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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenbarung betrifft den Startbetrieb einer Brennkraftmaschine in einem Hybridantriebsstrang.
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HINTERGRUND
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Die Aussagen in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformationen, die mit der vorliegenden Offenbarung in Beziehung stehen. Dementsprechend sollen derartige Aussagen keine Anerkennung eines Standes der Technik bilden.
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Elektrisch verstellbare Getriebe weisen in der Regel ein Eingangselement, das mit einer Kraftmaschine verbunden ist, und einen oder zwei Motoren/Generatoren auf, die mit unterschiedlichen Elementen von Planetenradsätzen verbunden sind, um einen oder mehrere elektrisch verstellbare Betriebsmodi, Modi mit festem Drehzahlverhältnis und einen rein elektrischen Modus mit Batterieleistung zuzulassen.
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Es ist bekannt, einen oder zwei Motoren/Generatoren zu benutzen, um Drehmoment für Kraftmaschine zum Drehen der Kraftmaschine für ein Starten der Kraftmaschine bereitzustellen. Es ist ferner bekannt, die Drehzahl der Kurbelwelle der Kraftmaschine während des Zündens der Kraftmaschine mit einem oder zwei Motoren/Generatoren zu steuern.
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Batterien, die für das Zuführen von Leistung zu einem oder zwei Motoren/Generatoren bekannt sind, können einen engen Betriebsbereich aufweisen und Gegenstand einer Beschädigung durch Ladespitzen während Kaltstartbedingungen sein.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Hybridantriebsstrang umfasst eine Brennkraftmaschine, eine Energiespeichereinrichtung und ein elektromechanisches Getriebe, das zumindest eine Elektroarbeitsmaschine aufweist, die mit der Kraftmaschine drehbar gekoppelt ist. Das elektromechanische Getriebe dient selektiv steuerbar dazu, Drehmoment zwischen der Kraftmaschine und der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine zu übertragen. Ein Verfahren zum Starten des Betriebs der Brennkraftmaschine umfasst Einleiten einer Rotation einer Kurbelwelle der Kraftmaschine mit der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine, bis eine erste vorbestimmte Kurbelwellen-Drehzahl erreicht ist, Zünden der Kraftmaschine während des Steuerns der Kraftmaschinen-Drehzahl mit der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine, bis ein Hochdreh-Schwellenwert auftritt, Steuern der Kraftmaschinen-Drehzahl ohne irgendein Wechselwirkung von der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine auf der Basis eines Steuerns von Verbrennungsparametern der Kraftmaschine, und, wenn eine vorbestimmte Bedingung auftritt, Steuern der Kraftmaschinen-Drehzahl mit der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine, während die Kraftmaschine noch zündet.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Nun werden eine oder mehrere Ausführungsformen beispielhaft anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 einen beispielhaften Hybridaggregat-Antriebsstrang, der eine Kraftmaschine, ein Getriebe, eine Energiespeichereinrichtung und ein Steuersystem umfasst, gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
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2 eine Brennkraftmaschine und ein begleitendes Kraftmaschinen-Steuermodul gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
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3 ein Flussdiagramm für ein Kraftmaschinen-Startereignis während Kaltstartbedingungen unter Verwendung von vier Phasen gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht; und
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4 experimentelle und abgeleitete Daten eines Kraftmaschinen-Drehzahlprofils und eines Batterieleistungsprofils während vier Phasen eines Kraftmaschinen-Startereignisses während Kaltstartbedingungen gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, wobei die Darstellungen nur zu dem Zweck dienen, bestimmte beispielhafte Ausführungsformen zu veranschaulichen und nicht zu dem Zweck selbige einzuschränken, ist unter Bezugnahme auf 1 ein Antriebsstrang 110 veranschaulicht, der eine spezifische Ausführungsform eines Getriebes 113 vorsieht. Der Antriebsstrang 110 umfasst eine Kraftmaschine 12, einen Achsantriebsmechanismus 17 und ein elektrisch verstellbares Getriebe 113 mit einem Eingangselement 116, das zur Rotation mit der Kraftmaschine 12 verbunden ist, und einem Ausgangselement 118, das zur Rotation mit dem Achsantriebsmechanismus 17 verbunden ist. Die Getriebe 113 umfasst drei Planetenradsätze 120, 130 und 140. Das Getriebe 113 ist konstruiert, um zumindest einen Teil seiner Antriebsleistung von der Kraftmaschine 12 in einigen seiner Betriebsmodi aufzunehmen, wie es nachstehend besprochen wird. Das elektrisch verstellbare Getriebe 113 umfasst zwei Elektroarbeitsmaschinen (nachstehend Motoren/Generatoren) 180 und 182. Wie es ersichtlich werden wird, sind die Motoren/Generatoren 180, 182 selektiv drehbar mit der Kraftmaschine 12 gekoppelt, wohingegen das elektromechanische Getriebe 113 selektiv steuerbar dazu dienen kann, Drehmoment zwischen der Kraftmaschine 12 und den Motoren/Generatoren 180, 182 zu übertragen.
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Der Planetenradsatz 120 umfasst ein Sonnenradelement 122 ein Hohlradelement 124 und ein Trägerelement 126. Das Trägerelement 126 lagert drehbar mehrere Planetenräder 127, die in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenradelement 122 als auch dem Hohlradelement 124 angeordnet sind. Der Planetenradsatz 130 umfasst ein Sonnenradelement 132, ein Hohlradelement 134 und ein Trägerelement 136, das mehrere Planetenräder 137 drehbar lagert, die in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenradelement 132 als auch dem Hohlradelement 134 angeordnet sind. Der Planetenradsatz 140 umfasst ein Sonnenradelement 142, ein Hohlradelement 144 und ein Trägerelement 146. Das Trägerelement 146 lagert drehbar einen ersten Satz Planetenräder 147 sowie einen zweiten Satz Planetenräder 148. Der erste Satz Planetenräder 147 ist in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenradelement 142 als auch dem zweiten Satz Planetenräder 148 angeordnet. Der zweite Satz Planetenräder 148 ist in kämmender Beziehung mit dem ersten Satz Planetenräder 147 und mit dem Hohlradelement 144 angeordnet. Somit ist der Planetenradsatz 140 ein zusammengesetzter Sonnenradelement-Planetenrad-Planetenrad-Hohlradelement-Zahnradsatz, der hierin als S-P-P-R-Zahnradsatz bezeichnet wird.
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Ein Verbindungselement 170 verbindet das Trägerelement 126, das Trägerelement 136 und das Sonnenradelement 142 ständig. Das Verbindungselement 170 kann alternativ zwei separate Bauteile sein, eines, das die Trägerelemente 126 und 136 verbindet, und ein weiteres, das das Trägerelemente 136 mit dem Sonnenradelement 142 verbindet.
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Der Motor/Generator 180 (auch als M/G A bezeichnet) ist ständig mit dem Sonnenradelement 122 verbunden. Das Eingangselement 116 ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Hohlradelement 124 verbunden. Ein anderer Motor/Generator 182 (auch als M/G B bezeichnet) ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenradelement 132 verbunden. Das Hohlradelement 144 ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Ausgangselement 118 verbunden. Die Motoren/Generatoren 180, 182 weisen jeweils einen Rotor auf, der drehbar ist, und einen Stator, der ständig an einem feststehenden Element, wie etwa einem Kasten des Getriebes 113, festgelegt ist. Wie es weiter unten besprochen wird, ist das Getriebe 113 derart konfiguriert, dass die Motoren/Generatoren 180, 182 einem im Wesentlichen gleichen maximalen Drehmomenterfordernis unterworfen sind, das jeweils für jeden Motor/Generator an irgendeinem Punkt während der vier elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodi erforderlich ist. Dies lässt zu, dass die Motoren/Generatoren eine im Wesentlichen gleiche minimale Größe haben können. Die Motoren/Generatoren 180, 182 können elektrische Leistung von einer Energiespeichereinrichtung 186, wie etwa einer Batterie, aufnehmen oder elektrische Leistung an diese liefern. Ein Hybrid-Steuermodul (HCP) 188 steht mit der Batterie 186 und mit einem Stromrichter 190 in Signalverbindung, der auch mit den Statorabschnitten der Motoren/-Generatoren 180. 182 in elektrischer Verbindung steht. Das HCP 188 spricht auf eine Vielfalt von Eingangssignalen an, die die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Bedieneranforderung, das Niveau, bis zu dem die Batterie 186 aufgeladen ist, und die Leistung, die von der Kraftmaschine 12 bereitgestellt wird, umfassen, um den Leistungsfluss zwischen den Motoren/Generatoren 180, 182 und der Batterie 186 über den Stromrichter 190 zu regeln, der eine Umwandlung zwischen Gleichstrom, der von der Batterie 186 bereitgestellt oder benutzt wird, und Wechselstrom, der von den Statorabschnitten der Motoren/Generatoren 180, 182 bereitgestellt oder benutzt wird, durchführt. Nachstehend ausführlicher unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, können die Motoren/Generatoren 180, 182 entspannt sein, wenn kein Drehmoment zwischen der Kraftmaschine und den Motoren/Generatoren 180, 182 geliefert wird, um unerwünscht hohe Ladespitzen der Batterie 186 aufgrund von Zunahmen der Kraftmaschinen-Drehzahl und des Kraftmaschinen-Drehmoments während Kaltstarts der Kraftmaschine zu vermeiden. Das HCP 188 hat eine überwachende Steuerung über ein Kraftmaschinen-Steuermodul (ECM) 123, das ausgestaltet ist, um Eingänge von Sensoren zu überwachen und somit Zustande von Kraftmaschinenparametern zu ermitteln. Das ECM 123 kann ferner ausgestaltet sein, um Aktoren der Kraftmaschine 12 zu steuern und somit Verbrennungsparameter zu steuern, was das Steuern des Einlassluftmengendurchsatzes, der Zündzeiten, der eingespritzten Kraftstoffmenge, der Kraftstoffeinspritzzeiten, der AGR-Ventilstellung zur Steuerung des Durchflusses von rückgeführten Abgasen, und Einlass- und/oder Auslassventilzeiten und -phasenlagen an so ausgestatteten Kraftmaschinen einschließt. Somit kann die Kraftmaschinen-Drehzahl ohne Motorwechselwirkung auf der Basis von gesteuerten Verbrennungsparametern, die Luftdurchsatz-Drehmoment und zündfunkeninduziertes Drehmoment einschließen, gesteuert werden.
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Steuermodul, Modul, Steuerung, Controller, Steuereinheit, Prozessor und ähnlich Begriffe bedeuten irgendeines oder verschiedene Kombination von einem oder mehreren eines anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises/anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreise (ASIC), einem elektronischen Schaltkreis/elektronischen Schaltkreisen, einer zentralen Verarbeitungseinheit/zentralen Verarbeitungseinheiten (bevorzugt einem Mikroprozessor/Mikroprozessoren) und zugehöriger Speicher und Ablage (Nur-Lese-Speicher, programmierbarer Nur-Lese-Speicher, Direktzugriffsspeicher, Festplattenspeicher usw.) der/die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme oder -routinen ausführt/ausführen, einen kombinatorischen logischen Schaltkreis/kombinatorische logische Schaltkreise, einen Eingabe-/Ausgabeschaltkreis und eine Eingabe-/Ausgabeeinrichtung/Eingabe-/Ausgabeschaltkreise und Eingabe-/Ausgabeeinrichtungen, eine geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltung und andere Komponenten, um die beschriebene Funktionalität bereitzustellen. Software, Firmware, Programme, Anweisungen, Routinen, Code, Algorithmen und ähnliche Ausdrücke bedeuten irgendwelche von einem Controller ausführbare Anweisungssätze, die Kalibrierungen und Nachschlagetabellen einschließen. Das Steuermodul weist einen Satz Steuerroutinen auf, die ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen vorzusehen. Routinen werden ausgeführt, etwa von einer zentralen Verarbeitungseinheit, und sind betreibbar, um Eingänge von Erfassungseinrichtungen und anderen vernetzten Steuermodulen zu überwachen und Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb von Aktoren zu steuern. Routinen können in regelmäßigen Intervallen, zum Beispiel alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden, während des fortwährenden Kraftmaschinen- und Fahrzeugbetriebes ausgeführt werden.
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Das elektrisch verstellbare Getriebe 113 umfasst auch mehrere Drehmomentübertragungsmechanismen C1 150, C2 152, C3 154 und C4 156.
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Das elektrisch verstellbare Getriebe 113 kann auch optional Drehmomentübertragungsmechanismus C5 158 umfassen. Ein weiterer Drehmomentübertragungsmechanismus 150, eine feststehende Kupplung, die auch als eine Bremse bezeichnet wird, ist selektiv einrückbar, um das Trägerelement 146 an dem feststehenden Element 184 festzulegen. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 152, eine rotierende Kupplung, ist selektiv einrückbar, um das Sonnenradelement 132 und den Motor/Generator 182 zur gemeinsamen Rotation mit dem Trägerelement 146 zu verbinden. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 154, eine feststehende Kupplung, ist selektiv einrückbar, um das Hohlradelement 134 an dem feststehenden Element 184 festzulegen. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 156, eine rotierende Kupplung, ist selektiv einrückbar, um den Motor/Generator 180 und das Hohlradelement 134 zur gemeinsamen Rotation zu verbinden. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 158, eine feststehend Kupplung, ist selektiv einrückbar, um das Hohlradelement 124 mit dem feststehenden Element 184 zu verbinden und an diesem festzulegen.
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Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus 150 eingerückt ist, ist das Trägerelement 146 ein Reaktionselement in dem Planetenradsatz 140, und Leistung, die über das Verbindungselement 170 übertragen wird, wird durch das Sonnenradelement 142 auf das Hohlradelement 144 und daher auf das Ausgangselement 118 übertragen. Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus 152 eingerückt ist, nimmt der Motor/Generator 182 Leistung von dem Trägerelement 146 sowie dem Sonnenradelement 132 auf oder gibt Leistung an diese ab. Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus 154 eingerückt ist, wird das Hohlradelement 134 feststehend gehalten und wird ein Reaktionselement in dem Planetenradsatz 130. Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus 156 eingerückt ist, ist der Motor/Generator 180 zur Rotation mit dem Hohlradelement 134 verbunden und nimmt Leistung durch das Hohlradelement 134 sowie das Sonnenradelement 122 auf oder akzeptiert diese. Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus 158 eingerückt ist, wird das Hohlradelement 124 feststehend gehalten und wird ein Reaktionselement in dem Planetenradsatz 120, so dass die Drehzahl des Eingangselements 116 verriegelt wird.
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Der beispielhafte Hybridantriebsstrang
110 arbeitet in verschiedenen Betriebsmodi, die vier elektrisch verstellbare Vorwärtsmodi einschließen, wie es anhand von Tabelle 1 unten beschrieben wird. Tabelle 1
| Getriebebetriebsbereichszustand | Angelegte Kupplungen |
| C4
156 | C3
154 | C2
152 | C1
150 |
| Neutral 0 | | | | |
| Neutral 3 | | X | | |
| EVT-Modus 1 | | X | | X |
| Festgangverhältnis 1 | X | X | | X |
| EVT-Modus 2 | X | | | X |
| Festgangverhältnis 2 | X | | X | X |
| EVT-Modus 3 | X | | X | |
| Festgangverhältnis 3 | X | X | X | |
| EVT-Modus 4 | | X | X | |
| Neutral 34 | X | X | | |
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Der beispielhafte Hybridaggregat-Antriebsstrang von 1 kann verschiedene Kombinationen aus Kraftmaschine 12 und Motoren 180 und 182 benutzen, um Drehmoment an den Antriebsstrang 110 zu liefern. Der beispielhafte Hybridantriebsstrang 110 kann als ein Four-Mode-Hybrid beschrieben werden, wobei vier elektrisch verstellbare Gangmodi oder -zustände (EVT-Modus 1, EVT-Modus 2, EVT-Modus 3 und EVT-Modus 4) möglich sind. D. h. die Einrückung der Drehmomentübertragungsmechanismen 150 und 154 stellt einen ersten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus (EVT-Modus 1) her, die Einrückung der Drehmomentübertragungsmechanismen 150 und 156 stellt einen zweiten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus (EVT-Modus 2) her, die Einrückung der Drehmomentübertragungsmechanismen 152 und 156 stellt einen dritten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus (EVT-Modus 3) her, und die Einrückung der Drehmomentübertragungsmechanismen 152 und 154 stellt einen vierten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus (EVT-Modus 4) her). Die Einrückung des Drehmomentübertragungsmechanismus 158 zusätzlich zu jedem Satz Drehmomentübertragungsmechanismen stellt die elektrisch verstellbaren Modi her, die oben besprochen wurden, sorgt für eine Sperrung der Eingangswelle 116 und Festlegung der Kraftmaschine 12. Daher werden, wenn Drehmomentübertragungsmechanismus 158 in jedem der elektrisch verstellbaren Modi (EVT-Modi 1–4) zusätzlich eingerückt ist, Elektrofahrzeugmodi (EV-Modi) gebildet. Das Getriebe stellt auch drei Betriebsmodi mit festem Verhältnis bereit. Ein erster Modus mit festem Verhältnis wird durch Einrückung der Drehmomentübertragungsmechanismen 150, 154 und 156 bevorzugt an dem mechanischen Punkt, der zwischen dem ersten und zweiten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus hergestellt ist, bereitgestellt. Ein zweiter Modus mit festem Verhältnis wird durch Einrückung der Drehmomentübertragungsmechanismen 150, 152 und 156 bevorzugt an dem mechanischen Punkt, der zwischen dem zweiten und dritten elektrisch verstellbaren Modus hergestellt ist, hergestellt. Ein dritter Modus mit festem Verhältnis wird durch Einrücken der Drehmomentübertragungsmechanismen 152, 154 und 156 hergestellt.
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Neutralbetriebsmodi werden durch Einrückung der Drehmomentübertragungsmechanismen C3 154 und C4 156 (d. h. Neutral 34) in einer Ausführungsform und Einrückung der Drehmomentübertragungsmechanismen C3 154 (d. h. Neutral 3) alleine in einer anderen Ausführungsform vorgesehen. Eine dieser Ausführungsformen mit Neutralbetriebsmodus wird benutzt werden, wenn die Kraftmaschine gestartet wird, einschließlich während Kaltstart der Kraftmaschine. Wenn die Drehmomentübertragungsmechanismen C3 154 und C4 156 eingerückt sind, kann der Motor 182 Drehmoment an die Kraftmaschine zum Einleiten einer Drehung der Kurbelwelle der Kraftmaschine liefern und die Kraftmaschinen-Drehzahl während des Kraftmaschinen-Zündens steuern, während der Motor 180 festgelegt ist. Wenn nur der Drehmomentübertragungsmechanismus C3 154 eingerückt ist, können beide Motoren 180 und 182 Drehmoment an die Kraftmaschine zum Einleiten einer Drehung der Kurbelwelle der Kraftmaschine und zum Steuern der Kraftmaschinen-Drehzahl während des Zündens der Kraftmaschine liefern.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt 2 schematisch die beispielhafte Brennkraftmaschine 12 und ein ECM 23, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gebaut worden sind. Die Offenbarung ist lediglich beispielhaft und kann auf verschiedene Brennkraftmaschinensysteme und Verbrennungszyklen angewandt werden, die herkömmliche Benzinkraftmaschinen, Kompressionszündungs-Kraftmaschinen, Diesel-Kraftmaschinen und Kraftmaschinen, die wahlweise in einem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI) und einem Verbrennungsmodus mit homogener Funkenzündung (SI) betreibbar sind, einschließen.
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Die beispielhafte Kraftmaschine 12 umfasst eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, die hin- und hergehende Kolben 214 aufweist, die im Zylinder 215 verschiebbar beweglich sind, welche Brennkammern 216 mit variablen Volumen definieren. Jeder Kolben 214 ist mit einer rotierenden Kurbelwelle 212 verbunden, durch die eine lineare Hin- und Herbewegung in eine Drehbewegung umgesetzt wird. Ein Lufteinlasssystem liefert Einlassluft an einen Einlasskrümmer 229, der Luft in Einlasskanäle 231 der Brennkammern 216 lenkt und verteilt. Das Lufteinlasssystem umfasst ein Luftdurchflusskanalwerk und Vorrichtungen zum Überwachen und Steuern des Luftdurchflusses. Die Lufteinlassvorrichtungen umfassen bevorzugt einen Luftmassendurchsatzsensor 232 zum Überwachen des Luftmassendurchsatzes und der Einlasstemperatur. Ein Hauptdrosselventil 234 umfasst bevorzugt ein elektronisch gesteuertes Drosselklappenventil, das verwendet wird, um den Luftdurchsatz in dem Einlasskrümmer 229 in Ansprechen auf ein Steuersignal 3 von dem ECM 23 steuerbar einzuschränken. Von dem Einlasskrümmer 229 wird der Luftdurchsatz zu einzelnen Zylindern durch jeweilige Durchflusssteuereinrichtungen, die in der Nähe jedes einzelnen Zylinders gelegen sind, steuerbar eingeschränkt. Ein Drucksensor 236 in den Einlasskrümmer 229 ist ausgestaltet, um den Krümmerabsolutdruck und den Luftdruck zu überwachen. Ein externer Durchflussdurchgang führt Abgase von dem Kraftmaschinenauspuff zu dem Einlasskrümmer 229 zurück, der ein Durchflusssteuerventil aufweist, das als Abgasrückführventil (AGR-Ventil) 238 bezeichnet wird. Das ECM 23 dient dazu, den Massendurchfluss von Abgas zu dem Einlasskrümmer 229 durch Steuern des Öffnens des AGR-Ventils 238 zu steuern.
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Der Luftdurchsatz von dem Einlasskrümmer 229 und die Brennkammer 216 wird durch ein oder mehrere Einlassventil(e) 220 gesteuert. Abgas, das aus der Brennkammer 216 herausströmt, wird durch ein oder mehrere Abgasventil(e) 218 zu einem Auspuffkrümmer 239 gesteuert. Die Kraftmaschine 12 ist mit einem System zum Steuern und Einstellen des Öffnens und Schließens der Einlass- und Auslassventile 220 bzw. 218 ausgestattet. In einer Ausführungsform kann das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile 220 und 218 durch Steuern einer variablen Nockenphaseneinstellung/einer variablen Hubsteuerung für den Einlass- und Auslass-(VCP/VLC)-Vorrichtungen 222 bzw. 224 gesteuert und eingestellt werden. Die Einlass- und Auslass-VPC/VLC-Vorrichtungen 222 und 224 sind ausgestaltet, um eine Einlassnockenwelle 221 bzw. eine Auslassnockenwelle 223 zu steuern und zu betätigen. Die Drehungen der Einlass- und Auslassnockenwellen 221 und 223 sind mit einer Drehung der Kurbelwelle 212 verknüpft und verrastet, wodurch das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile 220 und 218 mit Stellungen der Kurbelwelle 212 und der Kolben 224 verbunden ist.
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Die Einlass-VCP/VLC-Vorrichtung 222 umfasst bevorzugt einen Mechanismus, der dazu dient, den Ventilhub des Einlassventils/der Einlassventile 220 zu schalten und zu steuern, und die Phasenlage der Einlassnockenwelle 221 für jeden Zylinder 215 in Ansprechen auf ein Steuersignal 5 von dem ECM 23 variabel einzustellen und zu steuern. Die Auslass-VCP/-VLC-Vorrichtung 224 umfasst bevorzugt einen steuerbaren Mechanismus, der dazu dient, den Ventilhub des Auslassventils/der Auslassventile 218 variabel zu schalten und zu steuern und die Phasenlage der Auslassnockenwelle 223 für jeden Zylinder 215 in Ansprechen auf ein Steuersignal 7 von dem ECM 23 variabel einzustellen und zu steuern.
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Die Einlass- und Auslass-VCP/VLC-Vorrichtungen 222 und 224 können jeweils einen steuerbaren zweistufig variablen Hubsteuer-(VLC)-Mechanismus aufweisen, der dazu dient, den Betrag an Ventilhub oder Öffnung des Einlass- und Auslassventils 220 bzw. 218 bzw. der Einlass- und Auslassventile 220 bzw. 218 zu einem von zwei diskreten Schritten zu steuern. Die zwei diskreten Schritte umfassen bevorzugt eine Stellung mit offenem Ventil und niedrigem Hub (etwa 4–6 mm in einer Ausführungsform) bevorzugt für einen Betrieb bei niedriger Geschwindigkeit und geringer Last, und eine Stellung mit offenem Ventil und hohem Hub (etwa 8–13 mm in einer Ausführungsform) bevorzugt für einen Betrieb mit hoher Geschwindigkeit und hoher Last. Die Einlass- und Auslass-VCP/VLC-Vorrichtungen 222 und 224 umfassen jeweils bevorzugt einen Mechanismus für eine variable Nockenphasenverstellung (VPC), um die Phasenverstellung (d. h. die relativen Zeiten) des Öffnens und Schließens des Einlassventils/der Einlassventile 220 bzw. des Auslassventils/der Auslassventile 218 zu steuern und einzustellen. Das Einstellen der Phasenverstellung bezieht sich auf das Verschieben der Öffnungszeiten des Einlass- und Auslassventils/der Einlass- und Auslassventile 220 und 218 relativ zu Stellungen der Kurbelwelle 212 und des Kolbens 214 in dem jeweiligen Zylinder 215. Die VCP-Mechanismen der Einlass- und Auslass-VPC/VLC-Vorrichtungen 222 und 224 weisen jeweils einen Bereich einer Phasenverstellungsautorität von etwa 60°–90° Kurbeldrehung auf, wodurch zugelassen wird, dass das ECM 23 das Öffnen und Schließen von einem des Einlass- und Auslassventils/der Einlass- und Auslassventile 220 und 218 relativ zu der Stellung des Kolbens 214 für jeden Zylinder 215 nach früh oder nach spät verstellen kann. Der Bereich der Phaseneinstellungsautorität ist durch die Einlass- und Auslass-VCP/VLC-Vorrichtungen 222 und 224 definiert und begrenzt. Die Einlass- und Auslass-VCP/VLC-Vorrichtungen 222 und 224 umfassen Nockenwellen-Stellungssensoren, um Drehstellungen der Einlass- und der Auslassnockenwellen 221 und 223 zu ermitteln. Die VCP/VLC-Vorrichtungen 222 und 224 werden unter Verwendung von einer von einer elektrohydraulischen, einer hydraulischen und einer elektrischen Steuerkraft, die durch das ECM 23 gesteuert wird, betätigt.
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Die Kraftmaschine 12 umfasst ein Kraftstoffeinspritzsystem, das mehrere Hochdruck-Kraftstoffeinspritzventile 228 umfasst, die jeweils ausgestaltet sind, um eine Kraftstoffmenge in eine der Brennkammern 216 in Ansprechen auf ein Signal von dem ECM 23 direkt einzuspritzen. Die Kraftstoffeinspritzventile 228 werden mit Kraftstoff unter Druck von einem Kraftstoffverteilungssystem versorgt.
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Die Kraftmaschine 12 umfasst ein Funkenzündungssystem, durch das Funkenenergie an eine Zündkerze 226 zum Zünden oder Unterstützen des Zündens von Zylinderladung in jeder der Brennkammern 216 in Ansprechen auf ein Signal 9 von dem ECM 23 geliefert werden kann.
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Die Kraftmaschine 12 ist mit verschiedenen Erfassungsvorrichtungen zum Überwachen des Kraftmaschinenbetriebes ausgestattet, die einen Kurbelwellensensor 242, der eine Ausgangsdrehzahl aufweist und dazu dient, die Kurbelwellendrehstellung zu überwachen, d. h. den Kurbelwinkel und die Kraftmaschinen-Drehzahl, wobei die Kraftmaschinen-Drehzahl effektiv gleich der Eingangsdrehzahl NI der Eingangswelle 116 ist. Der Einfachheit halber werden die Kraftmaschinen-Drehzahl und die Drehzahl der Kurbelwelle 212, wie durch den Kurbelsensor 242 gemessen, als NI bezeichnet. In einer Ausführungsform ist ein Verbrennungssensor 230 ausgestaltet, um die Verbrennung zu überwachen und ein Abgassensor 240 ist ausgestaltet, um Abgase zu überwachen, typischerweise ein Sensor für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Der Verbrennungssensor 230 umfasst eine Sensorvorrichtung, die dazu dient, einen Zustand eines Verbrennungsparameters zu überwachen, und ist als ein Zylinderdrucksensor gezeigt, der dazu dient, den Verbrennungsdruck innerhalb eines Zylinders zu überwachen. Der Ausgang des Verbrennungssensors 230 und des Kurbelsensors 242 wird von dem ECM 23 überwacht, das die Verbrennungsphasenverstellung, d. h. die Zeiten des Verbrennungsdrucks relativ zu dem Kurbelwinkel der Kurbelwelle 212 für jeden Zylinder 215 für jeden Verbrennungszyklus ermittelt. Der Verbrennungssensor 30 kann auch durch das ECM 23 überwacht werden, um einen effektiven Mitteldruck (IMEP) für jeden Zylinder 215 für jeden Verbrennungszyklus zu ermitteln. Bevorzugt werden die Kraftmaschine 12 und das ECM 23 mechanisiert, um Zustände des IMEP für jeden der Kraftmaschinenzylinder 215 während jedes Zylinderzündereignisses zu überwachen und zu ermitteln. Alternativ können andere Erfassungssysteme verwendet werden, um Zustände anderer Verbrennungsparameter zu überwachen, innerhalb des Umfangs der Offenbarung, z. B. Ionenerfassungs-Zündsysteme und nicht intrusive Zylinderdrucksensoren.
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Im Betrieb überwacht das ECM 23 Eingänge von den vorstehend genannten Sensoren, um Zustande von Kraftmaschinenparametern zu ermitteln. Das ECM 23 ist ausgestaltet, um Eingangssignale von einem Bediener zu empfangen (z. B. über ein Gaspedal und ein Bremspedal), um eine Bedienerdrehmomentanforderung zu ermitteln. Das ECM 23 überwacht die Sensoren, die die NI und die Einlasslufttemperatur und die Kühlmitteltemperatur und andere Umgebungsbedingungen angeben.
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Das ECM 23 führt algorithmischen Code aus, der darin gespeichert ist, um die vorstehend erwähnten Aktoren zu steuern und somit die Zylinderladung zu bilden, was das Steuern von Verbrennungsparametern einschließt, die den Einlassluftmassendurchsatz einschließen, der benutzt werden kann, um das Luftdurchsatzdrehmoment zu steuern, die Zündfunkenzeiten, die benutzt werden kann, um das zündfunkeninduzierte Drehmoment zu steuern, die eingespritzte Kraftstoffmasse, die Kraftstoffeinspritzzeiten, die AGR-Ventilstellung, um den Durchfluss von rückgeführten Abgasen zu steuern, und die Einlass- und/oder Auslassventilzeiten und Phaseneinstellungen an derart ausgestatteten Kraftmaschinen einschließen. Die Ventilzeiten- und -phaseneinstellungen können NVO und Hub von Auslassventilwiederöffnung (in einer Abgasrückatmungsstrategie) in einer Ausführungsform umfassen. Das ECM 23 kann arbeiten, um die Kraftmaschine 12 während des fortwährenden Fahrzeugbetriebs ein- und auszuschalten, und kann arbeiten, um einen Teil der Brennkammern 216 oder einen Teil der Einlass- und Auslassventile 220 und 218 durch die Steuerung einer Kraftstoff- und Zündfunken-Deaktivierung selektiv zu deaktivieren. das ECM 23 kann ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Basis einer Rückkopplung von einem Abgassensor 240 steuern.
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Wie es deutlich werden wird, kann das ECM 123 (d. h. ECM 23) und das HCP 188, das in 1 gezeigt ist, in Zuordnung zueinander verwendet werden, um unerwünschte Ladungsspitzen für die Batterie 186 während Kaltstarts der Kraftmaschine zu verringern.
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In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht unter Bezugnahme auf die 1 und 2 die 3 ein beispielhaftes Flussdiagramm 40 zum Starten einer Brennkraftmaschine eines Hybridantriebsstrangs während Kaltstartbedingungen. Eine Kaltstartbedingung der Kraftmaschine kann durch ein Kraftmaschinen-Startereignis definiert sein, wenn eine Batterieleistung (z. B. Leistung der Energiespeichereinrichtung 186) innerhalb vorbestimmter Grenzen liegt und die Batterietemperatur unterhalb einer vorbestimmten Batterietemperatur liegt. Das Kraftmaschinen-Startereignis kann in Ansprechen auf eine Kraftmaschinen-Startanforderung eines Bedieners oder ein Kraftmaschinen-Autostartereignis sein. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Batterie eine Lithium-Ionen-Batterie, die einen engen Betriebsbereich aufweist. In einem nicht einschränkenden Beispiel beträgt der Betriebsbereich der Lithium-Ionen-Batterie 1,0 Kilowatt Entladeleistungsgrenze und –1,0 Kilowatt Ladegrenze. Während Kaltstartbedingungen der Kraftmaschine kann ein Hochdrehen der Kraftmaschine, das Drehmoment- und/oder Drehzahlhubdrehen einschließt, aufgrund einer hohen Ungenauigkeit in einem Kraftmaschinen-Drehmomentmodell auftreten, sobald die Kraftmaschine während des Zündens der Kraftmaschine in die Drehzahlsteuerung eintritt. Das Hochdrehen der Kraftmaschine kann unerwünscht hohe Ladespitzen für die Batterie 186 erzeugen, wenn zumindest eine elektrische Maschine (Motor/Generator 182 oder Motoren/Generatoren 180, 182) Drehmoment zum Drehen der Kurbelwelle der Kraftmaschine (d. h. Andrehen der Kraftmaschine) liefert/liefern und folglich das erzeugte Hochdrehen der Kraftmaschinendrehzahl absorbieren. Um die unerwünschten hohen Ladespitzen für die Batterie 186 zu verringern, die den Betriebsbereich der Batterie 186 überschreiten können, während Kaltstartbedingungen der Kraftmaschine, ziehen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die Benutzung von vier Phasen für Kraftmaschinen-Startereignisse während Kaltstartbedingungen in Betracht. Wie es deutlich werden wird, kann innerhalb der vier Phasen die Kraftmaschinendrehzahl auf der Basis des Steuerns von Verbrennungsparametern der Kraftmaschine ohne irgendeine Wechselwirkung von der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine gesteuert werden. Wenn die zumindest eine Elektroarbeitsmaschine nicht mit der Kraftmaschine 12 wechselwirkt, läuft die zumindest eine Elektroarbeitsmaschine in einem entspannten Zustand frei, wobei ein Drehmomentausgang von Null für die Kraftmaschine 12 und die Batterie 186 bereitgestellt wird.
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Tabelle 2 ist als ein Schlüssel zu
3 angegeben, wobei die mit Zahlen gekennzeichneten Blöcke und die entsprechenden Funktionen wie folgt ausgeführt sind. Tabelle 2
| Block | Blockinhalte |
| 401 | Detektieren eines Kraftmaschinen-Startereignisses, wenn die Batterieleistung innerhalb vorbestimmter Grenzen liegt und die Batterietemperatur unter einem vorbestimmten Batterieschwellenwert liegt. |
| 402 | Einleiten einer Drehung der Kurbelwelle der Kraftmaschine mit zumindest einer Elektroarbeitsmaschine. |
| 404 | Hat die Kraftmaschinen-Kurbelwellendrehzahl eine vorbestimmte Kraftmaschinen-Kurbelwellendrehzahl erreicht? |
| 406 | Zünden der Kraftmaschine, während die Kraftmaschinendrehzahl mit der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine gesteuert wird. |
| 408 | Ist ein Hochdreh-Schwellenwert aufgetreten? |
| 410 | Steuern der Kraftmaschinendrehzahl auf der Basis des Steuerns von Verbrennungsparametern der Kraftmaschine ohne irgendeine Wechselwirkung von der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine. |
| 412 | Ist eine vorbestimmte Bedingung aufgetreten? |
| 414 | Steuern des Kraftmaschinen-Arbeitspunktes mit der Elektroarbeitsmaschine, während die Kraftmaschine fortfährt, zu zünden. |
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Unter Bezugnahme auf Block 401, wenn ein Kraftmaschinen-Startereignis detektiert wird und die Batterieleistung innerhalb vorbestimmter Grenzen liegt und die Batterietemperatur unter einem vorbestimmten Batterieschwellenwert liegt, schreitet das Flussdiagramm zu Block 403 fort. Das Kraftmaschinen-Startereignis kann eine Bediener-Kraftmaschinen-Startanforderung einschließen, wie etwa das Drehen des Zündschlüssels. Darüber hinaus kann das Kraftmaschinen-Startereignis ein Kraftmaschinen-Startereignis während eines fortwährenden Betriebs des Hybridantriebsstrangs 113 einschließen.
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Unter Bezugnahme auf Block 402 leitet die erste Phase eine Drehung der Kurbelwelle der Kraftmaschine mit zumindest einer Elektroarbeitsmaschine ein, bis eine vorbestimmte Kurbelwellendrehzahl erreicht ist. In einer beispielhaften Ausführungsform, wenn Drehmomentübertragungsmechanismen 154 und 156 eingerückt sind (d. h. der neutrale Modus 34), ist nur der Motor/Generator 182 rotatorisch mit der Kraftmaschine gekoppelt, und ist daher in der Lage, eine Drehung der Kurbelwelle der Kraftmaschine einzuleiten, während der Motor/Generator 180 festgelegt ist. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform, wenn nur der Drehmomentübertragungsmechanismus 154 eingerückt ist (d. h. Neutralmodus 3), sind die jeweiligen Motoren/Generatoren 180 und 182 rotatorisch mit der Kraftmaschine gekoppelt, und daher sind beide Motoren/Generatoren 180 und 182 in der Lage, eine Drehung der Kurbelwelle der Kraftmaschine einzuleiten. Eine Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine kann gleichzeitig während der eingeleiteten Drehung der Kurbelwelle auftreten. Zu Diskussionszwecken des beispielhaften Flussdiagramms 400 wird die beispielhafte Ausführungsform, bei der die Drehmomentübertragungsmechanismen C3 154 und C4 156 eingerückt sind (d. h. Neutral 34) hierin besprochen. Jedoch sind die in dem Flussdiagramm 400 offenbarten Verfahren gleichermaßen auf die alternative Ausführungsform anwendbar, bei der nur der Drehmomentübertragungsmechanismus C3 154 eingerückt ist. Daher wird der Ausdruck ”zumindest eine Elektroarbeitsmaschine” sich nur auf den Motor/Generator 182 beziehen, jedoch ist der Ausdruck ”zumindest eine Elektroarbeitsmaschine” gleichermaßen darauf anwendbar, dass in der alternativen Ausführungsform beide Motoren/-Generatoren 180, 182 enthalten sind, wobei nur C3 154 (d. h. Neutral 3) eingerückt ist.
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Der Entscheidungsblock 404 ermittelt, ob die Kraftmaschinen-Kurbelwellendrehzahl die vorbestimmte Kraftmaschinen-Kurbelwellendrehzahl erreicht hat. Die vorbestimmte Kraftmaschinen-Kurbelwellendrehzahl kann als eine optimale Kraftmaschinen-Kurbelwellendrehzahl ausgewählt sein, die zum Zünden der Kraftmaschine erforderlich ist. Ein ”0” gibt an, dass die Kraftmaschinen-Kurbelwellendrehzahl die vorbestimmte Kraftmaschinen-Kurbelwellendrehzahl nicht erreicht hat, wobei das Flussdiagramm zu Block 403 zurückkehrt. Ein ”1” gibt an, dass die Kraftmaschinen-Kurbelwellendrehzahl die vorbestimmte Kraftmaschinen-Kurbelwellendrehzahl erreicht hat, und es wird zu Block 406 fortgeschritten, bei dem Kraftmaschine gezündet wird.
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Unter Bezugnahme auf Block 406 zündet die zweite Phase die Kraftmaschine, während die Kraftmaschinen-Drehzahl mit der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine gesteuert wird, bis ein Hochdreh-Schwellenwert auftritt. Der Hochdreh-Schwellenwert wird anhand von Entscheidungsblock 408 besprochen. In einer beispielhaften Ausführungsform korreliert das Steuern der Kraftmaschinen-Drehzahl mit der Drehzahl der Kurbelwelle. Die Kraftmaschine kann eine herkömmliche Benzin-Kraftmaschine sein, die eine Fremdzündung umfasst, wobei ein Funken das Luft-Kraftstoff-Gemisch zündet, wodurch das Zünden eingeleitet wird. Die Kraftmaschine kann eine Kompressionszündungs-Kraftmaschine, wie etwa eine Diesel-Kraftmaschine sein, bei der Wärme der Verdichtung die eingespritzte Kraftstoffmenge zündet, wodurch das Zünden eingeleitet wird.
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Der Entscheidungsblock 408 ermittelt, ob der Hochdreh-Schwellenwert aufgetreten ist. Wenn der Hochdreh-Schwellenwert aufgetreten ist, können unerwünschte hohe Ladespitzen für die Batterie 86 erzeugt werden, wenn zumindest eine Elektroarbeitsmaschine die Kurbelwelle der Kraftmaschine dreht, aufgrund hoher Ungenauigkeit in einem Kraftmaschinen-Drehmomentmodell, sobald die Kraftmaschine in die Drehzahlsteuerung während des Zündens der Kraftmaschine eintritt. Der Hochdreh-Schwellenwert kann auftreten, wenn die Kurbelwellen-Drehzahl eine zweite vorbestimmte Kurbelwellen-Drehzahl erreicht. Der Hochdreh-Schwellenwert kann ferner auftreten, wenn eine vorbestimmte Anzahl von Zylinderereignissen erreicht wird. Der Hochdreh-Schwellenwert kann ferner auftreten, wenn eine Beschleunigung der Kurbelwelle eine vorbestimmte Kurbelwellenbeschleunigung über eine vorbestimmte Dauer erreicht. Ein ”0” gibt an, dass der Hochdreh-Schwellenwert nicht aufgetreten ist, und es wird zu Block 406 zurückgekehrt, bei dem das Zünden der Kraftmaschine fortgesetzt ist, während die Kraftmaschinen-Drehzahl mit der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine gesteuert wird. Ein ”1” gibt an, dass der Hochdreh-Schwellenwert aufgetreten ist, wobei zumindest eine der zweiten vorbestimmten Kurbelwelle erreicht ist, wobei die vorbestimmte Zahl von Zylinderereignissen erreicht ist und die vorbestimmte Kurbelwellenbeschleunigung über die vorbestimmte Dauer erreicht ist. Daher schreitet das Flussdiagramm 400 zu Block 410 fort, wenn der Hochdreh-Schwellenwert aufgetreten ist.
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Unter Bezugnahme auf Block 410 steuert Phase 3 die Kraftmaschinen-Drehzahl auf der Basis der Steuerung von Verbrennungsparametern der Kraftmaschine ohne irgendeine Wechselwirkung von der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine. Das Steuern von Verbrennungsparametern kann das Steuern eines funkeninduzierten Drehmoments einschließen, wenn die Kraftmaschine eine Funkenzündungs-Kraftmaschine, wie etwa eine herkömmliche Benzin-Kraftmaschine ist. Das Steuern der Verbrennungsparameter kann darüber hinaus das Steuern des Luftdurchsatzdrehmoments einschließen. Als solches steuern die gesteuerten Verbrennungsparameter die Kraftmaschinendrehzahl ohne irgendeine Wechselwirkung von der Elektroarbeitsmaschine. In einer beispielhaften Ausführungsform benutzt das ECM 123 (z. B. ECM 23) in Phase 3 ein Kraftmaschinen-Drehmomentmodell, das einen Integratorwert umfasst, um die Verbrennungsparameter zu steuern und somit die Kraftmaschinen-Drehzahl währen des Zündens zu steuern. Jedoch kann eine hohe Ungenauigkeit in dem Kraftmaschinen-Drehmomentmodell hohe Ladungsspitzen für die Batterie 186 erzeugen, sobald der Hochdreh-Schwellenwert auftritt, weil die zumindest eine Elektroarbeitsmaschine Drehmoment von dem Hochdrehen der Kraftmaschine absorbiert. Die hohen Ladespitzen können beseitigt oder beträchtlich verringert werden, indem zugelassen wird, dass die zumindest eine Elektroarbeitsmaschine in dem entspannten Zustand frei läuft und dadurch nichts von dem Drehmoment von dem Hochdrehen der Kraftmaschine, das durch die Kraftmaschine erzeugt wird, absorbiert. Somit wechselwirkt die zumindest eine Elektroarbeitsmaschine nicht und die Kraftmaschinen-Drehzahl wird durch Steuern der Verbrennungsparameter gesteuert.
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Darüber hinaus kann Block 410, der die dritte Phase mit einschließt, das Steuern des Hochdrehens der Kraftmaschinen-Drehzahl auf der Basis gesteuerter Verbrennungsparameter der Kraftmaschine einschließen, wenn eine dritte vorbestimmte Kurbelwellen-Drehzahl erreicht ist. Wenn die dritte vorbestimmte Kurbelwellen-Drehzahl erreicht ist, können die gesteuerten Verbrennungsparameter genauer das Hochdrehen der Kraftmaschinen-Drehzahl auf der Basis des Steuerns zumindest eines von dem zündfunkeninduzierten Drehmoment der Kraftmaschine und dem Luftdurchsatzdrehmoment der Kraftmaschine ohne irgendeine Wechselwirkung von der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine steuern. Das Flussdiagramm schreitet dann zu Entscheidungsblock 412 fort.
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Der Entscheidungsblock 412 ermittelt, ob eine vorbestimmte Bedingung aufgetreten ist. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die vorbestimmte Bedingung auftreten, wenn eine Getriebebereichswähleinrichtung (z. B. PRNDL-Hebel) aus einem Parkgetriebezustand oder einem neutralen Getriebezustand in einen Fahrzustand schalten. Zum Beispiel umfasst in einem nicht einschränkenden Beispiel ein Schalten aus einem neutralen Getriebezustand in einen Fahrzustand ein Schalten aus dem Neutral-Zustand 34, bei dem die Drehmomentübertragungsmechanismen C3 154 und C4 156 eingerückt sind, in den ersten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus (EVT-Modus 1), wobei die Drehmomentübertragungsmechanismen C1 150 und C3 154 eingerückt sind. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann die vorbestimmte Bedingung auftreten, wenn die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur eine vorbestimmte Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur erreicht und die Batterietemperatur eine vorbestimmte Batterietemperatur erreicht. Ein ”0” gibt an, dass die vorbestimmte Bedingung nicht aufgetreten ist, und das Flussdiagramm 400 kehrt zu Block 410 zurück, bei dem die Steuerung der Kraftmaschinen-Drehzahl auf der Basis des Steuerns der Verbrennungsparameter der Kraftmaschine ohne irgendeine Wechselwirkung von der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine fortgesetzt wird. Ein ”1” gibt an, dass die vorbestimmte Bedingung auftreten ist, und das Flussdiagramm schreitet zu Block 414 fort. Mit anderen Worten gibt das Auftreten der vorbestimmten Bedingung an, dass hohe Ladespitzen außerhalb des Betriebsbereiches der Batterie nicht länger eine Bedrohung darstellen, und die Kraftmaschinen-Drehzahl nun mit der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine gesteuert werden kann.
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Unter Bezugnahme auf Block 414 umfasst Phase 4 das Steuern der Kraftmaschinen-Drehzahl mit der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine, während die Kraftmaschine noch zündet. In Phase 4 wird die gesteuerte Kraftmaschinen-Drehzahl mit der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine unter Verwendung eines Integratorwerts initialisiert, der dem Integratorwert entspricht, der der gesteuerten Kraftmaschinen-Drehzahl zugeordnet ist, auf der Basis der gesteuerten Verbrennungsparameter. Zum Beispiel kann das HCP 188 einen Integratorwert benutzen, um die gesteuerte Kraftmaschinen-Drehzahl mit der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine entsprechend einem Integratorwert zu initialisieren, der dem Kraftmaschinen-Drehmomentmodell in Phase 3 zugeordnet ist, um die Verbrennungsparameter zu steuern und somit die Kraftmaschinen-Drehzahl während des Zündens zu steuern. Es ist zu verstehen, dass die Benutzung des Integratorwerts, um die gesteuerte Kraftmaschinen-Drehzahl mit der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine zu initialisieren, einen gleichmäßigen Übergang vom Steuern der Kraftmaschinen-Drehzahl auf der Basis der gesteuerten Verbrennungsparameter (d. h. Phase 3) zu einem Steuern der Kraftmaschinen-Drehzahl mit der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine ermöglicht, während die Kraftmaschine noch zündet (d. h. Phase 4).
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4 veranschaulicht experimentelle und abgeleitete Daten eines Graphen 500, der ein Kraftmaschinen-Drehzahlprofil 540 und ein Batterieleistungsprofil 560 umfasst, während vier Phasen eines Kraftmaschinen-Startereignisses während Kaltstartbedingungen gemäß der vorliegenden Offenbarung. Jede der vier Phasen entspricht jeder der vier Phasen, die oben unter Bezugnahme auf das beispielhafte Flussdiagramm 400 besprochen wurden. Die horizontale Achse 501 bezeichnet die Zeit. Die vertikale Achse 502 bezeichnet die Batterieleistung und die Kraftmaschinen-Drehzahl. Die erste Phase umfasst die Fläche des Graphen 500 zwischen der vertikalen Achse 502 und der vertikalen Linie 510. Die zweite Phase umfasst die Fläche zwischen den vertikalen Linien 510 und 520. Die dritte Phase umfasst die Fläche zwischen vertikalen Linien 520 und 530. Die vierte Phase umfasst die Fläche jenseits der vertikalen Linie 530.
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Unter Bezugnahme auf Punkt 541 auf dem Kraftmaschinen-Drehzahlprofil 540 ist ein Kraftmaschinen-Startereignis detektiert worden, wenn die Batterieleistung innerhalb vorbestimmter Grenzen liegt und die Batterietemperatur unterhalb des vorbestimmten Batterieschwellenwerts liegt. Mit anderen Worten ist ein Kraftmaschinen-Startereignis während Kaltstartbedingungen detektiert worden.
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Zwischen den Punkten 541 und 542 auf dem Kraftmaschinen-Drehzahlprofil umfasst die erste Phase das Einleiten einer Drehung der Kurbelwelle der Kraftmaschine mit der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine (z. B. Motor/Generator 182 oder Motoren/Generatoren 180 und 182). Wie es zuvor erwähnt wurde, korreliert die Kraftmaschinen-Drehzahl mit der Drehzahl der Kurbelwelle. Wie es auf dem Kraftmaschinen-Drehzahlprofil 540 veranschaulicht ist, nimmt die Kraftmaschinen-Drehzahl zu, bevor Punkt 542 pulsiert wird. Die Kraftmaschinen-Drehzahl an Punkt 542 entspricht der vorbestimmten Kurbelwellen-Drehzahl.
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Zwischen den Punkten 542 und 543 auf dem Kraftmaschinen-Drehzahlprofil 540 umfasst die zweite Phase das Zünden der Kraftmaschine, während die Kraftmaschinendrehzahl mit der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine gesteuert wird, bis ein Hochdreh-Schwellenwert auftritt. Punkt 543 kann dem Auftreten des Hochdreh-Schwellenwerts entsprechen. Wie es zuvor erwähnt wurde, kann der Hochdreh-Schwellenwert ein Auftreten von einem eines Erreichens einer zweiten vorbestimmten Kurbelwellen-Drehzahl, einem Erreichen einer vorbestimmten Anzahl von Zylinderereignissen und einem Erreichen einer vorbestimmten Kurbelwellenbeschleunigung über eine vorbestimmte Dauer umfassen.
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Zwischen den Punkten 543 und 545 auf dem Kraftmaschinen-Drehzahlprofil 540 umfasst die dritte Phase das Steuern der Kraftmaschinen-Drehzahl auf der Basis des Steuerns von Verbrennungsparametern der Kraftmaschine ohne irgendeine Wechselwirkung von der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine. In der dritten Phase wird zugelassen, dass die zumindest eine Elektroarbeitsmaschine (z. B. Motor/Generator 182 oder Motoren/Generatoren 180 und 182) in dem entspannten Zustand freilaufen, und somit kein Drehmoment an der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine vorliegt. Daher werden jegliche Ladespitzen an der Batterie, die aus einem Hochdrehen der Kraftmaschinen-Drehzahl auftreten, vermieden. Genauer wird die Kraftmaschinen-Drehzahl gesteuert, indem zumindest eines von einem zündfunkeninduzierten Drehmoment und einem Luftdurchsatzdrehmoment gesteuert wird. Punkt 544 entspricht der dritten vorbestimmten Kurbelwellen-Drehzahl, bei der Kraftmaschinen-Hochdrehen auf der Basis des Steuerns von Verbrennungsparametern gesteuert wird, ohne irgendeine Wechselwirkung von der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine. Wenn das Kraftmaschinen-Drehzahlprofil 540 Punkt 544 (z. B. die dritte vorbestimmte Kurbelwellen-Drehzahl) erreicht, wird genauer Kraftmaschinen-Hochdrehen auf der Basis des Steuerns von Verbrennungsparametern ohne irgendeine Wechselwirkung von der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine verringert. Die Verringerung des Kraftmaschinen-Hochdrehens ist zwischen den Punkten 544 und 545 an dem Kraftmaschinen-Drehzahlprofil 540 veranschaulicht.
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Punkt 545 an dem Kraftmaschinen-Drehzahlprofil 540 entspricht dem Auftreten der vorbestimmten Bedingung. Wie es zuvor erwähnt wurde, kann die vorbestimmte Bedingung ein Schalten einer Getriebebereichsauswahleinrichtung von einem von einem Parkgetriebezustand und einem neutralen Getriebezustand in einen Fahrzustand umfassen. Gleichermaßen kann die vorbestimmte Bedingung umfassen, dass die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur die vorbestimmte Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur erreicht und die Batterietemperatur die vorbestimmte Batterietemperatur erreicht. Deshalb ist festgestellt worden, dass Ladespitzen an der Batterie nicht länger eine Bedrohung sind, und die Kraftmaschinen-Drehzahl kann mit der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine gesteuert werden. In der vierten Phase wird die Kraftmaschinen-Drehzahl mit der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine gesteuert, während die Kraftmaschinen jenseits Punkt 545 an den Kraftmaschinen-Drehzahlprofil 540 zündet. Wie es zuvor erwähnt wurde, umfasst das Steuern der Kraftmaschinen-Drehzahl mit der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine das Initialisieren der gesteuerten Kraftmaschinen-Drehzahl mit der zumindest einen Elektroarbeitsmaschine unter Verwendung eines Integratorwerts, der einem Integratorwert entspricht, der der gesteuerten Kraftmaschinen-Drehzahl zugeordnet ist, auf der Basis der gesteuerten Verbrennungsparameter in der dritten Phase.
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Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und Abwandlungen daran beschrieben. Weitere Abwandlungen und Abänderungen können Dritten beim Lesen und Verstehen der Beschreibung in den Sinn kommen. Daher ist beabsichtigt, dass die Offenbarung nicht auf die besondere Ausführungsform/besonderen Ausführungsformen, die als die beste Art und Weise, die zum Ausführen dieser Offenbarung in Betracht gezogen wird/werden, offenbart ist/sind, begrenzt ist, sondern dass die Offenbarung alle Ausführungsformen umfassen wird, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.
