DE102012219853B4 - Verfahren zur Ventilbetätigungssteuerung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugsystems (100), das Folgendes umfasst:Erhöhen der Fahrzeuggeschwindigkeit während eines Modus mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor (10), bei dem nur ein Elektromotor (26) mindestens ein Fahrzeugantriebsrad (52) antreibt und die Umdrehungsgeschwindigkeit einer rotierenden Getriebekomponente eines Planetenradgetriebes (44) verkleinert oder auf ihrer Obergrenze gehalten wird, indem die Geschwindigkeit des Fahrzeugantriebsrades (52) durch Bereitstellen einer Antriebskraft vom Elektromotor (26) auf das Fahrzeugantriebsrad (52) erhöht wird, während die Drehzahl eines mit den Fahrzeugantriebsrad (52) verbundenen, nicht mit Kraftstoff versorgten Verbrennungsmotors (10) vergrößert wird; undJustieren einer Zylinderventilbetätigung auf der Basis der Verbrennungsmotor-Drehzahl.

Description

  • Die vorliegende Anmeldung betrifft das Verringern von Pumpverlusten beim Steuern der Fahrzeuggeschwindigkeit eines hybriden Elektrofahrzeugs insbesondere beim Betrieb im rein elektrischen Modus.
  • Hybride Fahrzeugsysteme können mit verschiedenen Getriebekomponenten konfiguriert werden. Zum Beispiel kann bei leistungsaufgeteilten Transaxle-Hybridfahrzeugsystemen das Getriebe ein Planetenradsystem umfassen, das direkt mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt und ferner über eine oder mehrere rotierende Komponenten, wie etwa Zahnräder, Ritzel und Lager, mit den Rädern gekoppelt ist. Während des Fahrzeugbetriebs berücksichtigt die Getriebesteuerung die Geschwindigkeitsbeschränkungen der verschiedenen rotierenden Getriebekomponenten, um Beschädigung der Komponenten zu vermeiden.
  • In der Druckschrift US 7 040 433 B2 wird ein Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugsystems beschrieben, bei dem während eines Modus mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor, bei dem nur ein Elektromotor das Fahrzeug antreibt, die Fahrzeuggeschwindigkeit durch vergrößern der Drehzahl eines nicht mit Kraftstoff versorgten Verbrennungsmotors erhöht und eine Zylinderventilbetätigung auf der Basis der Verbrennungsmotordrehzahl justiert wird.
  • Die Erfinder haben hier ein potentielles Problem bei solchen Systemen erkannt. Die mechanisch auferlegten Geschwindigkeitsbeschränkungen der Getriebekomponenten können die maximal erreichbare Fahrzeuggeschwindigkeit begrenzen, insbesondere während Betriebsarten mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor. Wenn insbesondere das Fahrzeug in einem elektrischen Modus mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor betrieben wird und das Fahrzeug durch Energie von einer Systembatterie angetrieben wird, wird die maximal zulässige Fahrzeuggeschwindigkeit auf eine Geschwindigkeit begrenzt, die die rotierenden Getriebekomponenten vor durch Geschwindigkeit verursachter Beschädigung schützt. Auf der Basis der Konfiguration der Getriebekomponenten kann es möglich sein, den Verbrennungsmotor unter Verwendung der Batterie drehen zu lassen, um die durch Geschwindigkeit verursachte Beschädigung an den rotierenden Getriebekomponenten zu verringern. Der Batterieverbrauch würde jedoch durch parasitäre Verluste des Verbrennungsmotors wie etwa Pumpverluste vergrößert werden. Eine begrenzte Fahrzeuggeschwindigkeit kann das Fahrerlebnis des Bedieners verschlechtern, während sich vergrößerter Batterieverbrauch auf die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit der Batterie auswirken und auch den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs verschlechtern kann.
  • In einem Beispiel können bestimmte der obigen Probleme mindestens teilweise durch ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugsystems behandelt werden, das während eines Modus mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor, wobei nur ein Elektromotor das Fahrzeug antreibt, die Fahrzeuggeschwindigkeit durch Vergrößern der Drehzahl eines nicht mit Kraftstoff versorgten Verbrennungsmotors vergrößert wird. Das Verfahren umfasst ferner das Justieren eines Zylinderventils auf der Basis der Verbrennungsmotor-Drehzahl. Auf diese Weise kann die Luftströmung durch den drehenden nicht mit Kraftstoff versorgten Verbrennungsmotor verringert werden, um dadurch parasitäre Verbrennungsmotorverluste zu verringern.
  • Zum Beispiel kann ein hybrides Elektrofahrzeug mit einem Planetengetriebe konfiguriert werden. Während ausgewählter Bedingungen, in denen das Fahrzeug nur durch einen Elektromotor angetrieben wird, kann eine Steuerung eine Vergrößerung der Fahrzeuggeschwindigkeit bis zu einer Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit erlauben, ohne den Verbrennungsmotor drehen zu lassen. Bis zu der Schwellengeschwindigkeit kann dementsprechend, während die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, die Umdrehungsgeschwindigkeit einer rotierenden Getriebekomponente (wie etwa einer Zahnradkomponente) auch zunehmen. Über der Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit kann weitere Rotation der Getriebekomponente zu einer mechanischen Verschlechterung der Komponente führen. Über der Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit kann die Steuerung deshalb eine weitere Vergrößerung der Fahrzeuggeschwindigkeit erlauben, indem der Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffversorgung drehen gelassen wird. Auf der Basis der Konfiguration der Getriebekomponente mit Bezug auf den Verbrennungsmotor und die Räder kann, während die Verbrennungsmotor-Drehzahl vergrößert wird, die Umdrehungsgeschwindigkeit der Getriebekomponente verkleinert (oder auf der Obergrenze gehalten) werden, wodurch möglich wird, die maximale im rein elektrischen Modus erreichbare Fahrzeuggeschwindigkeit zu erhöhen. Während der Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffversorgung drehen gelassen wird, kann die Position eines Nockenverstellers justiert werden, um Luftströmung durch den sich drehenden Motor zu verringern. Dies kann eine Justierung der Betätigung eines Zylinderventils (z.B. für ein Einlassventil und/oder ein Auslassventil) ermöglichen. Zum Beispiel kann ein Ventiltiming geeigneterweise vorverstellt oder verzögert werden, um eine Luftströmung durch den sich drehenden Verbrennungsmotor zu verringern. Durch Verringern der Luftströmung können parasitäre Verbrennungsmotorverluste wie etwa Pumpverluste verringert werden, um es dadurch zu erlauben, das Fahrzeug weiter unter Verwendung der Batterie für eine längere Dauer zu betreiben.
  • Auf diese Weise können höhere Fahrzeuggeschwindigkeiten erreicht werden, während ein Hybridfahrzeug weiter in einem kraftstoffeffizienten elektrischen Modus mit aus einer Systembatterie bereitgestellter Leistung betrieben wird. Durch Justieren einer Zylinderventilbetätigung zur Minimierung von Luftströmung durch den sich drehenden Verbrennungsmotor können Verbrennungsmotor-Pumpverluste verringert werden. Zusätzlich kann die Sauerstoffeinbringung eines Abgaskatalysators auch verringert werden. Indem eine Umdrehungsgeschwindigkeit einer rotierenden Getriebekomponente innerhalb von Grenzen gehalten wird, kann durch Geschwindigkeit verursachte mechanische Verschlechterung von Getriebekomponenten verringert werden. Durch Verlängern des elektrischen Modus des Fahrzeugbetriebs, ohne die Fahrzeuggeschwindigkeit zu begrenzen, kann das Fahrerlebnis des Bedieners verbessert werden, während der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs verbessert wird.
  • Es versteht sich, dass die obige Kurzfassung gegeben wird, um eine Auswahl von Konzepten, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden, in vereinfachter Form einzuführen. Sie soll nicht Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands identifizieren, dessen Schutzumfang eindeutig durch die Ansprüche definiert wird, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen begrenzt, die irgendwelche Nachteile lösen, die oben oder in irgendeinem Teil der vorliegenden Offenbarung erwähnt werden.
    • 1 zeigt ein beispielhaftes Antriebssystem für ein hybrides Elektrofahrzeug.
    • 2 zeigt einen beispielhaften Verbrennungsmotor.
    • 3-4 zeigen Flussdiagramme auf hoher Ebene zum Drehenlassen eines Verbrennungsmotors ohne Kraftstoffversorgung und zum Justieren der Zylinderventilbetätigung während eines elektrischen Modus des Hybridfahrzeugbetriebs als Reaktion auf das Erreichen einer gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit.
    • 5-7 zeigen beispielhafte Szenarien zum Drehenlassen eines Verbrennungsmotors ohne Kraftstoffversorgung, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit zu erhöhen, während die Umdrehungsgeschwindigkeit einer Getriebekomponente auf oder unter einer Grenze gehalten wird.
    • 8 zeigt eine Tabelle des Verbrennungsmotorstatus und der Quelle von Fahrzeugantriebsleistung während verschiedener Fahrzeugbetriebsarten.
    • 9 zeigt beispielhafte Justierungen an einer Zylindereinlass- und/oderauslassventilbetätigung, die durchgeführt werden können, während ein Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffversorgung dreht.
  • Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs, wie etwa des hybriden Elektrofahrzeugs (HEV) von 1-2. In Bedingungen, bei denen das Fahrzeug nur unter Verwendung von Leistung aus einem Elektromotor (8) angetrieben wird, kann die Fahrzeuggeschwindigkeit durch selektives Drehenlassen des Motors ohne Einspritzung von Kraftstoff darin vergrößert werden. Eine Motorsteuerung kann dafür ausgelegt werden, eine Steuerroutine auszuführen, wie etwa die Routine von 3, um die Fahrzeuggeschwindigkeit über eine Schwellengeschwindigkeit zu erhöhen, indem der Motor ohne Kraftstoffversorgung unter Verwendung einer Systembatterie über einen Generator drehen gelassen wird. Durch Drehenlassen des Verbrennungsmotors ohne Kraftstoffversorgung kann die Umdrehungsgeschwindigkeit einer rotierenden Getriebekomponente innerhalb von Grenzen gehalten werden, um dadurch die Wahrscheinlichkeit von Komponentenverschlechterung zu verringern. Beispielhafte Operationen, bei denen eine Fahrzeuggeschwindigkeit durch Drehenlassen eines Verbrennungsmotors ohne Kraftstoffversorgung erhöht wird, sind mit Bezug auf 5-7 gezeigt. Die Verbrennungsmotorsteuerung kann ferner dafür ausgelegt sein, eine Steuerroutine, wie etwa die Routine von 4, auszuführen, um eine Zylinderventilbetätigung zu justieren, während sich der Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffversorgung dreht, um Pumpverluste durch den Verbrennungsmotor zu verringern. Beispielhafte Zylinderventil-Timingjustierungen sind mit Bezug auf 9 gezeigt.
  • 1 zeigt ein hybrides Antriebssystem 100 für ein Fahrzeug. Bei der abgebildeten Ausführungsform ist das Fahrzeug ein hybrides Elektrofahrzeug (HEV). Das Antriebssystem 100 umfasst einen Verbrennungsmotor 10, der mehrere Zylinder 30 aufweist. Kraftstoff kann jedem Zylinder des Verbrennungsmotors 10 von einem (nicht gezeigten) Kraftstoffsystem zugeführt werden, das einen oder mehrere Kraftstofftanks, eine oder mehrere Kraftstoffpumpen und Einspritzer 66 umfasst.
  • Der Verbrennungsmotor 10 gibt über die Drehmomenteingangswelle 18 Leistung an das Getriebe 44 ab. In dem abgebildeten Beispiel ist das Getriebe 44 ein leistungsaufgeteiltes Getriebe (oder Transaxle), das einen Planetenradsatz 22 und ein oder mehrere rotierende Zahnradelemente umfasst. Das Getriebe 44 umfasst ferner einen Stromgenerator 24 und einen Elektromotor 26. Der Stromgenerator 24 und der Elektromotor 26 können auch als elektrische Maschinen bezeichnet werden, da sie jeweils entweder als Motor oder als Generator arbeiten können. Drehmoment wird von dem Getriebe 44 zum Antrieb der Fahrzeugantriebsräder 52 über eine Leistungstransfer-Getriebebaugruppe 34, eine Drehmomentausgangswelle 19 und die Differenzial- und Achsenbaugruppe 36 ausgegeben.
  • Der Generator 24 ist antreibbar mit dem Elektromotor 26 verbunden, so dass der Stromgenerator 24 und der Elektromotor 26 jeweils unter Verwendung von elektrischer Energie aus einer elektrischen Energiespeichereinrichtung, die hier als Batterie 54 abgebildet ist, betrieben werden können. Bei bestimmten Ausführungsformen kann eine Energieumwandlungseinrichtung, wie etwa ein Umrichter, zwischen die Batterie und den Elektromotor geschaltet sein, um die Gleichstromausgabe der Batterie in eine Wechselstromausgabe zur Verwendung durch den Elektromotor umzuwandeln. Bei alternativen Ausführungsformen kann der Umrichter jedoch in dem Elektromotor konfiguriert sein. Aufgrund der mechanischen Eigenschaften des Planetenradsatzes kann der Generator 24 durch ein Leistungsausgabeelement (auf einer Ausgangsseite) des Planetenradsatzes 22 über mechanische Verbindung 32 angetrieben werden, wie später ausführlicher dargelegt werden wird.
  • Der Elektromotor 26 kann in einem regenerativen Modus, das heißt, als Generator, betrieben werden, um Energie aus der Fahrzeugbewegung und/oder dem Verbrennungsmotor zu absorbieren und die absorbierte kinetische Energie in eine Energieform umzuwandeln, die für Speicherung in der Batterie 54 geeignet ist. Ferner kann der Elektromotor 26 je nach Bedarf als Motor oder als Generator betrieben werden, um durch den Verbrennungsmotor bereitgestelltes Drehmoment zu ergänzen oder zu absorbieren, wie etwa während eines Übergangs des Verbrennungsmotors 10 zwischen verschiedenen Verbrennungsarten (z.B. bei Übergängen zwischen einem Funkzündungs- und einem Kompressionszündungsmodus).
  • Der Planetenradsatz 22 umfasst ein Polrad 42, ein Sonnenrad 43 und eine Planetenträgerbaugruppe 46. Das Polrad und das Sonnenrad können über den Träger miteinander gekoppelt werden. Eine erste Eingangsseite des Planetenradsatzes 22 ist mit dem Verbrennungsmotor 10 gekoppelt, während eine zweite Eingangsseite des Planetenradsatzes 22 mit dem Generator 24 gekoppelt ist. Eine Ausgangsseite des Planetenradsatzes ist über eine Leistungstransfer-Getriebebaugruppe 34, die ein oder mehrere ineinandergreifende Zahnradelemente 60-68 umfasst, mit den Fahrzeugantriebsrädern 52 gekoppelt. In einem Beispiel können die ineinandergreifenden Zahnradelemente 60-68 Stufenverhältniszahnräder sein, wobei die Trägerbaugruppe 46 Drehmoment an die Stufenverhältniszahnräder verteilen kann. Die Zahnradelemente 62, 64 und 66 sind an einer Vorgelegewelle 17 angebracht, wobei das Zahnradelement 64 mit einem vom Elektromotor angetriebenen Zahnradelement 70 in Eingriff tritt. Der Elektromotor 26 treibt das Zahnradelement 70 an, das als Drehmomenteingang für die Vorgelegewelle-Getriebebaugruppe wirkt. Auf diese Weise kann der Planetenträger 46 (und folglich der Verbrennungsmotor und Generator) über ein oder mehrere Zahnradelemente mit den Fahrzeugrädern gekoppelt werden. Das hybride Antriebssystem 100 kann in verschiedenen Ausführungsformen betrieben werden, darunter ein Vollhybridsystem, wobei das Fahrzeug nur durch den Verbrennungsmotor und Generator kooperierend oder nur durch den Elektromotor oder eine Kombination angetrieben wird. Als Alternative können auch Hilfs- oder milde hybride Ausführungsformen verwendet werden, bei denen der Verbrennungsmotor die Hauptdrehmomentquelle ist und der Elektromotor unter spezifischen Bedingungen, wie etwa während eines Tip-in-Ereignisses, selektiv Drehmoment hinzufügt. Dementsprechend kann das hybride Antriebssystem 100 in verschiedenen Betriebsarten betrieben werden, wie in Tabelle 800 von 8 abgebildet.
  • Zum Beispiel kann mit Bezug auf 8 das Fahrzeug in einem ersten Modus mit eingeschaltetem Verbrennungsmotor, der hier auch als ein „Verbrennungsmotor“-Modus bezeichnet wird, angetrieben werden, wobei der Verbrennungsmotor 10 in Verbindung mit dem Stromgenerator (der dem Planetenradsatz Reaktionsdrehmoment zuführt und auch ein Netto-Planetenausgangsdrehmoment zum Antrieb erlaubt) betrieben und als die Hauptdrehmomentquelle zum Antrieb der Räder 52 verwendet wird (der Generator kann auch während des Motoring-Modus Rädern Drehmoment zuführen). Während des „Verbrennungsmotor“-Modus kann dem Verbrennungsmotor 10 Kraftstoff über den Kraftstoffeinspritzer 66 aus einem Kraftstofftank zugeführt werden, so dass der Verbrennungsmotor kraftstoffversorgt drehen kann, um das Drehmoment zum Antrieb des Fahrzeugs zu liefern. Genauer gesagt wird Verbrennungsmotorleistung an das Polrad des Planetenradsatzes abgegeben. Koinzident gibt der Generator Drehmoment an das Sonnenrad 43 ab, um ein Reaktionsdrehmoment auf den Verbrennungsmotor zu produzieren. Folglich wird Drehmoment durch den Planetenträger an die Zahnräder 62, 64, 66 auf der Vorgelegewelle 17 ausgegeben, die ihrerseits die Leistung an Räder 52 abgibt. Gegebenenfalls kann der Verbrennungsmotor betrieben werden, um mehr Drehmoment auszugeben, als zum Antrieb benötigt wird, wobei in diesem Fall die zusätzliche Leistung durch den Generator (im Erzeugungsmodus) absorbiert wird, um die Batterie 54 zu laden oder elektrischen Strom für andere Fahrzeuglasten zu liefern.
  • In einem anderen Beispiel kann das Fahrzeug in einem zweiten Modus mit eingeschaltetem Verbrennungsmotor gefahren werden, der hier auch als ein „Hilfs“-Modus bezeichnet wird. Während des Hilfsmodus wird der Verbrennungsmotor 10 betrieben und als die Hauptdrehmomentquelle zum Antrieb der Räder 52 verwendet, und der Elektromotor wird als eine zusätzliche Drehmomentquelle verwendet, um in Zusammenwirkung mit dem Verbrennungsmotor 10 und zur Ergänzung des von diesem bereitgestellten Drehmoments zu wirken. Während des „Hilfs“-Modus wird wie beim Nur-Verbrennungsmotor-Modus dem Verbrennungsmotor 10 Kraftstoff zugeführt, um so den Verbrennungsmotor kraftstoffversorgt drehen zu lassen und den Fahrzeugrädern Drehmoment zuzuführen.
  • In einem weiteren Beispiel kann das Fahrzeug in einem Modus mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor gefahren werden, der hier auch als ein rein elektrischer Modus bezeichnet wird, wobei der batteriebetriebene Elektromotor 26 betrieben und als die einzige Drehmomentquelle zum Antrieb der Räder 52 verwendet wird. Dementsprechend kann während des Modus mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor, gleichgültig, ob der Verbrennungsmotor dreht oder nicht, kein Kraftstoff in den Verbrennungsmotor 10 eingespritzt werden. Der Modus mit „ausgeschaltetem Verbrennungsmotor“ kann zum Beispiel beim Bremsen, bei niedrigen Geschwindigkeiten, beim Anhalten an einer Ampel usw. verwendet werden. Genauer gesagt wird Motorleistung an das Zahnradelement 70 abgegeben, das seinerseits die Zahnradelemente auf der Vorgelegewelle 17 antreibt, und darauf die Räder 52 antreibt.
  • Aufgrund der mechanischen Eigenschaften des Planetenradsatzes und der spezifischen Kopplung verschiedener rotierender Getriebekomponenten mit den Fahrzeugrädern, des Verbrennungsmotors und der Batterie (über den Motor und/oder Generator) nimmt während des rein elektrischen Modus, wenn mehr Leistung ausgegeben wird, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu vergrößern, die Umdrehungsgeschwindigkeit einer rotierenden Getriebekomponente (wie zum Beispiel eines des einen oder der mehreren Zahnradelemente des Getriebes) auch zu. Zum Beispiel müssen in dem gezeigten leistungsaufgeteilten System, wenn das Polrad nicht dreht (Verbrennungsmotor dreht nicht), das Sonnenrad 43, die Welle 32 und der Generator 24 drehen, um es der Planetenträgerbaugruppe zu erlauben, zu drehen (sie muss drehen, da die Räder drehen). Das Planeten-Radsatzverhältnis kann erfordern, dass das Sonnenrad proportional schneller als die Trägerbaugruppe dreht, während der Verbrennungsmotor gestoppt ist. Zusätzlich können auch die Planetenräder in der Trägerbaugruppe mit Geschwindigkeiten drehen, die proportional höher als der Träger selbst sind. Über einer Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit kann eine weitere Rotation der Getriebekomponente zu mechanischer Verschlechterung der Komponente führen. Während des rein elektrischen Modus kann folglich, wenn der Verbrennungsmotor nicht dreht, die maximal erreichbare Fahrzeuggeschwindigkeit durch die mechanischen und Rotationsbeschränkungen der rotierenden Getriebekomponente begrenzt werden. Aufgrund der spezifischen Konfiguration der rotierenden Getriebekomponente mit Bezug auf den Verbrennungsmotor und die Räder kann jedoch, wenn der Verbrennungsmotor während des rein elektrischen Modus drehen gelassen wird, ohne dass dem drehenden Verbrennungsmotor Kraftstoff zugesetzt wird, die Umdrehungsgeschwindigkeit der Getriebekomponente verkleinert (oder auf ihrer Obergrenze gehalten) werden, während die Geschwindigkeit des Drehens des Verbrennungsmotors vergrößert wird. Die maximale erreichbare Fahrzeuggeschwindigkeit im rein elektrischen Modus (wobei der Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffversorgung dreht) kann folglich (relativ zu der maximalen Fahrzeuggeschwindigkeit, die im rein elektrischen Modus erreichbar ist, wenn der Verbrennungsmotor nicht dreht) erhöht werden.
  • Während des Modus mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor kann somit auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit und des vom Fahrer verlangten Drehmoments das Fahrzeug in einem ersten rein elektrischen Modus (Modus Electric_1) betrieben werden, wobei das Fahrzeug über den Elektromotor durch die Batterie 54 angetrieben wird und der Verbrennungsmotor nicht dreht (und nicht mit Kraftstoff versorgt wird), oder in einem zweiten rein elektrischen Modus (Modus Electric_2), wobei das Fahrzeug über den Elektromotor mit der Batterie 54 angetrieben wird und der Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffversorgung dreht. Während des zweiten rein elektrischen Modus legt der Generator durch das Sonnenrad 43 Drehmoment an den Planetenradsatz 22 an. Der Planetenträger liefert Reaktionsdrehmoment auf dieses Generatordrehmoment und leitet folglich Drehmoment zu dem Verbrennungsmotor, um den Verbrennungsmotor drehen zu lassen.
  • Bei der vorgeschlagenen Ausführungsform wird das durch den Träger bereitgestellte Reaktionsdrehmoment von dem Elektromotor 26 geliefert (oder als Alternative von Fahrzeugimpuls bei Bremsungsereignissen) und verringert folglich das Drehmoment von dem Elektromotor zu den Rädern. Aus diesem Grund kann das Elektromotordrehmoment bei solchen Ereignissen vergrößert werden, so dass der Fahrer keine Unterbrechung des Raddrehmoments sieht. Die zusammenwirkende Lieferung von Drehmoment an den Verbrennungsmotor sowohl durch den Elektromotor 26 als auch den Generator 24 lässt den Verbrennungsmotor drehen und verhindert, dass Transaxle-Komponenten zu schnell drehen.
  • Wieder mit Bezug auf 1 kann das Antriebssystem 100 ferner ein Steuersystem umfassen, das eine Steuerung 12 umfasst, die dafür ausgelegt ist, Informationen von mehreren Sensoren 16 (wofür hier verschiedene Beispiele beschrieben werden) zu empfangen und Steuersignale zu mehreren Aktoren 81 (wofür hier verschiedene Beispiele beschrieben werden) zu senden. Als ein Beispiel können die Sensoren 16 verschiedene Druck- und Temperatursensoren, einen Kraftstoffstandsensor, verschiedene Abgassensoren usw. umfassen. Die verschiedenen Aktoren können zum Beispiel den Zahnradsatz, (nicht gezeigte) Zylinderkraftstoffeinspritzer und eine Einlassdrosselklappe, die mit dem (nicht gezeigten) Verbrennungsmotor-Einlasskrümmer gekoppelt ist, usw umfassen. Die Steuerung 12 kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten auf der Basis von darin programmierten Anweisungen oder Code, die einer oder mehreren Routinen entsprechen, die Aktoren triggern. Beispielhafte Steuerroutinen werden hier mit Bezug auf 3-4 beschrieben.
  • 2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Verbrennungskammer oder eines Zylinders des Verbrennungsmotors 10 (von 1). Der Verbrennungsmotor 10 kann Steuerparameter von einem die Steuerung 12 umfassenden Steuersystem und Eingaben von einem Fahrzeugbediener 130 über eine Eingabeeinrichtung 132 empfangen. In diesem Beispiel umfasst die Eingabeeinrichtung 132 ein Gaspedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines Proportional-Pedalpositionssignals PP. Als ein anderes Beispiel können Eingaben von dem Fahrzeugbediener hinsichtlich eines gewünschten Modus der Abwärtsfahrt auf der Basis einer Position einer Taste empfangen werden, wie zuvor mit Bezug auf 1 besprochen. Der Zylinder (der hier auch als „Verbrennungskammer“ bezeichnet wird) 30 des Verbrennungsmotors 10 kann Verbrennungskammerwände 136 mit einem darin positionierten Kolben 138 umfassen. Der Kolben 138 kann mit der Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, so dass Pendelbewegung des Kolbens in Drehbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 140 kann über ein Getriebesystem mit mindestens einem Antriebsrad des Passagierfahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann über ein Schwungrad ein Anlassermotor mit der Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, um eine Startoperation des Verbrennungsmotors 10 zu ermöglichen. Genauer gesagt sind der Generator 24 und die Kraftübertragung einschließlich des Elektromotors 26 mit der Kurbelwelle gekoppelt und liefern Drehmoment zum Durchdrehen des Verbrennungsmotors.
  • Der Zylinder 30 kann über eine Reihe von Einlassluftkanälen 142, 144 und 146 Einlassluft erhalten. Der Einlassluftkanal 146 kann zusätzlich zu dem Zylinder 30 mit anderen Zylindern des Verbrennungsmotors 10 kommunizieren. Bei bestimmten Ausführungsformen können ein oder mehrere der Einlasskanäle eine Verstärkungseinrichtung umfassen, wie etwa einen Turbolader oder einen Superlader. Zum Beispiel zeigt 2 den Verbrennungsmotor 10 mit einem Turbolader konfiguriert, der einen Kompressor 174, der zwischen den Einlasskanälen 142 und 144 angeordnet ist, und eine entlang des Abgaskanals 148 angeordnete Abgasturbine 176 umfasst. Der Kompressor 174 kann mindestens teilweise über eine Welle 180 durch die Abgasturbine 176 angetrieben werden, wenn die Verstärkungseinrichtung als Turbolader konfiguriert ist. In anderen Beispielen, zum Beispiel wenn der Verbrennungsmotor 10 mit einem Superlader ausgestattet ist, kann die Abgasturbine 176 gegebenenfalls weggelassen werden, wobei der Kompressor 174 durch mechanische Eingabe von einem Elektromotor oder dem Verbrennungsmotor angetrieben werden kann. Entlang eines Einlasskanals des Verbrennungsmotors kann eine Drosselklappe 20 mit einer Drosselplatte 164 vorgesehen sein, um die Strömungsgeschwindigkeit und/oder den Druck von den Verbrennungsmotorzylindern zugeführter Einlassluft zu variieren.
    Zum Beispiel kann die Drosselklappe 20 wie in 2 gezeigt abwärts des Kompressors 174 oder als Alternative aufwärts des Kompressors 174 angeordnet sein.
  • Der Abgaskanal 148 kann zusätzlich zu dem Zylinder 30 Abgase von anderen Zylindern des Verbrennungsmotors 10 erhalten. Der Abgassensor 128 ist mit dem Abgaskanal 148 aufwärts der Emissionssteuereinrichtung 178 gekoppelt gezeigt. Der Sensor 128 kann aus verschiedenen geeigneten Sensoren ausgewählt werden, um eine Anzeige des Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnisses bereitzustellen, wie zum Beispiel ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO (universeller oder Breitband-Abgassauerstoffsensor), ein Zweizustands-Sauerstoffsensor oder EGO (wie abgebildet), ein HEGO (erhitzter EGO), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor sein. Die Emissionssteuereinrichtung 178 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC), eine NOx-Falle, verschiedene andere Emissionssteuereinrichtungen und Kombinationen davon sein.
  • Die Abgastemperatur kann durch einen oder mehrere (nicht gezeigte) Temperatursensoren, die sich in dem Abgaskanal 148 befinden, geschätzt werden. Als Alternative kann auf der Basis von Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors wie Drehzahl, Last, Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFR), Funkenretardierung usw. auf die Abgastemperatur geschlossen werden. Ferner kann die Abgastemperatur durch einen oder mehrere Abgassensoren 128 berechnet werden. Es versteht sich, dass die Abgastemperatur als Alternative durch eine beliebige Kombination der hier aufgelisteten Temperaturschätzverfahren geschätzt werden kann.
  • Jeder Zylinder des Verbrennungsmotors 10 kann ein oder mehrere Einlassventile und ein oder mehrere Auslassventile umfassen. Zum Beispiel ist der Zylinder 30 mit mindestens einem Einlass-Pilzventil 150 und mindestens einem Auslass-Pilzventil 156 in einer oberen Region des Zylinders 30 befindlich gezeigt. Bei bestimmten Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Verbrennungsmotors 10 einschließlich des Zylinders 30 mindestens zwei Einlass-Pilzventile und mindestens zwei Auslass-Pilzventile in einer oberen Region des Zylinders befindlich umfassen.
  • Das Einlassventil 150 kann durch die Steuerung 12 durch Nockenbetätigung über das Nockenbetätigungssystem 151 gesteuert werden. Ähnlich kann das Auslassventil 156 durch die Steuerung 12 über das Nockenbetätigungssystem 153 gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme 151 und 153 können jeweils einen oder mehrere Nocken umfassen und können ein oder mehrere der folgenden Systeme benutzen: Nockenprofilwechsel (CPS), variables Nockentiming (VCT), variables Ventiltiming (WT) und/oder variable Ventilanhebung (VVL), die durch die Steuerung 12 betrieben werden können, um die Ventilbetätigung zu variieren. Die Position des Einlassventils 150 und Auslassventils 156 können durch einen Ventilpositionssensor 155 bzw. 157 bestimmt werden. Bei alternativen Ausführungsformen können das Einlass- und/oder Auslassventil durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Zum Beispiel kann der Zylinder 30 als Alternative ein über elektrische Ventilbetätigung gesteuertes Einlassventil und ein über Nockenbetätigung (darunter CPS- und/oder VCT-Systeme) gesteuertes Auslassventil umfassen. Bei weiteren Ausführungsformen können die Einlass- und Auslassventile durch einen gemeinsamen Ventilaktor oder ein gemeinsames Betätigungssystem oder einen Aktor oder ein Betätigungssystem mit variablem Ventiltiming gesteuert werden.
  • Dementsprechend können Luftströmungsanforderungen unterschiedlich sein, wenn der Verbrennungsmotor mit Kraftstoff versorgt dreht (um Drehmoment zum Antrieb des Fahrzeugs bereitzustellen), im Vergleich zu wenn der Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffversorgung dreht (um dabei zu helfen, die Umdrehungsgeschwindigkeit einer rotierenden Getriebekomponente innerhalb von Grenzen zu halten). Insbesondere kann größere Luftströmung notwendig sein, wenn der Verbrennungsmotor mit Kraftstoff versorgt drehen gelassen wird, zum Beispiel während eines Modus mit eingeschaltetem Verbrennungsmotor, wenn der Verbrennungsmotor gestartet wird und eine Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht wird, während eine kleinere Luftströmung vorgesehen werden kann, wenn der Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffversorgung drehen gelassen wird, zum Beispiel während eines rein elektrischen Betriebsmodus, wenn der Elektromotor das Fahrzeug antreibt und der Verbrennungsmotor drehen gelassen wird, um die Fahrzeuggeschwindigkeit über eine Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit zu erhöhen. Um die Luftströmung (und entsprechende Pumpverluste) durch den Verbrennungsmotor zu verringern, wenn der Verbrennungsmotor während des rein elektrischen Modus ohne Kraftstoffversorgung dreht, kann eine Zylinderventilbetätigung (z.B. Timing, Anhebung, Dauer der Öffnung, Überlappungsgrad usw.) justiert werden. In einem Beispiel kann, wenn die Zylinderventile durch Nocken betätigte Ventile sind, die Position eines Nockenverstellers justiert (z.B. vorgestellt oder verzögert) werden, um dadurch die Ventilbetätigung zu justieren. Wie hier mit Bezug auf 4 und 9 dargelegt wird, kann die Position eines Nockenverstellers in Koordination mit der Zunahme der Verbrennungsmotor-Drehzahl, wenn der Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffversorgung dreht, von einer ersten Position (die größere Luftströmung ermöglicht) auf eine zweite Position (die geringere Luftströmung ermöglicht) justiert werden.
  • Der Zylinder 30 kann ein Kompressionsverhältnis aufweisen, das das Verhältnis von Volumen des Kolbens 138 am unteren Totpunkt zu oberem Totpunkt ist. Gewöhnlich liegt das Kompressionsverhältnis im Bereich von 9:1 bis 10:1. In einigen Beispielen, bei denen andere Kraftstoffe verwendet werden, kann das Kompressionsverhältnis jedoch vergrößert sein. Dazu kann es zum Beispiel kommen, wenn Kraftstoffe mit höherem Oktanwert oder Kraftstoffe mit höherer latenter Enthalpie der Verdampfung verwendet werden. Das Kompressionsverhältnis kann auch vergrößert sein, wenn aufgrund ihrer Auswirkung auf das Motorklopfen Direkteinspritzung verwendet wird.
  • Bei bestimmten Formen kann jeder Zylinder des Verbrennungsmotors 10 eine Zündkerze 192 zum Einleiten der Verbrennung umfassen. Das Zündsystem 190 kann der Verbrennungskammer 30 über die Zündkerze 192 als Reaktion auf das Zündvorstellsignal SA von der Steuerung 12 unter ausgewählten Betriebsarten einen Zündfunken zuführen. Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Zündkerze 192 jedoch weggelassen sein, zum Beispiel wenn der Verbrennungsmotor 10 die Verbrennung durch Selbstzündung oder durch Einspritzung von Kraftstoff einleiten kann, sowie es bei bestimmten Dieselmotoren der Fall sein kann.
  • Bei bestimmten Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Verbrennungsmotors 10 mit einem oder mehreren Injektoren konfiguriert sein, um diesen eine Klopf- oder Vorzündungsunterdrückungsflüssigkeit zuzuführen. Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Flüssigkeit ein Kraftstoff sein, wobei der Injektor auch als Kraftstoffinjektor bezeichnet wird. Als nichteinschränkendes Beispiel ist der Zylinder 30 mit einem Kraftstoffinjektor 166 gezeigt. Der Kraftstoffinjektor 166 ist direkt mit dem Zylinder 30 gekoppelt gezeigt, um Kraftstoff direkt proportional zu der Impulsbreite des Signals FPW, das über dem elektronischen Treiber 168 aus der Steuerung 12 empfangen wird, darin einzuspritzen. Auf diese Weise gewährleistet der Kraftstoffinjektor 166 was als Direkteinspritzung (im Folgenden auch als „DI“ bezeichnet) von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 30 bekannt ist. Obwohl 2 den Injektor 166 als einen Seiteninjektor zeigt, kann er sich auch über dem Kolben befinden, wie etwa in der Nähe der Position der Zündkerze 192. Eine solche Position kann die Mischung und Verbrennung verbessern, wenn der Verbrennungsmotor mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis betrieben wird, aufgrund der geringeren Flüchtigkeit bestimmter auf Alkohol basierender Kraftstoffe. Als Alternative kann sich der Injektor über und nahe dem Einlassventil befinden, um die Mischung zu verbessern.
  • Kraftstoff kann von einem Hochdruckraftstoffsystem 8, das Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen und eine Kraftstoffverteilerleitung umfasst, an den Kraftstoffinjektor 166 abgegeben werden. Als Alternative kann Kraftstoff durch eine einstufige Kraftstoffpumpe mit niedrigerem Druck abgegeben werden, wobei in diesem Fall das Timing der direkten Kraftstoffeinspritzung während des Kompressionshubs begrenzter sein kann als bei Verwendung eines Hochdruck-Kraftstoffsystems. Obwohl es nicht gezeigt ist, können die Kraftstofftanks ferner einen Druckwandler aufweisen, der ein Signal an die Steuerung 12 liefert. Es versteht sich, dass bei einer alternativen Ausführungsform der Injektor 166 ein Portinjektor sein kann, der Kraftstoff in den Einlassport aufwärts des Zylinders 30 liefert.
  • Wie oben beschrieben zeigt 2 nur einen Zylinder eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors. Dementsprechend kann jeder Zylinder ähnlich seine eigene Menge von Einlass-/Auslassventilen, Kraftstoffinjektor(en), Zündkerze usw. umfassen.
  • Kraftstofftanks in dem Kraftstoffsystem 8 können Kraftstoff mit verschiedenen Qualitäten, wie etwa verschiedenen Zusammensetzungen, halten. Diese Unterschiede können Folgendes umfassen: unterschiedlichen Alkoholgehalt, unterschiedliche Oktanzahl, unterschiedliche Verdampfungswärme, unterschiedliche Kraftstoffmischungen und/oder Kombinationen davon usw. In einem Beispiel könnten Kraftstoffe mit unterschiedlichen Alkoholgehalten einen Kraftstoff, der Benzin ist, und einen anderen, der Ethanol oder Methanol ist, umfassen. In einem anderen Beispiel kann der Verbrennungsmotor Benzin als erste Substanz verwenden, und einen Alkohol, der eine Kraftstoffmischung enthält, wie etwa E85 (ungefähr 85% Ethanol und 15% Benzin) oder M85 (ungefähr 85% Methanol und 15% Benzin), als eine zweite Substanz. Andere alkoholhaltige Kraftstoffe könnten eine Mischung von Alkohol und Wasser, eine Mischung von Alkohol, Wasser und Benzin usw. sein.
  • Die Steuerung 12 ist in 2 als ein Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes umfasst: eine Mikroprozessoreinheit 106, Eingangs-/Ausgangsports 108, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrationswerte, das in diesem konkreten Beispiel als Nurlesespeicherchip 110 gezeigt ist, Direktzugriffsspeicher 112, Keep-Alive-Speicher 114 und einen Datenbus. Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu den zuvor besprochenen Signalen verschiedene Signale von mit dem Verbrennungsmotor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, darunter die Messung der eingeführten Massenluftströmung (MAF) von dem Massenluftströmungssensor 122; Verbrennungsmotor-Kühlmitteltemperatur (ECT) von dem Temperatursensor 116, der mit der Kühlmanschette 118 gekoppelt ist; ein Profilzündungs-Aufnahmesignal (PIP) von dem Hall-Effekt-Sensor 120 (oder einem anderen Typ), der mit der Kurbelwelle 140 gekoppelt ist; die Drosselposition (TP) von einem Drosselpositionssensor; das Absolutkrümmerdrucksignal (MAP) von dem Sensor 124, das Zylinder-AFR von dem EGO-Sensor 128 und abnorme Verbrennung von einem Klopfsensor. Das Verbrennungsmotor-Drehzahlsignal RPM kann durch die Steuerung 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Anzeige des Unterdrucks oder Drucks in dem Einlasskrümmer bereitzustellen.
  • Der Speichermedium-Nurlesespeicher 110 kann mit computerlesbaren Daten programmiert werden, die Anweisungen präsentieren, die durch den Prozessor 106 ausführbar sind, um die nachfolgend beschriebenen Verfahren sowie andere Varianten, die antizipiert werden, aber nicht spezifisch aufgelistet sind, auszuführen.
  • Nunmehr mit Bezug auf 3 wird eine Beispielroutine 300 zum Erhöhen einer Fahrzeuggeschwindigkeit während eines rein elektrischen Betriebsmodus beschrieben, während die Umdrehungsgeschwindigkeit einer rotierenden Getriebekomponente durch Drehenlassen eines Verbrennungsmotors ohne Kraftstoffversorgung innerhalb von Grenzen gehalten wird.
  • Bei 302 umfasst die Routine das Schätzen und/oder Messen eines oder mehrerer Fahrzeugbetriebsparameter, wie etwa der Bremspedalposition, der Gaspedalposition, des Batterieladungszustands, der Verbrennungsmotortemperatur, der Umgebungstemperatur und -feuchtigkeit, des barometrischen Drucks usw. Bei 304 kann auf der Basis der geschätzten Betriebsbedingungen ein Fahrzeugbetriebsmodus bestimmt werden. Zum Beispiel kann auf der Basis mindestens des geschätzten Fahrerdrehmomentbedarfs und des Batterieladungszustands bestimmt werden, ob das Fahrzeug in einem Verbrennungsmotormodus (wobei der Verbrennungsmotor die Fahrzeugräder antreibt), einem Hilfsmodus (wobei die Batterie dem Verbrennungsmotor beim Antrieb des Fahrzeugs hilft) oder einem rein elektrischen Modus (wobei nur die Batterie das Fahrzeug antreibt) zu betreiben ist. In einem Beispiel kann, wenn das verlangte Drehmoment nur durch die Batterie bereitgestellt werden kann, das Fahrzeug im rein elektrischen Modus betrieben werden. In einem anderen Beispiel kann, wenn das verlangte Drehmoment nicht durch die Batterie bereitgestellt werden kann, das Fahrzeug in dem Verbrennungsmotormodus oder in dem Hilfsmodus betrieben werden. Das Fahrzeug kann dementsprechend in dem bestimmten Betriebsmodus betrieben werden.
  • Bei 306 kann bestätigt werden, dass sich das Fahrzeug in dem rein elektrischen Modus befindet. Dementsprechend kann das Fahrzeugsystem eine Batterie umfassen, die über einen Motor mit den Fahrzeugrädern gekoppelt ist, wobei der rein elektrische Betriebsmodus das Antreiben des Fahrzeugs unter Verwendung der Batterie über den Elektromotor umfasst, das heißt ohne Betreiben des Verbrennungsmotors. Zusätzlich kann der rein elektrische Betrieb bremsende Ereignisse umfassen, wobei das Fahrzeug mittels seiner eigenen parasitären Lasten (Reifenverluste, aerodynamische Verluste usw.) bremst, oder durch Verwendung des Elektromotors, um regeneratives Bremsen auszuführen. Wenn der rein elektrische Modus nicht bestätigt wird, kann die Routine enden.
  • Bei Bestätigung kann bei 308, während der Elektromotor zum Antrieb verwendet wird, bestimmt werden, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit auf oder über einer Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit liegt. Die Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit kann einer Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechen, über der sich eine rotierende Getriebekomponente verschlechtern kann. Die Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit kann gegebenenfalls auf der Basis des Batterieladungszustands justiert werden. In einem Beispiel beträgt die Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit 62 mph, wenn die Batterie voll geladen ist. Während des rein elektrischen Modus des Fahrzeugbetriebs kann, während der Elektromotor betrieben wird, um die Fahrzeugräder anzutreiben und die Fahrzeuggeschwindigkeit zu vergrößern, die Umdrehungsgeschwindigkeit der rotierenden Getriebekomponente (die ratiometrisch an die Radgeschwindigkeit gebunden ist) auch zunehmen, bis die Komponente mechanische Beschränkungen erreicht, wenn sich das Fahrzeug bei oder über der Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit befindet. Um das Risiko mechanischer Verschlechterung der rotierenden Getriebekomponente zu verringern, kann dabei ein Verbrennungsmotor-Steuersystem den Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffversorgung für mindestens die Dauer des rein elektrischen Modus des Fahrzeugbetriebs drehen lassen, wenn das Fahrzeug bei Fahrzeuggeschwindigkeiten über der Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit in dem rein elektrischen Modus betrieben wird. Es versteht sich, dass bei bestimmten Ausführungsformen die Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit ferner auf der Basis einer Temperatur der rotierenden Getriebekomponente justiert werden kann. Wenn zum Beispiel die Komponententemperatur zunimmt, kann die Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit herabgesetzt werden, um thermische Beschädigung an der Getriebekomponente zu verringern.
  • Bei 310 kann wie in 4 dargelegt als Reaktion darauf, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit auf oder über der Schwellengeschwindigkeit liegt, das Fahrzeug in dem rein elektrischen Modus betrieben werden, wobei sich der Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffversorgung dreht, um eine Umdrehungsgeschwindigkeit der rotierenden Getriebekomponente auf oder unter einer Umdrehungsgeschwindigkeitsgrenze zu halten (wie etwa in dem Modus Electric_2 von 8). Hierbei kann das Drehenlassen des Verbrennungsmotors ohne Kraftstoffversorgung das Vergrößern der Verbrennungsmotor-Drehzahl (ohne Kraftstoff in den Verbrennungsmotor einzuspritzen) proportional zu der Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit umfassen. Im Vergleich dazu kann bei 312 als Reaktion darauf, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit unter der Schwellengeschwindigkeit liegt, das Fahrzeug in dem rein elektrischen Modus betrieben werden, ohne den Verbrennungsmotor drehen zu lassen, um die Umdrehungsgeschwindigkeit der rotierenden Getriebekomponente auf oder unter der Umdrehungsgeschwindigkeitsgrenze zu halten (wie etwa in dem Modus Electric_1 von 8).
  • Auf diese Weise kann während eines rein elektrischen Modus des Fahrzeugbetriebs unterhalb einer Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit eine Steuerung die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöhen, ohne den Verbrennungsmotor drehen zu lassen, während eine Umdrehungsgeschwindigkeit einer Getriebekomponente vergrößert wird. Oberhalb der Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit kann die Steuerung dann die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöhen, ohne die Umdrehungsgeschwindigkeit der Getriebekomponente zu vergrößern, indem der Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffversorgung drehen gelassen wird.
  • Nunmehr mit Bezug auf 4 wird eine Beispielroutine 400 zum Justieren einer Verbrennungsmotor-Drehzahl beschrieben, bei der der Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffversorgung während eines elektrischen Modus des Fahrzeugbetriebs drehen zu lassen ist. Das Verfahren beschreibt ferner Justierungen an einer Zylinderventilbetätigung während des Drehens des Verbrennungsmotors ohne Kraftstoffversorgung, um parasitäre Verbrennungsmotorverluste zu verringern.
  • Bei 402 kann die Fahrzeuggeschwindigkeit geschätzt werden. Bei 404 kann die Umdrehungsgeschwindigkeit der rotierenden Getriebekomponente bestimmt werden. In einem Beispiel kann die Umdrehungsgeschwindigkeit durch einen Geschwindigkeitssensor geschätzt werden. In einem anderen Beispiel kann auf der Basis der Umdrehungsgeschwindigkeit einer oder mehrerer der alternativen Fahrzeugräder, Elektromotor, Generator, eines oder mehrerer Zwischen-Zahnradelemente, der Verbindungswellen (Eingangswelle, Ausgangswelle oder Vorgelegewelle) und Zahnradverhältnisse zwischen den Komponenten auf die Umdrehungsgeschwindigkeit geschlossen werden. Um die Umdrehungsgeschwindigkeit der rotierenden Getriebekomponente zu verringern oder um die Umdrehungsgeschwindigkeit der Komponente auf oder unter einer Schwellenumdrehungsgeschwindigkeit zu halten, kann eine Steuerung den Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffversorgung mit einer Verbrennungsmotor-Drehzahl drehen lassen, die mindestens auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basiert.
  • Dementsprechend kann bei 406 auf der Basis der bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit und ferner auf der Basis der Geschwindigkeiten und Beschränkungen der rotierenden Komponenten des Planetenradgetriebes eine Verbrennungsmotor-Drehzahleinstellung zum Drehenlassen des Verbrennungsmotors ohne Kraftstoffversorgung bestimmt werden. In einem Beispiel kann das Drehenlassen des Verbrennungsmotors mit einer Verbrennungsmotor-Drehzahl auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit das Drehenlassen des Verbrennungsmotors mit einer Verbrennungsmotor-Drehzahl auf der Basis eines Grads umfassen, zu dem die Fahrzeuggeschwindigkeit über der Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit liegt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über die Schwellengeschwindigkeit ansteigt, kann somit die Verbrennungsmotor-Drehzahl vergrößert werden. Die Verbrennungsmotor-Drehzahl kann proportional zu der Differenz zwischen der geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit und der Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit oder als eine alternative Funktion dieser vergrößert werden.
  • Dementsprechend kann das Drehenlassen des Verbrennungsmotors ohne Kraftstoffversorgung das Betreiben des Generators zum Drehenlassen des Verbrennungsmotors mit der ausgewählten Verbrennungsmotor-Drehzahl umfassen, wobei der Generator unter Verwendung von Strom aus der Batterie betrieben wird. Bei 408 können dementsprechend Generatoreinstellungen, die erforderlich sind, um den Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffversorgung mit der ausgewählten Verbrennungsmotoreinstellung drehen zu lassen, bestimmt werden. Bei bestimmten Ausführungsformen können der Generator und der Elektromotor jeweils dafür betrieben werden, den Verbrennungsmotor mit der ausgewählten Verbrennungsmotor-Drehzahl drehen zu lassen, während die Getriebekomponente bei oder unter der Schwellenumdrehungsgeschwindigkeit rotieren gelassen wird. Bei diesen Ausführungsformen können Generator- und Elektromotoreinstellungen bestimmt werden, die erforderlich sind, um den Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffversorgung mit der ausgewählten Verbrennungsmotoreinstellung drehen zu lassen. Die Verbrennungsmotor-Drehzahl kann auf eine kalibrierbare Drehzahl eingestellt werden, die in dem Speicher der Steuerung in einer Nachschlagetabelle gespeichert wird, auf die als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit zugegriffen wird. Als Alternative kann die Verbrennungsmotor-Drehzahleinstellung eine minimale Verbrennungsmotor-Drehzahleinstellung sein, die erforderlich ist, um den Getriebekomponentenbeschränkungen zu genügen, wobei die Verbrennungsmotor-Drehzahleinstellung kontinuierlich auf der Basis der Fahrzeugbetriebsbedingungen aktualisiert wird. In einem Beispiel kann die zum Drehenlassen des Verbrennungsmotors ohne Kraftstoffversorgung während des rein elektrischen Modus ausgewählte Verbrennungsmotor-Drehzahleinstellung niedriger als eine Verbrennungsmotor-Drehzahleinstellung sein, die erforderlich ist, wenn der Verbrennungsmotor mit Kraftstoffversorgung während eines Nur-Verbrennungsmotor-Modus drehen gelassen wird, um derselben Menge vom Fahrer verlangten Drehmoments zu genügen. Durch Verringern der Verbrennungsmotor-Drehzahl, mit der der Verbrennungsmotor drehen gelassen wird, können hierbei auch Leistungsverluste, die erforderlich sind, um den Verbrennungsmotor drehen zu lassen, verringert werden. Zusätzlich wird Resonanz eines Dämpfers vermieden, insbesondere bei 400-500 rpm.
  • Bei 410 kann der Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffversorgung drehen gelassen werden. Genauer gesagt kann der Generator betrieben werden, um den Verbrennungsmotor mit der ausgewählten Verbrennungsmotoreinstellung drehen zu lassen, während kein Kraftstoff in die Verbrennungsmotorzylinder eingespritzt wird. Auf diese Weise kann eine Fahrzeuggeschwindigkeit über die Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit erhöht werden, indem der Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffversorgung drehen gelassen wird, wenn das Fahrzeug in dem rein elektrischen Modus betrieben wird.
  • Bei 412 kann während der Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit durch Vergrößern der Drehzahl des nicht mit Kraftstoff versorgten Verbrennungsmotors eine Zylinderventilbetätigung auf der Basis der Verbrennungsmotor-Drehzahl justiert werden, wenn es möglich ist. Dementsprechend kann die Zylinderventiljustierung eine Verringerung (z.B. Minimierung) von Luftströmung durch den Verbrennungsmotor ermöglichen, wenn der Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffversorgung drehen gelassen wird, um so parasitäre Verbrennungsmotorverluste, wie etwa Pumpverluste, zu verringern und um Luftströmung durch den Abgaskatalysator zu verringern. Dementsprechend können immer dann Pumpverluste auftreten, wenn Zylindereinlass- oder -auslassventile offen sind, weil in den Zylinder oder aus diesem heraus strömende Luft aufgrund von Strömungsbeschränkungen, Turbulenz usw. zugeordnete Strömungsverluste aufweist. Bei den meisten Verbrennungsmotoren kann das Öffnen/Schließen von Ventilen nicht völlig eliminiert werden. Bei Verbrennungsmotoren, die mit einem variablen Ventiltiming (WT) arbeiten, können jedoch Pumpverluste verringert (z.B. minimiert) werden, indem die Ventile auf eine Weise geöffnet und geschlossen werden, die Strömungsbeschränkungen verringert. Zum Beispiel kann durch Vergrößern der Ventilüberlappung zwischen Auslassventilöffnung und Einlassventilöffnung die Beschränkung der Luftströmung verringert und dadurch Pumpverluste verringert werden.
  • Im vorliegenden Gebrauch kann das Zylinderventil ein Einlassventil und/oder ein Auslassventil sein und das Justieren der Zylinderventilbetätigung kann das Justieren von einer oder mehreren der folgenden Alternativen umfassen: einer Ventilanhebung, eines Ventiltiming, einer Dauer der Ventilöffnung, einer Ventilöffnungs-Verweilzeit und eines Ausmaßes der Ventilüberlappung. Im vorliegenden Gebrauch kann das Justieren des Ventiltimings das Justieren eines Timings der Ventilöffnung und/oder eines Timings der Ventilschließung umfassen. In einem Beispiel kann, wenn das Zylinderventil ein nockenbetätigtes Ventil ist, das Justieren der Zylinderventilbetätigung das Justieren einer Position eines mit dem Zylinderventil (einer Nocke davon) gekoppelten Nockenverstellers umfassen. In einem anderen Beispiel kann, wenn das Zylinderventil ein elektrisch betätigtes Ventil ist, die Zylinderventilbetätigung im Wesentlichen unmittelbar ausgeführt werden. Beispielhafte Justierungen der Zylinderventilbetätigung werden nachfolgend mit Bezug auf 9 dargelegt.
  • Das Drehenlassen des Verbrennungsmotors ohne Kraftstoffversorgung kann dann für eine Dauer auf der Basis der Fahrernachfrage und/oder eines Batterieladungszustands fortgesetzt werden. Wie zum Beispiel nachfolgend und in den Beispielen von 5-7 dargelegt wird, kann der Verbrennungsmotor weiter drehen gelassen werden, ohne dass Kraftstoff in den Verbrennungsmotor eingespritzt wird, während das Fahrzeug durch den Elektromotor angetrieben wird, bis sich die Fahrerdrehmomentnachfrage wesentlich ändert oder bis der Batterieladungszustand unter einen Schwellenladungszustand abfällt (unter dem die Batterie nicht mehr in der Lage sein kann, die Drehmomentnachfrage zu unterstützen).
  • Bei 414 kann somit bestimmt werden, ob eine Änderung der Fahrerdrehmomentnachfrage vorliegt, die einen (Neu)start eines Verbrennungsmotors erfordert. In einem Beispiel kann als Reaktion darauf, dass eine Fahrerdrehmomentnachfrage höher als ein Schwellenbetrag ist, ein Verbrennungsmotorstart erforderlich sein. Genauer gesagt kann die höhere Drehmomentnachfrage mit einer gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit korrelieren, die wesentlich höher als die Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit ist. Selbst mit Ventiltimingjustierungen kann zum Beispiel die Kombination aus Drehenlassen des Verbrennungsmotors ohne Kraftstoffversorgung und Betreiben des Elektromotors nicht kraftstoffökonomisch und/oder mechanisch durchführbar sein. Unter solchen Bedingungen kann es besser sein, das gewünschte Drehmoment durch Betreiben des Verbrennungsmotors mit Kraftstoffversorgung bereitzustellen.
  • Wenn kein Verbrennungsmotorstart angefordert wird, kann die Routine enden. Wenn ein Verbrennungsmotorstart angefordert wird, können dann bei 416 Zylinderventil-Betätigungsjustierungen vorgenommen werden, um die Luftströmung zu vergrößern und den Verbrennungsmotorstart zu ermöglichen. Zum Beispiel kann ein mit Zylindereinlass- und/oder -auslassventilen gekoppelter Nockenversteller umpositioniert werden, um Luftströmung durch den Verbrennungsmotor zu vergrößern und einen Verbrennungsmotor-Neustart zu ermöglichen. Bei 418 können nach den Zylinderventiljustierungen dem bereits drehenden Verbrennungsmotor wieder Kraftstoff und Zündung zugeführt werden, um ein Verbrennungsmotorstarten zu ermöglichen, um die Fahrzeuggeschwindigkeit über Verbrennungsmotor-Drehmoment weiter zu vergrößern. In einem Beispiel kann der Verbrennungsmotor so vorsynchronisiert werden, dass er bereit für Zündung und Kraftstoffeinspritzung ist. Beim Verbrennungsmotorstart kann die Nutzung des Elektromotors zum Antrieb suspendiert werden (wenn die gesamte Drehmomentnachfrage ohne Elektromotor abgedeckt werden soll). Man beachte jedoch, dass in dieser durch 1 gezeigten leistungsaufgeteilten Konfiguration der Generator immer noch arbeiten muss, um dem Verbrennungsmotor Reaktionsdrehmoment zu geben, so dass ein Netto-Drehmoment von dem Planetenradsatz ausgegeben wird (der Generator kann im Erzeugungsmodus oder Antriebsmodus arbeiten, um dieses Reaktionsdrehmoment bereitzustellen). Als Alternative kann der Betrieb des Elektromotors fortgesetzt werden, wenn Elektromotor-Drehmoment erforderlich ist, um dem Verbrennungsmotor-Drehmoment beim Abdecken des vom Fahrer verlangten Drehmoments zu helfen. Das heißt, als Reaktion auf die vergrößerte Drehmoment- und/oder Fahrzeuggeschwindigkeitsnachfrage kann das Fahrzeug unmittelbar im Anschluss an den vorausgehenden Modus des Fahrzeugbetriebs mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor (bzw. rein elektrischem Modus) in einem Modus mit eingeschaltetem Verbrennungsmotor betrieben werden. Insbesondere kann nach dem Betrieb über der Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit, wobei der Verbrennungsmotor für eine Dauer ohne Kraftstoffversorgung dreht, eine Steuerung den Verbrennungsmotor mit Kraftstoff versorgen und starten, um die Fahrzeuggeschwindigkeit über der Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle zu halten oder um die Fahrzeuggeschwindigkeit weiter bis über eine zweite, höhere Geschwindigkeitsschwelle zu vergrößern.
  • Auf diese Weise wird ein Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugsystems mit einem Verbrennungsmotor, einem Planetenradgetriebe und einem batteriebetriebenen Elektromotor bereitgestellt, wobei durch dieses Verfahren die Obergrenze für eine Fahrzeuggeschwindigkeit, die während eines rein elektrischen Betriebsmodus erreicht werden kann, erhöht werden kann. Das Verfahren umfasst in einem ersten Zustand, wenn das Hybridfahrzeugsystem in einem Modus mit eingeschaltetem Verbrennungsmotor mit oder ohne Betrieb des Elektromotors betrieben wird, das Erhöhen der Fahrzeuggeschwindigkeit bis über eine Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit durch Betreiben des Verbrennungsmotors mit Kraftstoffversorgung. Im Vergleich dazu Erhöhen der Fahrzeuggeschwindigkeit in einem zweiten Zustand, wenn das Hybridfahrzeugsystem in einem elektrischen Modus betrieben wird, bis über die Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit durch Drehenlassen des Verbrennungsmotors ohne Kraftstoffversorgung, während der Elektromotor betrieben wird. Hierbei kann im zweiten Zustand, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter der Schwellengeschwindigkeit liegt, eine Umdrehungsgeschwindigkeit einer rotierenden Getriebekomponente des Planetenradgetriebes mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit zunehmen, und wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über der Schwellengeschwindigkeit liegt, kann die Umdrehungsgeschwindigkeit der rotierenden Getriebekomponente des Planetenradgetriebes mit zunehmender Verbrennungsmotor-Drehzahl abnehmen. Ferner wird in dem zweiten Zustand als Reaktion auf eine Zunahme der Drehmomentnachfrage der bereits drehende Verbrennungsmotor mit Kraftstoff versorgt und gestartet, um die Fahrzeuggeschwindigkeit weiter zu erhöhen, während der Betrieb des Elektromotors deaktiviert wird.
  • In einem Beispiel kann, nachdem die Fahrzeuggeschwindigkeit 62 mph übersteigt, statt den Verbrennungsmotor mit Kraftstoffversorgung mit 1000 rpm (z.B. einer stabilen Verbrennungsgeschwindigkeit) laufen zu lassen, die Verbrennungsmotor-Drehzahl auf 600 rpm erhöht werden, und der Verbrennungsmotor kann ohne Kraftstoffversorgung drehen gelassen werden. Der Kraftstoff kann abgestellt bleiben, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit 72 mph übersteigt, woraufhin im Verbrennungsmotor wieder Kraftstoff und Zündung gegeben werden können, um die Fahrzeuggeschwindigkeit weiter zu erhöhen. Durch Drehenlassen des Verbrennungsmotors ohne Kraftstoffversorgung mit 600 rpm kann der Fahrzeugbetrieb bis zu einer Geschwindigkeit von 72 mph fortgesetzt werden, ohne Kraftstoff einzuspritzen, wodurch der Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich abgedeckt wird, der auf einem größten Teil der Überlandstraßen in den USA anwendbar ist. Da die Kurbelwellen-Leistungsanforderung bei der niedrigeren Verbrennungsmotor-Drehzahleinstellung (z.B. 1,1 kW Kurbelwellenleistung bei 600 rpm) geringer als die Kurbelwellen-Leistungsanforderung bei der höheren Verbrennungsmotor-Drehzahleinstellung (z.B. 2,2 kW Kurbelwellenleistung bei 1000 rpm) ist, kann dieser Ansatz den Kraftstoffverbrauch eines Hybridfahrzeugs während der ersten 30-40 Meilen des Pendelns eines Fahrzeugs, ausgehend von einer vollen Ladung, zwischen den Geschwindigkeiten 62 mph und 72 mph verbessern.
  • Die in den Routinen von 3-4 eingeführten Konzepte werden nun durch die Anschauungsbeispiele von 5-7 weiter verdeutlicht.
  • 5 zeigt ein erstes Beispiel 500, bei dem Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit (VS) in dem Graph 502, Änderungen einer Verbrennungsmotor-Drehzahl (Ne) in dem Graph 506 und Änderungen der Umdrehungsgeschwindigkeit einer rotierenden Getriebekomponente (Ncomp) in dem Graph 510 über eine Dauer des Fahrzeugbetriebs (entlang der x-Achse) abgebildet sind. Über die gesamte in 5 abgebildete Betriebsdauer befindet sich demnach das Fahrzeug in einem rein elektrischen Betriebsmodus, und es wird kein Kraftstoff in den Verbrennungsmotor eingespritzt.
  • Zwischen t1 und t2 kann als Reaktion auf ein vom Fahrer verlangtes Drehmoment eine Fahrzeuggeschwindigkeit allmählich vergrößert werden (Graph 502), indem den Fahrzeugrädern Antriebsleistung aus einem Elektromotor zugeführt wird. Aufgrund der spezifischen Kopplung der Getriebekomponenten kann mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit, während die Fahrzeuggeschwindigkeit unter der Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit 503 liegt, die Umdrehungsgeschwindigkeit (Graph 510) einer rotierenden Getriebekomponente, die über ein oder mehrere Zahnradelemente mit dem Elektromotor und den Rädern verbunden ist und ferner über einen Planetenradsatz mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt ist, zunehmen. In dem abgebildeten Beispiel sieht man, dass die Umdrehungsgeschwindigkeit der Getriebekomponente direkt proportional zu der Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, während der Verbrennungsmotor nicht dreht. In anderen Beispielen kann die Umdrehungsgeschwindigkeit der Getriebekomponente jedoch als eine alternative Funktion der Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit zunehmen.
  • Bei t2 kann die Fahrzeuggeschwindigkeit die Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit 503 erreichen, die einer Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, bei der die Getriebekomponenten-Rotation eine Schwellenumdrehungsgeschwindigkeit 511 erreicht. Dementsprechend kann die Getriebekomponente verschlechtert werden, wenn der Umdrehungsgeschwindigkeit erlaubt wird, über die Schwellenumdrehungsgeschwindigkeit 511 zuzunehmen. Ohne jegliche Justierungen an einer Verbrennungsmotor-Drehzahl kann es deshalb der Fahrzeuggeschwindigkeit nicht erlaubt werden, die Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit 507 zu übersteigen. Das heißt, wenn der Betrieb im rein elektrischen Modus fortgesetzt wird, ohne den Verbrennungsmotor drehen zu lassen (siehe den gestrichelten Graphen 508 nach t2), kann die Umdrehungsgeschwindigkeit der Getriebekomponente bei oder unter der Schwellenumdrehungsgeschwindigkeit 511 gehalten werden (siehe den gestrichelten Graphen 512 nach t2), indem die Fahrzeuggeschwindigkeit auf die Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit 503 begrenzt wird (siehe den gestrichelten Graphen 504 nach t2). Die Erfinder haben hier identifiziert, dass aufgrund der spezifischen Kopplung des Verbrennungsmotors und Elektromotors mit den Rädern über das Planetenradgetriebe und den Generator die Fahrzeuggeschwindigkeit während eines Modus mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor erhöht werden kann, wobei nur der Elektromotor das Fahrzeug antreibt, und ohne die Umdrehungsgeschwindigkeit der Getriebekomponente durch Vergrößern der Drehzahl eines nicht mit Kraftstoff versorgten Verbrennungsmotors zu vergrößern.
  • Bei t2 kann somit eine Steuerung die Drehzahl des nicht mit Kraftstoff versorgten Verbrennungsmotors vergrößern, indem der Verbrennungsmotor unter Verwendung eines mit dem Verbrennungsmotor gekoppelten Generators drehen gelassen wird, wobei der Generator unter Verwendung von Energie aus einer Systembatterie versorgt wird. Folglich nimmt zwischen t2 und t3 die Umdrehungsgeschwindigkeit der rotierenden Getriebekomponente mit zunehmender Umdrehungsgeschwindigkeit des nicht mit Kraftstoff versorgten Verbrennungsmotors ab. Nach t3 kann die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der höheren Fahrzeuggeschwindigkeit gehalten werden, während die Getriebekomponente unter der Schwellenumdrehungsgeschwindigkeit gehalten wird, indem der Verbrennungsmotor weiter mit einer ausgewählten Drehzahleinstellung drehen gelassen wird, wobei die ausgewählte Drehzahleinstellung auf der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit basiert.
  • Dementsprechend versteht sich, dass sich der Verbrennungsmotor für die gesamte in 5 gezeigte Dauer drehen kann, ohne dass Kraftstoff in die Zylinder eingespritzt wird. Als Reaktion darauf, dass eine Fahrer-Drehmomentnachfrage höher als ein Schwellenbetrag wird, während sich das Fahrzeug in dem rein elektrischen (oder Verbrennungsmotor-Aus-) Modus befindet, kann jedoch die Drehmomentnachfrage erfüllt werden, indem das Fahrzeug in einen Betriebsmodus mit eingeschaltetem Verbrennungsmotor versetzt wird. Genauer gesagt kann die Steuerung dem sich bereits drehenden Verbrennungsmotor wieder Kraftstoff und Zündung zuführen, um die Fahrzeuggeschwindigkeit weiter zu vergrößern und die Umdrehungsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors weiter zu vergrößern. In einem Beispiel kann nach dem Betrieb des Fahrzeugs mit oder über der Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit mit sich für eine Dauer ohne Kraftstoffversorgung drehendem Verbrennungsmotor die Steuerung den Verbrennungsmotor mit Kraftstoff versorgen, um die Fahrzeuggeschwindigkeit über der Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit zu halten oder um die Fahrzeuggeschwindigkeit weiter zu vergrößern.
  • 6 zeigt ein zweites Beispiel 600, wobei Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit (Vs) in dem Graphen 602, Änderungen einer Verbrennungsmotor-Drehzahl (Ne) in dem Graphen 606 und Änderungen der Umdrehungsgeschwindigkeit der rotierenden Getriebekomponente (Ncomp) in dem Graphen 610 über eine Dauer des Fahrzeugbetriebs (entlang der x-Achse) abgebildet sind. Über die gesamte in 6 abgebildete Betriebsdauer befindet sich das Fahrzeug demnach in einem rein elektrischen Betriebsmodus und es wird kein Kraftstoff in den Verbrennungsmotor eingespritzt.
  • In dem in 6 dargestellten Beispiel kann, statt die höchste Fahrzeuggeschwindigkeit zu begrenzen, die beim Betrieb des Fahrzeugs in einem Modus mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor (wobei nur der Elektromotor das Fahrzeug antreibt) erreicht werden kann, dem Fahrzeug erlaubt werden, für eine Dauer mit Fahrzeuggeschwindigkeiten betrieben zu werden, die höher als die Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit sind, wonach der Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffversorgung drehen gelassen werden kann, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu halten oder weiter zu erhöhen. Das heißt, es kann kurzfristig Über geschwindigkeit erlaubt werden, aber der Verbrennungsmotor kann dann ohne Kraftstoffversorgung drehen gelassen werden, wenn die erhöhte Fahrzeuggeschwindigkeit aufrechterhalten wird. Genauer gesagt kann zwischen t11 und t12 als Reaktion auf eine Fahrer-Drehmomentnachfrage die Fahrzeuggeschwindigkeit allmählich verkleinert werden (Graph 602), indem den Fahrzeugrädern Antriebsleistung aus dem Elektromotor zugeführt wird, mit einhergehender Zunahme der Umdrehungsgeschwindigkeit (Graph 610) der rotierenden Getriebekomponente aufgrund der spezifischen Kopplung der Fahrzeugkomponenten. Gleichzeitig dreht sich der Verbrennungsmotor möglicherweise nicht (Graph 606).
  • Bei t12 erreicht die Fahrzeuggeschwindigkeit die Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit 503, während die rotierende Getriebekomponente die Schwellenumdrehungsgeschwindigkeit 511 erreicht. Nach t12 kann die Fahrzeuggeschwindigkeit für eine Dauer d1 (zwischen t12 und t13) über die Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit 503 erhöht werden, ohne die Umdrehungsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors zu vergrößern. Über dieselbe Dauer d1 kann die Umdrehungsgeschwindigkeit der Getriebekomponente auf der Schwellenumdrehungsgeschwindigkeit 511 gehalten werden. Die Dauer kann auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basieren, insbesondere auf einer Differenz zwischen der (aktuellen) Fahrzeuggeschwindigkeit und der Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit (die hier als ΔVs abgebildet ist). Während die Fahrzeuggeschwindigkeit über die Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit zunimmt (das heißt, während ΔVs zunimmt), kann somit die Dauer verkleinert werden. Bei t13, nachdem die Dauer d1 abgelaufen ist, kann dann die Fahrzeuggeschwindigkeit gehalten oder weiter erhöht werden, indem die Drehzahl des nicht mit Kraftstoff versorgten Verbrennungsmotors (Graph 606) proportional zu der Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit vergrößert wird. Genauer gesagt kann zwischen t13 und t14 der Verbrennungsmotor unter Verwendung von Strom aus einer Batterie (über einen Generator) drehen gelassen werden. Auf diese Weise kann die Umdrehungsgeschwindigkeit der rotierenden Getriebekomponente durch Vergrößern der Drehzahl des nicht mit Kraftstoff versorgten Verbrennungsmotors verkleinert oder unter der Schwellenumdrehungsgeschwindigkeit gehalten werden. Danach (nach t14) kann die Fahrzeuggeschwindigkeit (auf der erhöhten Fahrzeuggeschwindigkeit) gehalten werden, indem die Verbrennungsmotor-Drehzahl gehalten wird, während auch die Umdrehungsgeschwindigkeit der Getriebekomponente gehalten wird.
  • 7 zeigt ein drittes Beispiel 700, wobei Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit (Vs) in dem Graphen 702, Änderungen einer Verbrennungsmotor-Drehzahl (Ne) in dem Graphen 706 und Änderungen der Umdrehungsgeschwindigkeit der rotierenden Getriebekomponente (Ncomp) in dem Graphen 710 über eine Dauer des Fahrzeugbetriebs (entlang der x-Achse) abgebildet sind. Über die gesamte in 7 abgebildete Betriebsdauer befindet sich demnach das Fahrzeug in einem rein elektrischen Betriebsmodus, und es wird kein Kraftstoff in den Verbrennungsmotor eingespritzt.
  • Zwischen t21 und t22 kann als Reaktion auf eine Fahrer-Drehmomentnachfrage die Fahrzeuggeschwindigkeit allmählich erhöht werden (Graph 702), indem den Fahrzeugrädern Antriebsleistung aus dem Elektromotor zugeführt wird, mit einer einhergehenden Zunahme der Umdrehungsgeschwindigkeit (Graph 710) der rotierenden Getriebekomponente aufgrund der spezifischen Kopplung der Fahrzeugkomponenten. Gleichzeitig dreht sich der Verbrennungsmotor möglicherweise nicht (Graph 706). Bei t22 erreicht die Fahrzeuggeschwindigkeit die Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit 503, während die rotierende Getriebekomponente die Schwellenumdrehungsgeschwindigkeit 511 erreicht. Danach kann die Fahrzeuggeschwindigkeit über die Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit 503 erhöht werden, indem der Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffversorgung unter Verwendung einer Batterie drehen gelassen wird.
  • Wie zuvor in 4 dargelegt, kann während des rein elektrischen Betriebsmodus während des Drehenlassen des Verbrennungsmotors ohne Kraftstoffversorgung unter Verwendung einer Batterie eine Steuerung einen mit Einlass- und/oder Auslassventilen des Verbrennungsmotors gekoppelten Nockenversteller so positionieren, dass die Luftströmung durch den sich drehenden Verbrennungsmotor verringert wird. Nach t22 kann der Verbrennungsmotor somit ohne Kraftstoffversorgung drehen gelassen werden, wobei das Drehenlassen des Verbrennungsmotors mit einer Nockenversteller-Umpositionierung und Zylinderventil-Betätigungsjustierung koordiniert wird. In einem Beispiel kann das Justieren der Position des Nockenverstellers das Vorstellen oder Verzögern des Nockenverstellers von einer ersten Position mit höherer Luftströmung durch den sich drehenden Verbrennungsmotor auf eine zweite Position mit geringerer Luftströmung durch den sich drehenden nicht mit Kraftstoff versorgten Verbrennungsmotor umfassen. Die erste Position kann eine Vorgabeposition sein, mit der die Luftströmung durch den Verbrennungsmotor während Verbrennungsmotor-Neustarts maximiert wird. Im Vergleich dazu kann, um Verbrennungsmotor-Pumpverluste durch den nicht mit Kraftstoff versorgten sich drehenden Verbrennungsmotor zu verringern, der Nockenversteller möglicherweise in die zweite Position mit geringerer Luftströmung durch den Verbrennungsmotor, aber verringerten Luftströmungsbeschränkungen, umpositioniert werden müssen. Die zweite Position kann auf der (aktuellen) Umdrehungsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors basieren. In einem anderen Beispiel können die erste und zweite Position so justiert werden, dass Pumpverluste (durch Verringern von Strömungsbeschränkungen) verringert werden, während außerdem die Luftströmung durch einen Abgaskatalysator verringert wird, um so die Katalysatortemperatur zu halten. In dem abgebildeten Beispiel kann der Nockenversteller mit einer mechanischen Ölpumpe gekoppelt sein, wobei eine Pumpenausgabe (Fluss, Geschwindigkeit, Druck usw.) auf der Verbrennungsmotor-Drehzahl basiert. Mit zunehmender Verbrennungsmotor-Drehzahl kann somit die Pumpenausgabe dafür ausgelegt werden, entsprechend zuzunehmen. Folglich kann das Justieren einer Position des Nockenverstellers verzögert werden, bis eine Ausgabe der mechanischen Ölpumpe über einem Schwellendruck liegt. Insbesondere kann zwischen t22 und t23 der Nockenversteller auf der ersten (Vorgabe-) Position (mit einer höheren Luftströmung) gehalten werden, während der Verbrennungsmotor drehen gelassen wird (Graph 706), bis die Drehzahl des nicht mit Kraftstoff versorgten Verbrennungsmotors über einer Schwellenverbrennungsmotor-Drehzahl 705 liegt, bei der die Ausgabe der mechanischen Ölpumpe über dem Schwellendruck liegt. Bei t23 kann dann, nachdem die Verbrennungsmotor-Drehzahl über der Schwellenverbrennungsmotor-Drehzahl liegt, der Nockenversteller in die zweite (gewünschte) Position (mit einer geringeren Luftströmung) versetzt werden.
  • Zwischen t22 und t23 kann demnach, während eine Verbrennungsmotor-Drehzahl vergrößert wird, die Umdrehungsgeschwindigkeit der rotierenden Getriebekomponente entsprechend abnehmen. Zwischen t23 und t24 kann dann, während und nachdem der Nockenversteller umpositioniert wird, die Fahrzeuggeschwindigkeit vergrößert werden, während die Verbrennungsmotor-Drehzahl auf der Schwellenverbrennungsmotor-Drehzahl 705 gehalten wird und während die Umdrehungsgeschwindigkeit der rotierenden Getriebekomponente entsprechend zunimmt. Bei t24 kann die Umdrehungsgeschwindigkeit der Getriebekomponente wieder die Schwellenumdrehungsgeschwindigkeit 511 erreichen. Zwischen t24 und t25 kann dementsprechend die Verbrennungsmotor-Drehzahl ohne Zusatz von Kraftstoff in den Verbrennungsmotor vergrößert werden, um eine weitere Vergrößerung der Fahrzeuggeschwindigkeit zu erlauben, während eine Abnahme der Umdrehungsgeschwindigkeit der Getriebekomponente unter die Schwellenumdrehungsgeschwindigkeit 511 ermöglicht wird. Genauer gesagt umfasst das Vergrößern der Drehzahl des nicht mit Kraftstoff versorgten Verbrennungsmotors zwischen t23 und t25 das Drehenlassen des Verbrennungsmotors, um die Verbrennungsmotor-Drehzahl bei einer ersten, höheren Rate (bestimmt durch die Steigung des Graphen 706 zwischen t22 und t23) bis zu der Schwellenverbrennungsmotor-Drehzahl 705 zu vergrößern und danach weiteres Drehenlassen des Verbrennungsmotors, um die Verbrennungsmotor-Drehzahl auf einer zweiten, niedrigeren Rate (bestimmt durch die Steigung des Graphen 706 zwischen t24 und t25) zum Beispiel bis zu einer höheren Schwellenverbrennungsmotor-Drehzahl 707 zu vergrößern. Danach (nach t25) kann die Fahrzeuggeschwindigkeit (auf der erhöhten Fahrzeuggeschwindigkeit) gehalten werden, indem die Verbrennungsmotor-Drehzahl gehalten wird, während auch die Umdrehungsgeschwindigkeit der Getriebekomponente gehalten wird.
  • Auf diese Weise kann beim Fahren eines Hybridfahrzeugs im rein elektrischen Modus mit sich ohne Kraftstoffversorgung drehendem Verbrennungsmotor, indem der Verbrennungsmotor schneller drehen gelassen wird, bis die Verbrennungsmotor-Drehzahl auf der Schwellenverbrennungsmotor-Drehzahl liegt, und dann der Verbrennungsmotor langsamer drehen gelassen wird, nachdem die Verbrennungsmotor-Drehzahl auf der Schwellenverbrennungsmotor-Drehzahl liegt, und während der Nockenversteller positioniert wird, nachdem die Verbrennungsmotor-Drehzahl über der Schwellenverbrennungsmotor-Drehzahl liegt, die Zunahme der Verbrennungsmotor-Drehzahl mit Zylinderventil-Betätigungsjustierungen koordiniert werden, um Verbrennungsmotor-Pumpverluste zu verringern. Durch Verringern der Pumpverluste kann der rein elektrische Betriebsmodus verlängert werden, wodurch besserer Kraftstoffverbrauch ermöglicht wird, während auch eine höhere Abgaskatalysatortemperatur gehalten wird.
  • Als Reaktion darauf, dass eine Fahrer-Drehmomentnachfrage höher als ein Schwellenbetrag wird, während sich das Fahrzeug in dem rein elektrischen Modus befindet, kann demnach die Drehmomentnachfrage erfüllt werden, indem das Fahrzeug unmittelbar in einen Betriebsmodus mit eingeschaltetem Verbrennungsmotor versetzt wird. Während des Betriebsmodus mit eingeschaltetem Verbrennungsmotor, der unmittelbar dem rein elektrischen Betriebsmodus folgt, kann eine Steuerung den Nockenversteller umpositionieren, um Luftströmung durch den sich drehenden Verbrennungsmotor zu vergrößern. Die Position des Nockenverstellers kann auf der Basis einer Umdrehungsgeschwindigkeit des nicht mit Kraftstoff versorgten Verbrennungsmotors justiert werden. In einem Beispiel kann der Nockenversteller von der zweiten Position, die eine geringere Luftströmung durch den sich drehenden Verbrennungsmotor ermöglicht, in die erste Vorgabeposition zurückgeführt werden, die eine größere Luftströmung durch den sich drehenden Verbrennungsmotor ermöglicht und dadurch einen Verbrennungsmotor-Neustart besser ermöglicht. Nachdem der Nockenversteller in die Einstellung umpositioniert wurde, die den Fahrzeugbetrieb in dem Modus mit eingeschaltetem Verbrennungsmotor verbessert, können dem sich bereits drehenden Verbrennungsmotor wieder Kraftstoff und Zündung zugeführt werden, um die Fahrzeuggeschwindigkeit und Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung weiter zu vergrößern.
  • Es versteht sich, dass, obwohl das Beispiel von 7 eine Ausführungsform bespricht, bei der der Nockenversteller mit einer mechanischen Pumpe gekoppelt ist, bei einer alternativen Ausführungsform der Nockenversteller mit einer elektrischen Ölpumpe gekoppelt sein kann. Hierbei kann das Justieren einer Position des Nockenverstellers umfassen, die Position des Nockenverstellers im Wesentlichen unmittelbar ohne Verzögerungen zu justieren. Bei einer solchen Ausführungsform kann die Verbrennungsmotor-Drehzahl vergrößert werden, sobald die Fahrzeuggeschwindigkeit die Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit erreicht, und die Verbrennungsmotor-Drehzahleinstellung kann auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit ausgewählt werden und ohne Berücksichtigung der Nockenverstellerposition (wie zum Beispiel in 5 gezeigt).
  • Nunmehr mit Bezug auf 9 zeigt das Diagramm 900 beispielhafte Justierungen an einer Zylinderventilbetätigung, die während eines Modus mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor durchgeführt werden können, wenn nur der Elektromotor das Fahrzeug antreibt, während eine Fahrzeuggeschwindigkeit durch Vergrößern der Drehzahl eines nicht mit Kraftstoff versorgten Verbrennungsmotors erhöht wird. In den abgebildeten Beispielen sind Einlass- und/oder Auslassventil-TimingJustierungen gezeigt. Jede Ventilbetätigungs-Justierung zeigt ein Ventiltiming und eine Kolbenposition mit Bezug auf eine Verbrennungsmotorposition für einen gegebenen Verbrennungsmotor-Zylinder. Genauer gesagt werden die bei 910-950 dargestellten Ventiltimings mit einer entlang der x-Achse in Kurbelwinkelgrad (CAD) dargestellten Verbrennungsmotorposition verglichen und mit einer Kolbenposition entlang der y-Achse mit Bezug auf ihren Ort von dem oberen Totpunkt (TDC) und/oder unteren Totpunkt (BDC) und ferner mit Bezug auf ihren Ort innerhalb der vier Takte (Einlass, Kompression, Arbeit und Auslass) eines Verbrennungsmotorzyklus in der Kurve 908 verglichen. Wie durch die sinusförmige Kurve 908 angegeben, bewegt sich ein Kolben allmählich von TDC aus nach unten und erreicht die Sohle am BDC am Ende des Arbeitstakts. Der Kolben kehrt dann am Ende des Auslasstakts an die oberste Position am TDC zurück. Der Kolben bewegt sich dann wieder nach unten in Richtung des BDC während des Einlasstakts und kehrt am Ende des Kompressionstakts zu seiner ursprünglichen obersten Position am TDC zurück.
  • Bei 910 ist ein Standard-Ventiltiming abgebildet. Insbesondere zeigen die Kurven 902 und 904 Ventiltimings für ein Auslassventil (gestrichelte Kurve 902) und ein Einlassventil (durchgezogene Kurve 904) bei einem standardmäßigen (nicht justierten) Ventiltiming. Wie dargestellt kann ein Auslassventil gerade dann geöffnet werden, wenn der Kolben am Ende des Arbeitstakts die Sohle erreicht. Das Auslassventil kann sich dann schließen, während der Kolben den Auslasstakt abschließt, und bleibt mindestens offen, bis ein nachfolgender Einlasstakt begonnen hat. Auf dieselbe Weise kann ein Einlassventil an oder vor dem Start eines Einlasstakts geöffnet werden und kann mindestens offen bleiben, bis ein nachfolgender Kompressionstakt begonnen hat.
  • Als Folge der Timingdifferenzen zwischen Auslassventilschließung und Einlassventilöffnung können für eine kurze Dauer vor dem Ende des Auslasstakts und nach dem Beginn des Einlasstakts sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil offen sein. Dieser Zeitraum, in dem beide Ventile offen sein können, wird als positive Überlappung 906 von Einlass- zu Auslassventil (oder einfach Ventilüberlappung) bezeichnet und wird durch eine schraffierte Region am Schnittpunkt der Kurven 902 und 904 dargestellt. In einem Beispiel kann die positive Überlappung 906 von Einlass- zu Auslassventil eine Vorgabeposition der Verbrennungsmotornocken sein, die während eines Verbrennungsmotor-Neustarts (wie etwa einem Verbrennungsmotor-Kaltstart) anwesend ist. Zum Beispiel kann die bei 910 gezeigte Vorgabeposition der ersten Position eines Nockenverstellers entsprechen, die eine größere Luftströmung durch den sich drehenden Verbrennungsmotor (wie in dem Beispiel von 7 besprochen) ermöglicht. Eine Steuerung kann den Nockenversteller dann von der ersten Vorgabeposition in eine zweite justierte Position umpositionieren, während (oder bevor) sich der Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffversorgung dreht, um Verbrennungsmotor-Pumpverluste zu verringern. An der zweiten Position des Nockenverstellers kann das Timing der Zylinderventile relativ zu der ersten Position justiert (z.B. vorgestellt oder verzögert) werden, um eine geringere Luftströmung durch den sich drehenden Verbrennungsmotor zu ermöglichen.
  • Zylinderventilbetätigungen können demnach justiert werden, um Strömungsbeschränkungen zu verringern und dadurch Pumpverluste zu verringern. Zum Beispiel können durch Vergrößern der Ventilüberlappung die Luftströmungsbeschränkung und entsprechenden Pumpverluste verringert werden. Als ein anderes Beispiel können durch Vergrößern der Ventilöffnungsverweilzeit während des Vergrößerns der Überlappung (z.B. unter Verwendung von VVT-Fähigkeit sowohl an den Einlass- als auch den Auslassventilen) Pumpverluste signifikant herabgesetzt werden, weil sich Luft jedes Mal, wenn Luft in die Zylinder eintritt oder aus diesen austritt sowohl durch Einlass- als auch Auslassventile bewegen kann.
  • In einem Beispiel kann der Nockenversteller in die bei 920 gezeigte zweite Position umpositioniert werden, um nur ein Einlassventiltiming zu justieren. Wenn sich insbesondere der Nockenversteller in der bei 920 gezeigten zweiten Position befindet, wird ein Einlassventiltiming (durchgezogene Kurve 924) relativ zu dem Timing bei der ersten Position (bei 910 gezeigt) vorgestellt, während das Auslassventiltiming (gestrichelte Kurve 922) gehalten wird. Aufgrund der Einlassventil-Timingjustierung kann auch ein Ausmaß der Ventilüberlappung 916 vergrößert werden.
  • In einem anderen Beispiel kann der Nockenversteller in die bei 930 gezeigte zweite Position umpositioniert werden, um nur ein Auslassventiltiming zu justieren. Wenn sich insbesondere der Nockenversteller in der bei 930 gezeigten zweiten Position befindet, wird ein Auslassventiltiming (gestrichelte Kurve 932) relativ zu dem Timing bei der ersten Position (bei 910 gezeigt) verzögert, während das Einlassventiltiming (durchgezogene Kurve 934) gehalten wird. Aufgrund der Auslassventil-Timingjustierung kann auch ein Ausmaß der Ventilüberlappung 936 vergrößert werden.
  • In einem weiteren Beispiel kann der Nockenversteller in die bei 940 gezeigte zweite Position umpositioniert werden, um ein Auslassventiltiming und ein Einlassventiltiming jeweils gleichermaßen zu justieren. Wenn sich insbesondere der Nockenversteller in der bei 940 gezeigten zweiten Position befindet, werden das Einlassventiltiming (durchgezogene Kurve 944) und ein Auslassventiltiming (gestrichelte Kurve 942) jeweils an der zweiten Position relativ zu der ersten Position gleichermaßen verzögert. Aufgrund der zweifachen gleichen Verzögerungsjustierung kann ein Ausmaß der Ventilüberlappung 946 verkleinert werden. Obwohl das abgebildete Beispiel zweifache gleiche Verzögerung zeigt, versteht sich, dass in einem alternativen Beispiel das Einlassventiltiming und Auslassventiltiming jeweils relativ zu ihren Timings in der ersten Position gleichermaßen vorgestellt werden können.
  • In einem weiteren Beispiel kann der Nockenversteller in die bei 950 gezeigte zweite Position umpositioniert werden, um ein Auslassventiltiming und ein Einlassventiltiming jeweils unabhängig zu justieren. Wenn sich insbesondere der Nockenversteller in der bei 950 gezeigten zweiten Position befindet, kann an der zweiten Position relativ zu der ersten Position das Einlassventiltiming (durchgezogene Kurve 954) vorgestellt werden, während ein Auslassventiltiming (gestrichelte Kurve 942) verzögert wird. In dem abgebildeten Beispiel wird das Einlassventil um denselben Betrag vorgestellt, um den das Auslassventil verzögert wird. In alternativen Beispielen kann der Betrag der Einlassventilvorstellung jedoch von dem Betrag der Auslassventilverzögerung verschieden sein. In weiteren Beispielen kann das Einlassventil verzögert werden, während das Auslassventil vorgestellt wird, wobei der Betrag der Einlassventilverzögerung derselbe wie der Betrag der Auslassventilvorstellung oder von diesem verschieden ist. Aufgrund der Einlass- und Auslassventil-Timingjustierung kann ein Ausmaß der Ventilüberlappung 956 vergrößert werden.
  • Es versteht sich, dass bei der Ausführungsform, bei der das Einlassventil und das Auslassventil unabhängig justiert werden können, weitere Justierungen möglich sein können. Zum Beispiel können das Einlassventiltiming und das Auslassventiltiming jeweils vorgestellt werden, aber um verschiedene Beträge. Genauso können das Einlassventiltiming und das Auslassventiltiming jeweils verzögert werden, aber um verschiedene Beträge.
  • Außerdem versteht sich, dass, obwohl die Beispiele von 9 Justierungen des Zylinderventiltimings abbilden, um Zylinderventil-Betätigungsjustierungen darzustellen, dies nicht als Beschränkung gedacht ist. In alternativen Beispielen können eine oder mehrere der folgenden Alternativen justiert werden: ein Zylinder- (-Einlass- und/oder -Auslass-) Ventiltiming, eine Zylinderventilanhebung, eine Dauer der Ventilöffnung, eine Ventilöffnungsverweilzeit und ein Grad der Ventilüberlappung. Um das Ventiltiming zu justieren, können genauso ein Timing des Öffnens des Ventils und/oder ein Timing des Schließens des Ventils justiert werden.
  • Zum Beispiel erlaubt bei 950 in 9 der Grad der Überlappung, dass ein Teil der Abgasluft (nicht-Verbrennungsluft) während des Auslasstakts durch den Einlasskrümmer austritt und ein Teil der Einlassluft während des Einlasstakts durch den Auslasskrümmer eintritt. Die Gesamtluftströmung in und aus dem Zylinder kann sich folglich nicht ändern, aber der Netto-Luftaustausch von Einlass- zu Auslasskrümmer kann verringert werden, was dabei helfen kann, eine höhere Abgaskatalysatortemperatur zu halten. In einem (nicht gezeigten) anderen Beispiel kann die in 950 gezeigte Überlappung durch Vergrößern der Ventilöffnungsverweilzeit weiter über die Einlass- und Auslasstakte verteilt werden. Dadurch würden der Lufttransfer von Einlass zu Auslass weiter verringert und auch Luftströmungsbeschränkungen verringert.
  • Auf diese Weise können Zylinderventil-Betätigungsjustierungen verwendet werden, um die Luftströmung durch den sich drehenden Verbrennungsmotor und Luftströmungsbeschränkungen, wenn der Verbrennungsmotor während eines Fahrzeugbetriebsmodus mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffversorgung drehen gelassen wird, zu verringern. Durch Verringern der Luftströmungsbeschränkungen können parasitäre Verluste durch den Verbrennungsmotor wie etwa Pumpverluste verringert werden. Zusätzlich kann die Sauerstoffeinbringung eines Abgaskatalysators verringert werden, während außerdem ermöglicht wird, die Katalysatortemperatur (z.B. über einer Ansprechtemperatur) zu halten. Dies gewährleistet zusätzliche Kraftstoffverbrauchsvorteile während eines nachfolgenden Fahrzeugbetriebsmodus mit eingeschaltetem Verbrennungsmotor. Falls eine Drehmomentnachfrage zunimmt und ein Fahrzeugbetriebsmodus mit eingeschaltetem Verbrennungsmotor benötigt wird, um die Nachfrage zu erfüllen, kann die Zylinderventilbetätigung neu justiert werden (z.B. über Nockenversteller-Umpositionierung), um eine größere Luftströmung durch den Verbrennungsmotor zu ermöglichen und dadurch einen Verbrennungsmotor-Neustart zu verbessern.
  • Es versteht sich außerdem, dass der offenbarte Ansatz auch ermöglichen kann, ein hybrides Elektrofahrzeug in dem elektrischen Modus mit weniger Verbrennungsmotor-Ein-Unterbrechungen zu betreiben, bis die Systembatterie erschöpft ist. Dies kann dementsprechend das Elektrofahrzeug-Fahrerlebnis des Fahrers verbessern.
  • Auf diese Weise können höhere Fahrzeuggeschwindigkeiten erzielt werden, während ein Hybridfahrzeug in einem elektrischen Modus betrieben wird, wobei nur ein Elektromotor die Fahrzeugräder antreibt. Zusätzlich kann die Zeit, bevor ein Verbrennungsmotorbetrieb in einem hybriden Elektrofahrzeug gestartet wird, vergrößert und der Verbrennungsmotorstart verzögert werden. Durch Vergrößern der Umdrehungsgeschwindigkeit eines Verbrennungsmotors beim Erhöhen einer Fahrzeuggeschwindigkeit, ohne dem Verbrennungsmotor Kraftstoff zuzuführen, kann eine rotierende Getriebekomponente unter Umdrehungsgeschwindigkeiten gehalten werden, bei denen die Komponente verschlechtert werden kann. Gleichzeitig können vorteilhafterweise Zylinderventil-Betätigungsjustierungen verwendet werden, um die Luftströmung und resultierenden Pumpverluste durch den sich drehenden Verbrennungsmotor zu verringern. Indem ermöglicht wird, höhere Fahrzeuggeschwindigkeiten zu erreichen, ohne Getriebekomponenten zu verschlechtern, kann das Fahrerlebnis des Bedieners in dem elektrischen Modus verbessert werden. Durch Verringern von Pumpverlusten durch den sich drehenden nicht mit Kraftstoff versorgten Verbrennungsmotor kann der elektrische Fahrzeugbetriebsmodus verlängert werden, um Fahrzeugeffizienz und Kraftstoffverbrauch zu verbessern.
  • Man beachte, dass die hier dargestellten beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Systemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie etwa ereignisgesteuerte, Interrupt-gesteuerte, Multitasking-, Mehrfach-Thread-Strategien und dergleichen. Dementsprechend können verschiedene dargestellte Aktionen, Operationen oder Funktionen in der dargestellten Sequenz oder parallel ausgeführt oder in bestimmten Fällen weggelassen werden. Genauso ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht zwingend erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erzielen, wird aber zur leichteren Darstellung und Beschreibung angegeben. Eine oder mehrere der dargestellten Aktionen, Funktionen oder Operationen können abhängig von der konkreten verwendeten Strategie wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Operationen, Funktionen und/oder Schritte graphisch Code repräsentieren, der in ein computerlesbares Speichermedium in dem Steuersystem zu programmieren ist.
  • Weiterhin versteht sich, dass die hier beschriebenen Systeme und Verfahren von beispielhafter Beschaffenheit sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen oder Beispiele nicht im einschränkenden Sinne aufzufassen sind, weil zahlreiche Varianten in Betracht gezogen werden. Die vorliegende Offenbarung umfasst folglich alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen der verschiedenen hier offenbarten Systeme und Verfahren sowie jegliche und alle Äquivalente dieser.
  • Bezugszeichenliste
    • 302
    Schätzen und/oder Messen von Fahrzeugbetriebsparametern (z.B. Tq-Nachfrage, Batterie-SOC, Teng, BP usw.)
    304
    Fahrzeugbetriebsmodus auf der Basis geschätzter Bedingungen (z.B. Verbrennungsmotormodus, elektrischer Modus, Hilfsmodus) bestimmen. Fahrzeug in bestimmtem Modus betreiben.
    306
    Elektrischer Modus?
    NO
    NEIN
    308
    Vs bei (oder über) Schwellengeschwindigkeit?
    310
    Betrieb im elektrischen Modus mit sich ohne Kraftstoffversorgung drehendem Verbrennungsmotor, um Geschwindigkeit rotierender Getriebekomponente auf oder unter Schwellenumdrehungsgeschwindigkeit zu halten (4)
    312
    Betrieb im elektrischen Modus, ohne Verbrennungsmotor drehen zu lassen, um Geschwindigkeit rotierender Getriebekomponente auf oder unter Schwellenumdrehungsgeschwindigkeit zu halten
  • 4
    • 402
    Vs bestimmen
    404
    Geschwindigkeit rotierender Getriebekomponente bestimmen
    406
    Verbrennungsmotor-Drehzahleinstellung auf der Basis von Vs und ferner auf der Basis von Planetenraddrehzahlen und -beschränkungen bestimmen
    408
    Generator- und/oder Elektromotoreinstellungen bestimmen zum Verwenden von Batteriestrom zum Drehenlassen des Verbrennungsmotors ohne Kraftstoffversorgung mit der bestimmten Drehzahleinstellung
    410
    Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffversorgung drehen lassen
    412
    Zylinderventilbetätigung während nicht mit Kraftstoff versorgtem Drehenlassen des Verbrennungsmotors justieren, um wenn möglich geringere Luftströmung zu erhalten
    414
    Änderung der Fahrerdrehmomentnachfrage erfordert Verbrennungsmotorstart?
    N
    NEIN
    416
    Zylinderventilbetätigung justieren, um größere Luftströmung zu erhalten und Verbrennungsmotorstart zu ermöglichen (9)
    418
    Verbrennungsmotor wieder mit Kraftstoff und Zündung versorgen und Verbrennungsmotor mit Kraftstoffversorgung drehen lassen.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugsystems (100), das Folgendes umfasst: Erhöhen der Fahrzeuggeschwindigkeit während eines Modus mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor (10), bei dem nur ein Elektromotor (26) mindestens ein Fahrzeugantriebsrad (52) antreibt und die Umdrehungsgeschwindigkeit einer rotierenden Getriebekomponente eines Planetenradgetriebes (44) verkleinert oder auf ihrer Obergrenze gehalten wird, indem die Geschwindigkeit des Fahrzeugantriebsrades (52) durch Bereitstellen einer Antriebskraft vom Elektromotor (26) auf das Fahrzeugantriebsrad (52) erhöht wird, während die Drehzahl eines mit den Fahrzeugantriebsrad (52) verbundenen, nicht mit Kraftstoff versorgten Verbrennungsmotors (10) vergrößert wird; und Justieren einer Zylinderventilbetätigung auf der Basis der Verbrennungsmotor-Drehzahl.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Zylinderventil ein Einlassventil (150) und/oder ein Auslassventil (156) ist und wobei das Justieren einer Zylinderventilbetätigung das Justieren einer oder mehrerer der folgenden Alternativen umfasst: Ventiltiming, Ventilanhebung, Dauer der Öffnung des Ventils und Ausmaß der Ventilüberlappung.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Zylinderventil ein nockenbetätigtes Ventil ist und wobei das Justieren einer Zylinderventilbetätigung das Justieren einer Position eines mit dem Zylinderventil gekoppelten Nockenverstellers umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Justieren der Position des Nockenverstellers Folgendes umfasst: Vorstellen oder Verzögern des Nockenverstellers von einer ersten Position mit größerer Luftströmung durch den sich drehenden Verbrennungsmotor (10) in eine zweite Position mit geringerer Luftströmung durch den sich drehenden nicht mit Kraftstoff versorgten Verbrennungsmotor (10).
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Nockenversteller mit einer elektrischen Ölpumpe gekoppelt ist und wobei das Justieren einer Position des Nockenverstellers das unmittelbare Justieren der Position des Nockenverstellers umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Nockenversteller mit einer mechanischen Ölpumpe gekoppelt ist und wobei das Justieren einer Position des Nockenverstellers verzögert wird, bis eine Ausgabe der mechanischen Ölpumpe über einem Schwellendruck liegt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Verzögern Folgendes umfasst: Halten des Nockenverstellers an der ersten Position, bis die Verbrennungsmotor-Drehzahl des nicht mit Kraftstoff versorgten Verbrennungsmotors (10) über einer Schwellenverbrennungsmotor-Drehzahl liegt, bei der die Ausgabe der mechanischen Ölpumpe über dem Schwellendruck liegt, und Versetzen des Nockenverstellers in die zweite Position, nachdem die Verbrennungsmotor-Drehzahl über der Schwellenverbrennungsmotor-Drehzahl liegt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Vergrößern der Drehzahl des nicht mit Kraftstoff versorgten Verbrennungsmotors (10) Folgendes umfasst: Drehenlassen des Verbrennungsmotors (10), um die Verbrennungsmotor-Drehzahl mit einer ersten, höheren Rate bis zu der Schwellenverbrennungsmotor-Drehzahl zu vergrößern, und danach weiteres Drehenlassen des Verbrennungsmotors (10), um die Verbrennungsmotor-Drehzahl mit einer zweiten, niedrigeren Rate zu vergrößern.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei ein Einlassventiltiming an der zweiten Position relativ zu der ersten Position vorgestellt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei ein Auslassventiltiming an der zweiten Position relativ zu der ersten Position verzögert wird.
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