
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Die Verbrennung des Luft/Kraftstoffgemischs treibt den Kolben abwärts, wodurch eine rotierende Kurbelwelle (nicht gezeigt) angetrieben wird. Der Kolben beginnt danach, sich wieder aufwärts zu bewegen, und treibt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Auslassventil 130 heraus. Die Nebenprodukte der Verbrennung werden mittels eines Abgassystems 134 aus dem Fahrzeug ausgestoßen.
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Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann durch ein Zeitsteuersignal gesteuert werden, das angibt, wie weit vor oder nach dem TDC der Zündfunken geliefert werden sollte. Der Betrieb des Zündfunken-Aktuatormoduls 126 kann daher mit der Kurbelwellendrehung synchronisiert werden.
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Das Einlassventil 122 kann durch eine Einlassnockenwelle 140 gesteuert werden, während das Auslassventil 130 durch eine Auslassnockenwelle 142 gesteuert werden kann. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Einlassnockenwellen mehrere Einlassventile pro Zylinder und/oder die Einlassventile mehrerer Reihen von Zylindern steuern. Auf ähnliche Weise können mehrere Auslassnockenwellen mehrere Auslassventile pro Zylinder und/oder die Auslassventile für mehrere Reihen von Zylindern steuern.
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Das Fahrzeug kann ferner ein Antriebssystem 143 aufweisen. Das Antriebssystem 143 kann ein Automatikgetriebe 144, eine Antriebswelle 146, ein Differential 148 und/oder einen Endantrieb 150 umfassen. Wenn das Antriebssystem 143 mit dem Motorsystem 100 gekoppelt ist, kann ein Antriebsdrehmoment auf den Endantrieb 150 übertragen werden, um das Fahrzeug anzutreiben. Beispielsweise kann das Automatikgetriebe 144 das Antriebsdrehmoment von dem Motorsystem 100 durch die Antriebswelle 146 und das Differential 148 auf den Endantrieb 150 übertragen. Der Endantrieb 150 kann ein Antriebsrad umfassen. Das Differential 148 kann das Drehmoment durch eine Achse 152 auf mehrere Antriebsräder übertragen. Eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs kann durch einen Geschwindigkeitssensor 154 an dem Endantrieb 150 gemessen werden.
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Das Motorsystem 100 kann die Drehzahl der Kurbelwelle in Umdrehungen pro Minute (RPM) unter Verwendung eines RPM-Sensors 180 messen. Die Temperatur des Motorkühlmittels kann unter Verwendung eines Motorkühlmittel-Temperatursensors (ECT-Sensors) 182 gemessen werden. Der ECT-Sensor 182 kann in dem Motor 102 oder an anderen Orten angeordnet sein, an denen das Kühlmittel zirkuliert, wie z. B. einem Kühler (nicht gezeigt).
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Der Druck in dem Einlasskrümmer 110 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdrucksensors (MAP-Sensors) 184 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein Motorunterdruck gemessen werden, der die Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Druck in dem Einlasskrümmer 110 ist. Die Massenströmungsrate der Luft, die in den Einlasskrümmer 110 strömt, kann unter Verwendung eines Luftmassenstromsensors (MAF-Sensors) 186 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann der MAF-Sensor 186 in einem Gehäuse angeordnet sein, das auch das Drosselventil 112 umfasst.
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Das Drosselaktuatormodul 116 kann die Position des Drosselventils 112 unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselpositionssensoren (TPS) 190 überwachen. Die Umgebungstemperatur der Luft, die in den Motor 102 eingelassen wird, kann unter Verwendung eines Einlassluft-Temperatursensors (IAT-Sensors) 192 gemessen werden. Das ECM 114 kann Signale von den Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Motorsystem 100 zu treffen. Das ECM 114 kann ein Motorlastsignal basierend auf dem MAF-Signal, dem Drosselpositionssignal, dem IAT-Signal und/oder dem MAP-Signal erzeugen.
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Das ECM 114 kann mit einem Getriebesteuermodul 194 in Verbindung stehen, um ein Wechseln von Gängen in dem Automatikgetriebe 144 abzustimmen. Lediglich beispielhaft kann das ECM 114 das Motordrehmoment während eines Gangwechsels verringern. Das ECM 114 kann die Auswahl von Gängen in dem Automatikgetriebe 144 basierend auf der Gangauswahleingabeeinrichtung 104-4 abstimmen. Das ECM 114 kann die Kopplung des Automatikgetriebes 144 mit dem Motor 102 abstimmen, beispielsweise durch eine Kupplung (nicht gezeigt). Das ECM 114 kann die Kopplung des Automatikgetriebes 144 mit dem Motor 102 abstimmen, beispielsweise durch einen Drehmomentwandler (nicht gezeigt). Wenn der Motor 102 mit dem Automatikgetriebe 144 gekoppelt ist, kann das Antriebsdrehmoment auf dem Endantrieb 150 übertragen werden. Das ECM 114 kann mit einem Hybridsteuermodul 196 in Verbindung stehen, um den Betrieb des Motors 102, des Antriebsystems 143 und eines Elektromotors 198 abzustimmen.
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Der Elektromotor 198 kann auch ein Antriebsdrehmoment für das Fahrzeug erzeugen. Der Elektromotor 198 kann mit dem Antriebssystem 143 gekoppelt werden, um das Antriebsdrehmoment auf den Endantrieb 150 zu übertragen. Lediglich beispielhaft kann der Elektromotor 198 mit dem Automatikgetriebe 144 gekoppelt werden, um das Antriebsdrehmoment auf den Endantrieb 150 zu übertragen. Der Elektromotor 198 kann mit dem Endantrieb 150 direkt gekoppelt werden, um das Antriebsdrehmoment auf den Endantrieb 150 zu übertragen. Der Elektromotor 198 kann durch ein Riemen- und Laufrollensystem (nicht gezeigt) mit dem Motor 102 gekoppelt werden.
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Der Elektromotor 198 kann auch als Generator arbeiten, um elektrische Energie zur Verwendung durch elektrische Systeme des Fahrzeugs und/oder zur Speicherung in einer elektrischen Speichereinrichtung 200, wie beispielsweise einer Batterie, zu erzeugen. Lediglich beispielhaft kann der Elektromotor 198 elektrische Energie erzeugen, wenn er mit dem Antriebssystem 143 gekoppelt ist. Wenn sich das Fahrzeug bewegt, kann das Antriebssystem 143 den Elektromotor 198 drehen. Der Elektromotor 198 kann Bremskräfte auf das Antriebssystem 143 ausüben, während elektrische Energie erzeugt wird. Bei verschiedenen Implementierungen können verschiedene Funktionen des ECM 114, des Getriebesteuermoduls 194 und des Hybridsteuermoduls 196 in ein oder mehrere Module integriert werden.
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Jedes System, das einen Motorparameter variiert, kann als ein Aktuator bezeichnet werden, der einen Aktuatorwert empfängt. Beispielsweise kann das Drosselaktuatormodul 116 als ein Aktuator bezeichnet werden, und die Drosselöffnungsfläche kann als ein Aktuatorwert bezeichnet werden. In dem Beispiel von 1 erreicht das Drosselaktuatormodul 116 die Drosselöffnungsfläche, indem der Winkel des Blatts des Drosselventils 112 angepasst wird. Auf ähnliche Weise kann das Zündfunkenaktuatormodul 126 als ein Aktuator bezeichnet werden, während der entsprechende Aktuatorwert der Betrag der Zündfunkenvorverstellung relativ zu dem Zylinder-TDC sein kann. Das ECM 114 kann die Aktuatorwerte steuern, um ein Soll-Drehmoment von dem Motor 102 zu erzeugen.
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Das ECM 114 kann das Motorsystem 100 mit dem Antriebssystem 143 selektiv koppeln und von diesem abkoppeln, wenn sich die Gangauswahleingabeeinrichtung 104-4 in einer Fahrstellung des Antriebssystems 143 befindet. Das ECM 114 kann das Motorsystem 100 basierend auf einer Eingabe von der Gaspedaleingabe 104-1 und basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit mit dem Antriebssystem 143 selektiv koppeln und von diesem abkoppeln. Lediglich beispielhaft kann das ECM 114 dann, wenn der Fahrer die Gaspedaleingabe 104-1 loslässt und die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als ein Geschwindigkeitsschwellenwert ist, das Motorsystem 100 von dem Antriebssystem 143 abkoppeln. Wenn der Fahrer die Gaspedaleingabe 104-1 steuert, um eine Zielfahrzeuggeschwindigkeit zu erreichen, oder wenn die Geschwindigkeitsreglereingabe 104-3 auf die Zielfahrzeuggeschwindigkeit eingestellt ist, kann das ECM 114 das Motorsystem 100 basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Zielfahrzeuggeschwindigkeit mit dem Antriebssystem 143 koppeln und von diesem abkoppeln. Das ECM 114 kann das durch das Motorsystem 100 erzeugte Drehmoment basierend auf der Kopplung des Antriebssystems 143 mit dem Motorsystem 100 und basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit selektiv einstellen.
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Nun auf 2 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des ECM 114 dargestellt. Das ECM 114 kann ein Zielgeschwindigkeitsmodul 202, ein Kopplungsmodul 204 und ein Drehmomenteinstellungsmodul 206 umfassen.
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Das Zielgeschwindigkeitsmodul 202 kann die Fahrereingabe und die Fahrzeuggeschwindigkeit empfangen. Das Zielgeschwindigkeitsmodul 202 kann eine Zielfahrzeuggeschwindigkeit basierend auf der Fahrereingabe und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit erzeugen. Lediglich beispielhaft kann die Zielfahrzeuggeschwindigkeit auf die Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt werden, wenn die Gaspedaleingabe stationär ist. Die Gaspedaleingabe kann stationär sein, wenn die Gaspedalposition über eine vorbestimmte Zeit um weniger als einen vorbestimmten Betrag variiert. Die Zielfahrzeuggeschwindigkeit kann auf die Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt werden, wenn die Geschwindigkeitsregler-Eingabeeinrichtung eingeschaltet ist. Das Zielgeschwindigkeitsmodul 202 kann eine erste Zielgeschwindigkeit und eine zweite Zielgeschwindigkeit basierend auf der Zielfahrzeuggeschwindigkeit erzeugen. Die erste Zielgeschwindigkeit kann kleiner als die zweite Zielgeschwindigkeit sein. Die zweite Zielgeschwindigkeit kann größer als die Zielfahrzeuggeschwindigkeit oder gleich dieser sein.
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Lediglich beispielhaft können die erste Zielgeschwindigkeit und die zweite Zielgeschwindigkeit auf einer Geschwindigkeitsabweichung von der Zielfahrzeuggeschwindigkeit basieren. Die Geschwindigkeitsabweichung kann eine kalibrierbare, vorbestimmte Abweichung sein, wie beispielsweise ein Prozentanteil oberhalb oder ein Prozentanteil unterhalb der Zielfahrzeuggeschwindigkeit. Die Geschwindigkeitsabweichung kann basierend auf einem Fahrereingabesignal einstellbar sein. Beispielsweise kann der Fahrer die Geschwindigkeitsabweichung einstellen, indem die Geschwindigkeitsabweichungs-Eingabeeinrichtung 104-5 eingestellt wird. Ein Ziel-Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich kann als ein Bereich einer Geschwindigkeit definiert werden, die größer als die erste Zielgeschwindigkeit oder gleich dieser und kleiner als die zweite Zielgeschwindigkeit oder gleich dieser ist.
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Das Kopplungsmodul 204 kann ein Kopplungssignal basierend auf der Fahrereingabe, dem Ziel-Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich und der Fahrzeuggeschwindigkeit erzeugen. Das Kopplungssignal kann bewirken, dass das Motorsystem 100 basierend auf einem Zustand der Fahrereingabe und basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit an das Antriebssystem 143 ankoppelt und abkoppelt.
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Lediglich beispielhaft kann sich die Fahrereingabe in einem ersten Zustand befinden, wenn die Gaspedalposition kleiner als ein Gaspedal-Abschaltschwellenwert oder diesem gleich ist, und wenn die Geschwindigkeitsregler-Eingabeeinrichtung ausgeschaltet ist. Die Fahrereingabe kann sich in einem zweiten Zustand befinden, wenn die Gaspedalposition größer als die Gaspedal-Abschaltposition ist und über eine vorbestimmte Zeit um weniger als einen vorbestimmten Betrag variiert. Die Fahrereingabe kann sich in dem zweiten Zustand befinden, wenn die Geschwindigkeitsregler-Eingabeeinrichtung eingeschaltet ist. Die Fahrereingabe kann sich in einem dritten Zustand befinden, wenn die Bremsposition während einer Bremsdauer größer als ein Bremsabschaltschwellenwert ist. Für jeden der Zustände kann die Gangauswahleingabeeinrichtung 104-4 derart positioniert sein, dass eine Fahrstellung des Fahrzeugs ausgewählt ist.
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Wenn sich die Fahrereingabe in dem ersten Zustand befindet, kann das Kopplungsmodul 204 das Antriebssystem 143 von dem Motorsystem 100 abkoppeln. Das Fahrzeug kann ohne Antriebsdrehmoment von dem Motor 102 und/oder dem Elektromotor 198 im Leerlauf dahinrollen. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann mit einer niedrigeren Rate abnehmen, als wenn das Motorsystem 100 mit dem Antriebssystem 143 gekoppelt ist. Daher kann Fahrzeugenergie in der Form von kinetischer Energie erhalten werden.
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Lediglich beispielhaft kann die Motorreibung dann, wenn das Motorsystem 100 angekoppelt ist und sich die Fahrereingabe in dem ersten Zustand befindet, die Fahrzeuggeschwindigkeit aufgrund von Motorpumpverlusten verringern. Das Antriebssystem 143 kann den Elektromotor 198 drehen, was zu einer verringerten Fahrzeuggeschwindigkeit führt. Das Abkoppeln des Motorsystems 100 verringert die Fahrzeugenergieverluste, die mit der Motorreibung und/oder dem Elektromotor 198 verbunden sind.
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Das Drehmomenteinstellungsmodul 206 kann das Antriebsdrehmoment des Motorsystems 100 basierend auf dem Kopplungssignal einstellen. Lediglich beispielhaft kann das Drehmomenteinstellungsmodul 206 dann, wenn das Kopplungsmodul 204 das Antriebssystem 143 von dem Motorsystem 100 abkoppelt, das Antriebsdrehmoment verringern. Das Antriebsdrehmoment kann verringert werden, indem der Drosselwert verringert wird, um das Antriebsdrehmoment des Motors 102 zu verringern. Das Antriebsdrehmoment kann verringert werden, indem die Leistung für den Elektromotor 198 verringert wird. Das Antriebsdrehmoment kann verringert werden, indem der Elektromotor 198 abgeschaltet wird. Das Antriebsdrehmoment kann verringert werden, indem die Motordrehzahl auf eine Leerlaufdrehzahl verringert wird, die kleiner als eine Motordrehzahl ist, die der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht.
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Wenn sich die Fahrereingabe in dem zweiten Zustand befindet, kann das Kopplungsmodul 204 das Antriebssystem 143 basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit selektiv mit dem Motorsystem 100 koppeln. Das selektive Ineingriffbringen des Antriebssystems 143 kann umfassen, dass das Antriebssystem 143 mit dem Motorsystem 100 in Eingriff und außer Eingriff gebracht wird. Das Drehmomenteinstellungsmodul 206 kann das Antriebsdrehmoment des Motorsystems 100 basierend auf dem Kopplungssignal, der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Ziel-Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich einstellen. Das Drehmomenteinstellungsmodul 206 kann das Antriebsdrehmoment einstellen, um die Fahrzeuggeschwindigkeit in dem Ziel-Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich zu halten.
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Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als der erste Geschwindigkeitsschwellenwert oder gleich diesem und kleiner als der zweite Geschwindigkeitsschwellenwert oder gleich diesem ist, kann das Kopplungsmodul 204 das Antriebssystem 143 von dem Motorsystem 100 abkoppeln. Das Drehmomenteinstellungsmodul 206 kann das Antriebsdrehmoment verringern, wenn das Kopplungsmodul 204 das Antriebssystem 143 abkoppelt, auf eine ähnliche Weise wie dann, wenn sich die Fahrereingabe in dem ersten Zustand befindet. Das Fahrzeug kann ohne Antriebsdrehmoment von dem Motor 102 und/oder dem Elektromotor 198 im Leerlauf dahinrollen, wie oben diskutiert wurde.
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Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als der erste Geschwindigkeitsschwellenwert ist, kann das Kopplungsmodul 204 das Antriebssystem 143 mit dem Motorsystem 100 koppeln. Das Drehmomenteinstellungsmodul 206 kann das Antriebsdrehmoment um einen vorbestimmten Betrag erhöhen, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit den zweiten Geschwindigkeitsschwellenwert erreicht. Das Antriebsdrehmoment des Motors 102 kann erhöht werden, indem der Drosselwert eingestellt wird, um die Luftströmung in den Motor 102 zu erhöhen. Das Antriebsdrehmoment des Motors 102 kann basierend auf einem Wirkungsgrad des Motors 102 erhöht werden. Lediglich beispielhaft kann der vorbestimmte Betrag auf einem bremsspezifischen Kraftstoffverbrauch des Motors 102 basieren. Das Antriebsdrehmoment des Elektromotors 198 kann erhöht werden, indem die Leistung für den Elektromotor 198 eingestellt wird.
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Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als der zweite Geschwindigkeitsschwellenwert ist, kann das Kopplungsmodul 204 das Antriebssystem 143 mit dem Motorsystem 100 koppeln. Das Drehmomenteinstellungsmodul 206 kann das Antriebsdrehmoment verringern, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als der zweite Geschwindigkeitsschwellenwert oder gleich diesem ist. Das Antriebsdrehmoment von dem Motor 102 kann verringert werden, indem der Drosselwert eingestellt wird, um die Luftströmung in den Motor 102 zu verringern. Die Kraftstoffzufuhr kann unterbrochen werden, und die Motorreibung und die Pumpverluste können ein negatives Antriebsdrehmoment erzeugen, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu verringern. Das Antriebsdrehmoment des Elektromotors 198 kann verringert werden, indem die Leistung für den Elektromotor 198 eingestellt wird. Der Elektromotor 198 kann als ein Generator zum Erzeugen elektrischer Energie verwendet werden, was die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert.
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Wenn sich die Fahrereingabe in dem dritten Zustand befindet, kann das Kopplungsmodul 204 das Antriebssystem 143 mit dem Motorsystem 100 koppeln. Das Drehmomenteinstellungsmodul 206 kann das Antriebsdrehmoment des Motorsystems 100 basierend auf dem Kopplungssignal einstellen. Das Drehmomenteinstellungsmodul 206 kann das Antriebsdrehmoment einstellen, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu verringern. Lediglich beispielhaft kann das Drehmomenteinstellungsmodul 206 den Motor 102 zum Bremsen verwenden, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu verringern. Das Motorbremsen kann umfassen, dass die Kraftstoffzufuhr zu dem Motor 102 unterbrochen wird, um die Motorreibung und die Pumpverluste zu erhöhen. Der Elektromotor 198 kann als ein Generator verwendet werden, um die elektrische Speichereinrichtung aufzuladen.
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Nun auf 3 Bezug nehmend, ist ein Verfahren 300 gezeigt. Die Steuerung beginnt bei Schritt 302, bei dem die Steuerung die Fahrereingabe und die Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt. Bei Schritt 304 kann die Steuerung basierend auf der Gangauswahleingabe ermitteln, ob eine Fahrstellung ausgewählt ist. Wenn die Fahrstellung nicht ausgewählt ist, kehrt die Steuerung zu Schritt 302 zurück, ansonsten fährt die Steuerung bei Schritt 306 fort. Bei Schritt 306 ermittelt die Steuerung, ob die Bremseingabe für eine vorbestimmte Zeit (t) größer als ein Bremsabschaltschwellenwert ist. Wenn die Bremse während der Zeit (t) nicht betätigt wird, schreitet die Steuerung zu Schritt 308 voran.
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Bei Schritt 308 ermittelt die Steuerung, ob die Geschwindigkeitsregler-Eingabeeinrichtung 104-3 eingeschaltet ist. Wenn der Geschwindigkeitsregler eingeschaltet ist, kann die Steuerung bei Schritt 310 die Zielfahrzeuggeschwindigkeit basierend auf einer Geschwindigkeitsregler-Einstellgeschwindigkeit ermitteln. Ansonsten schreitet die Steuerung zu Schritt 312 voran. Bei Schritt 312 ermittelt die Steuerung, ob die Position der Gaspedaleingabeeinrichtung 104-1 größer als der Gaspedal-Abschaltschwellenwert ist. Wenn die Gaspedaleingabe größer als der Gaspedal-Abschaltschwellenwert ist, ermittelt die Steuerung bei Schritt 314, ob die Gaspedaleingabe stationär ist. Lediglich beispielhaft kann die Steuerung ermitteln, dass die Gaspedaleingabe stationär ist, wenn die Gaspedaleingabe über eine vorbestimmte Zeit um weniger als einen vorbestimmten Betrag variiert. Wenn die Gaspedaleingabe stationär ist, kann die Steuerung bei Schritt 316 die Zielfahrzeuggeschwindigkeit basierend auf der Gaspedaleingabe ermitteln.
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Wenn die Gaspedaleingabe bei Schritt 312 kleiner als der Gaspedal-Abschaltschwellenwert oder diesem gleich ist, kann die Steuerung zu Schritt 318 voranschreiten. Bei Schritt 318 koppelt die Steuerung das Antriebssystem 143 von dem Motorsystem 100 ab. Bei Schritt 320 verringert die Steuerung das Antriebsdrehmoment auf ein vorbestimmtes Antriebsdrehmoment. Lediglich beispielhaft kann die Steuerung das Antriebsdrehmoment des Motors 102 verringern, indem die Drossel 112 geschlossen wird und die Motordrehzahl auf eine Leerlaufmotordrehzahl verringert wird. Die Steuerung kann das Antriebsdrehmoment des Elektromotors 198 verringern, indem der Elektromotor 198 abgeschaltet wird. Die Steuerung kehrt zu Schritt 302 zurück. Wenn die Gaspedaleingabe bei Schritt 312 größer als der Gaspedal-Abschaltschwellenwert ist und wenn die Gaspedaleingabe bei Schritt 314 nicht stationär ist, kehrt die Steuerung 302 zurück.
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Zu den Schritten 310 und 316 zurückkehrend, schreitet die Steuerung zu Schritt 322 voran, nachdem die Zielfahrzeuggeschwindigkeit ermittelt ist. Bei Schritt 322 ermittelt die Steuerung basierend auf der Zielfahrzeuggeschwindigkeit den ersten und den zweiten Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellenwert und schreitet zu Schritt 324 voran. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit bei Schritt 324 kleiner als der zweite Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellenwert oder gleich diesem ist, schreitet die Steuerung zu Schritt 326 voran. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit bei Schritt 326 größer als der erste Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellenwert oder gleich diesem ist, schreitet die Steuerung zu Schritt 318 voran.
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Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit bei Schritt 324 größer als der zweite Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellenwert ist, schreitet die Steuerung zu Schritt 328 voran. Bei Schritt 328 koppelt die Steuerung das Antriebssystem 143 mit dem Motorsystem 100. Die Steuerung verringert das Antriebsdrehmoment bei Schritt 330 auf ein vorbestimmtes Drehmoment, wie beispielsweise ein minimales Antriebsdrehmoment des Motorsystems 100. Bei Schritt 332 kann die Steuerung das Motorbremsen verwenden, um das Verringern der Fahrzeuggeschwindigkeit zu unterstützen. Beispielsweise kann die Steuerung eine Verlangsamungs-Kraftstoffabschaltung (DFCO) oder andere Motorbremstechniken verwenden, um ein negatives Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Das minimale Antriebsdrehmoment kann das negative Antriebsdrehmoment umfassen. Bei Schritt 334 kann die Steuerung den Elektromotor 198 als einen Generator verwenden, um die elektrische Speichereinrichtung 200 aufzuladen und die Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit zu unterstützen.
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Zu Schritt 326 zurückkehrend, fährt die Steuerung bei Schritt 336 fort, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als der erste Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellenwert ist. Bei Schritt 336 koppelt die Steuerung das Antriebssystem 143 mit dem Motorsystem 100. Bei Schritt 338 erhöht die Steuerung das Antriebsdrehmoment um einen vorbestimmten Betrag. Lediglich beispielhaft kann die Steuerung das Antriebsdrehmoment erhöhen, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit den zweiten Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellenwert erreicht.
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Die breiten Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen implementiert werden. Während diese Offenbarung spezielle Beispiele aufweist, soll der wahre Umfang der Offenbarung daher nicht auf diese beschränkt sein, da andere Modifikationen für den erfahrenen Praktiker bei einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche offensichtlich werden.