DE10201278A1 - Kurbelwellenrotationssteuerung in einem Hybrid-Elektrofahrzeug - Google Patents
Kurbelwellenrotationssteuerung in einem Hybrid-ElektrofahrzeugInfo
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Abstract
Es ist ein Verfahren zum Steuern der Kurbelwellenbewegung eines Verbrennungsmotors in einem Hybrid-Elektroantriebssystem, das einen Verbrennungsmotor und einen in Wirkverbindung mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors stehenden Motor-Generator aufweist, offenbart. Die Schritte umfassen, dass die Kurbelwellenstellung überwacht wird, eine Kurbelwellenstillstandsstellung prognostiziert wird, die prognostizierte Stillstandsstellung mit einem Zielbereich verglichen wird, und, wenn die prognostizierte Kurbelwellenstillstandsstellung außerhalb des Zielbereiches liegt, der Motor-Generator betätigt wird, um die prognostizierte Stillstandsstellung derart abzuändern, dass sie innerhalb des Zielbereiches liegt. Diese Schritte positionieren die Kurbelwelle richtig, um das Anlaufen des Verbrennungsmotors neu einzuleiten. Das Verfahren umfasst ferner die Schritte, dass eine effektive Schmierintervallzeit berechnet wird, sobald die Kurbelwellendrehzahl Null beträgt, die effektive Schmierintervallzeit mit einer kritischen Zeit verglichen wird und, wenn die effektive Schmierintervallzeit größer als die kritische Zeit ist, der Motor-Generator gepulst wird, um die Kurbelwelle für eine Pulszeit zu bewegen und somit einen Schmiermittelfilm neu zu verteilen.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft in Steuersystem zum Einleiten einer
Kurbelwellenrotation und zur Vorgabe einer Kurbelwellenstellung in einem
Hybrid-Elektrofahrzeug.
Ein Hybrid-Elektrofahrzeug kann alternativ oder gleichzeitig durch einen
Verbrennungsmotor und einen Elektromotor angetrieben werden, um die
Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu maximieren. Der Elektromotor kann ein Teil
einer Elektromaschine sein, die hierin nachstehend als Motor-Generator
bezeichnet wird, welche den herkömmlichen Anlassermotor und Generator
ersetzen kann. Um das Fahrzeug aus einer angehaltenen Position heraus
zu bewegen, zieht der Motor-Generator elektrische Energie aus einem
Batteriepaket, um die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors zu drehen.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, werden Kraftstoff und ein
Funken geliefert, um den Betrieb des Verbrennungsmotors einzuleiten.
Bei einem bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich kann der Motor-
Generator als durch die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angetriebe
ner Generator arbeiten, um das Batteriepaket wieder aufzuladen und
Zusatzfahrzeugeinrichtungen, wie beispielsweise Gebläsen, Radios usw.,
elektrische Energie zuzuführen.
Wenn das Fahrzeug leer läuft oder bremst, kann die Kraftstoffströmung zu
dem Verbrennungsmotor gestoppt werden, um die Kraftstoffwirtschaft
lichkeit zu verbessern. Während Herunterschaltvorgängen im Schiebebe
trieb kann der Motor-Generator als Motor arbeiten, um die Verbren
nungsmotor- und Getriebedrehzahlen zu synchronisieren, indem die
Drehzahl des Verbrennungsmotors erhöht wird, um ein Herunterschalten
zu erleichtern. Wenn der Verbrennungsmotor aus ist, werden die Zusatz
fahrzeugeinrichtungen durch das Batteriepaket in Zusammenwirkung mit
einem Gleichstromumrichter mit Energie beaufschlagt.
Wenn das Fahrzeug für eine Zeitdauer stillsteht, nimmt der Öldruck des
Verbrennungsmotors in den Ölzuführungskanälen zur Kurbelwelle und
Pleuelstangenlagern allmählich ab, was zu einer Verschlechterung des
Schmierfilms und zu einem reinen Trockenreibungszustand führen kann.
Aufgrund einer solchen Bedingung mit erhöhter Reibung kann ein erneu
tes Einleiten des Starts des Verbrennungsmotors einen höheren Drehmo
menteingang von dem elektrischen Motor-Generator erfordern, um die
Kurbelwelle zu drehen.
Ein anderer Mechanismus, der das zum erneuten Einleiten des Starts des
Verbrennungsmotors erforderliche Drehmoment beeinflussen kann, ist die
Winkellage der Kurbelwelle während eines Stillstandes des Verbrennungs
motors. Es ist günstig, wenn die Ruhelage der Kurbelwelle bei offenem
Einlassventil an dem Zylinder vorliegt, der sich in seinem Ansaugtakt
befindet. Wenn das Einlassventil schließt, wird die relativ kalte eingesoge
ne Luft durch die heißen Zylinderwände ausgedehnt, was den Zylinder
druck erhöht, wodurch das erforderliche Drehmoment, um die Kurbelwelle
zu drehen, erhöht wird.
Wenn der Motor angelassen wird, kann der Fahrer eine Kompressionsvib
ration von dem Verbrennungsmotor spüren. Die Ruckfreiheit des Anlas
sens des Motors ist eine Funktion der Drehstellung der Kurbelwelle beim
Anlaufen des Verbrennungsmotors, da das erforderliche Drehmoment, um
die Kurbelwelle zu drehen, mit den Drücken in den Zylindern schwingt.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Steuerverfahren zum Einleiten einer
Kurbelwellendrehung in einem Hybrid-Elektrofahrzeug bereit. Das Steuer
verfahren liefert die Fähigkeit, einen elektrischen Motor-Generator derart
zu betreiben, dass beeinflusst werden kann, bei welcher Drehorientierung
die Kurbelwelle stoppen wird, wenn sich die Kurbelwellendrehzahl auf
Null verlangsamt. Außerdem betreibt das Steuerverfahren den Motor-
Generator derart, dass die Kurbelwelle vorwärts oder rückwärts zu einer
vorteilhafteren Drehlage gedreht wird, sobald die Kurbelwellendrehzahl
Null beträgt, bevor der Verbrennungsmotor neu gestartet wird, um die von
dem Fahrer gefühlte Vibration zu minimieren. Das Steuerverfahren be
stimmt die Kurbelwellendrehlage unter Verwendung eines Kurbelwellenla
ge-Messmittels, das in Zusammenwirkung mit dem Zündsystem arbeiten
kann.
Das Steuerverfahren liefert auch die Fähigkeit, dass der elektrische Motor-
Generator mit Energie beaufschlagt werden kann, um die Kurbelwelle in
einer oder beiden Drehrichtungen zu drehen und somit den Schmiermit
telfilm auf den Kurbelwellenlagern neu zu verteilen. Dies minimiert die
Notwendigkeit für einen größeren Motordrehmomenteingang, um den
Verbrennungsmotor neu zu starten, da das Reibungsniveau aufrecht
erhalten und nicht merklich erhöht wird. Das Steuerverfahren misst die
Zeit, die der Verbrennungsmotor stillsteht, als eine Funktion der Kühlmit
teltemperatur des Verbrennungsmotors und des Öldruckes des Verbren
nungsmotors, um zu bestimmen, wann Energiepulse in den Elektromotor
erforderlich sind, um die Kurbelwelle zu bewegen oder "hin- und herzu
wiegen" und somit den Schmiermittelfilm wiederherzustellen.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen
beschrieben, in diesen ist:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Hybrid-Fahrzeug
antriebssystems,
Fig. 2 eine Querschnittsansicht des Verbrennungsmotors des
Hybrid-Fahrzeugantriebssystems und
Fig. 3 ein Flussdiagramm des Steuerverfahrens der vorliegenden
Erfindung, das in dem Antriebssystem von Fig. 1 arbeitet.
Nach Fig. 1 umfasst ein Hybrid-Elektrofahrzeug ein Hybrid-Antriebs
system, das allgemein bei 10 gezeigt ist, mit einem Verbrennungsmotor
12, einer Elektromaschine, die hierin nachstehend als Motor-Generator 14
bezeichnet wird, und einem Mehrgang-Automatikgetriebe 16.
Der Verbrennungsmotor 12 kann von einer herkömmlichen Konstruktion
sein, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, mit einem Motorblock 17, der einen oder
mehrere Zylinder 18 und einen Zylinderkopf 19 aufweist, der auf die obere
Fläche des Motorblocks passt, um die Zylinder zu verschließen. Ein Kol
ben 20 ist in jedem Zylinder 18 zur Hin- und Herbewegung in diesem
untergebracht und mit einem oberen Ende einer Pleuelstange 22 durch
einen Kolbenbolzen 24 verbunden. Das untere Ende der Pleuelstange 22
ist mit einem Kurbelzapfen 26 einer Kurbelwelle 28 durch einen Pleuel
stangenlageraufbau 30 verbunden. Die Kurbelwelle 28 ist durch obere
Hauptlager in der Unterseite des Motorblocks und durch untere Hauptla
gerdeckel, die mit dem Motorblock verschraubt sind, drehbar gelagert.
Eine Ölwanne, nicht gezeigt, ist an der Unterseite des Motorblocks befes
tigt und stellt einen Ölbehälter bereit. Eine Ölpumpe, nicht gezeigt, lässt
Öl von der Ölwanne durch die Ölzuführungskanäle in dem Verbren
nungsmotor zirkulieren, und dient insbesondere dazu, die Grenzfläche der
Kurbelwelle 28 mit ihren Hauptlagern und die Pleuelstangenlageranord
nung 30 zu schmieren.
Der elektrische Motor-Generator 14 des Hybrid-Antriebssystems 10 in Fig.
1 ist eine Elektromaschine mit einem Ständer und einem Läufer, die beide
nicht gezeigt sind, die wahlweise von einem Controller 31 gesteuert wer
den. Der Controller 31 ist ein herkömmlicher digitaler programmierbarer
Computer mit einer Leistungselektronik. Der Läufer des Motor-Generators
ist direkt mit der Kurbelwelle 28 des Verbrennungsmotors 12 verbunden,
wie beispielsweise über einen Direktantriebsmechanismus 32, der als ein
Riemen und eine Riemenscheibe in Fig. 1 gezeigt ist und mit dem vorderen
Ende des Motors verbunden ist. Dies erlaubt es, dass der Motor-Generator
14 wahlweise als ein Anlassermotor bei der Zuführung eines Anlassdreh
moments zur Kurbelwelle 28 arbeitet, und als ein Generator arbeitet,
indem eine Drehenergie von der Kurbelwelle aufgenommen und diese in
elektrische Energie zum Wiederaufladen eines zugeordneten Batteriepa
kets 34 umgewandelt wird. Der Motor-Generator kann auch zwischen dem
Verbrennungsmotor und dem Getriebe angeordnet sein, an einer Stelle, an
der der Läufer an der Rückseite des Verbrennungsmotorblocks oder an
dem Getriebegehäuse befestigt ist und der Läufer mit der Kurbelwelle über
einen Kupplungsaufbau oder eine Narbe verbunden ist.
Ein Gleichstromumrichter 36 ist dafür vorgesehen, einen Ladestrom mit
höherer Spannung von dem Motor-Generator-Controller 31 zu einem
Fahrzeugzubehörsystem 38 mit niedrigerer Spannung zu lenken, um
Zubehöre, wie beispielsweise Radios und Gebläse während des Generator
betriebes mit Energie zu beaufschlagen.
Das Getriebe 16 des Fahrzeugantriebssystems ist eine allgemein bekannte
Einrichtung, die Zahnradsätze und Reibungseinrichtungen umfasst, die
dazu dienen, eine Anzahl von Antriebsdrehzahlverhältnissen zwischen
dem Verbrennungsmotor und den Fahrzeugantriebsrädern bereitzustellen.
Es kann ferner einen Drehmomentwandler umfassen, falls dies gewünscht
ist. Ein Antriebsstrangsteuermodul (PCM) 40 steuert den Betrieb des Ver
brennungsmotors 12, des Getriebes 16 und des Motor-Generator-Control
lers 31.
Als nächstes wird eine allgemeine Steuerungs- und Betriebsabfolge für
das Hybrid-Antriebssystem beschrieben. Das anfängliche Einschalten
eines Fahrzeugs ist analog wie bei einem herkömmlich motorisierten
Fahrzeug. Der Fahrer dreht den Zündschlüssel in den Anlasszustand, bei
dem der Controller 31 dem Motor-Generator 14 signalisiert, elektrische
Energie aus dem Batteriepaket 34 zu ziehen. Der Motor-Generator 14
überträgt Drehmoment an die Kurbelwelle 28 des Verbrennungsmotors
über den Riemenantrieb 32, um den Verbrennungsmotor 12 anzulassen.
Über einer bestimmten Motordrehzahl, während der Verbrennungsmotor
12 arbeitet, kann der Motor-Generator 14 aufgrund des Rotationseingangs
von der Kurbelwelle 28 als Generator arbeiten, um das Batteriepaket 34
wiederaufzuladen und das Fahrzeugzubehörsystem 38 mit Energie zu
beaufschlagen.
Wenn der Fahrer während eines ausgedehnten Leerlaufs das Bremspedal
niederdrückt oder das Gaspedal nicht niederdrückt, kann die Kraftstofflie
ferung stoppen, um Kraftstoff zu sparen und Emissionen zu steuern. Um
die vom Fahrer gefühlte Ruckfreiheit und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit
ins Gleichgewicht zu bringen, kann nacheinander die Kraftstoffzufuhr zu
jedem Zylinder unterbrochen werden, wenn der Zündfunke weggenommen
wird. Während des Leerlaufs des Fahrzeugs mit unterbrochener Kraftstoff
zufuhr kann der Controller 31 die Polung des Motor-Generators umkeh
ren, um den Ladestrom zum Batteriepaket 34 zu lenken und das Fahrzeug
durch Verlangsamen der Drehzahl des Verbrennungsmotors zu verzögern.
Dieser Motor-Generator-Betrieb wird als "regeneratives Bremsen oder
Energierückgewinnungsbremsen" bezeichnet. Wenn die Drehzahl des
Verbrennungsmotors unter eine gewisse Drehzahl abfällt, bei der Kom
pressionspulse für einen Fahrer störend werden, schaltet das PCM 40 das
Getriebe 16 in einen effektiv neutralen Gang, wodurch der Verbren
nungsmotor 12 stillstehen gelassen wird. Diese so genannte "Abfall-auf-
Neutral-Drehzahl" im Bereich von 400 bis 900 U/min wird so niedrig wie
möglich gewählt, um die Fahrbarkeit zu verbessern, und kann auf der
Grundlage der Fahrzeugverzögerung variieren.
Ferner kann während Herunterschaltvorgängen im Schiebebetrieb der
Motor-Generator 14 als Motor arbeiten, um die Verbrennungsmotor- und
Getriebedrehzahlen wie notwendig zu synchronisieren. Da ein Verbren
nungsmotorleerlaufluft-Steuermotor, der herkömmlich dazu verwendet
wird, die Verbrennungsmotor- und Getriebedrehzahlen anzupassen, wäh
rend des Modus mit unterbrochener Kraftstoffzufuhr keine Wirkung hat,
erhöht der Motor-Generator 14 die Verbrennungsmotordrehzahl, um die
Kupplung für den höheren Gang nahtlos freizugeben und die Kupplung
für den niedrigeren Gang nahtlos in Eingriff zu bringen. Herunterschalt
vorgänge stellen sicher, dass sich das Getriebe 16 im richtigen Gang für
eine erneute Beschleunigung befindet. Wenn der Fahrer eine Beschleuni
gung anfordert, nachdem die Verbrennungsmotordrehzahl unter eine
minimale Referenzdrehzahl abgefallen ist, kann der Motor-Generator 14
wieder als Motor wirken, um die Kurbelwelle 28 zu drehen, in Verbindung
mit einer Kraftstofflieferung, um die Verbrennung in dem umlaufenden
Verbrennungsmotor wieder zu starten.
Um eine Fahrzeugbewegung von einem Fahrzeugstopp, wie beispielsweise
an einer Ampel, beim Lösen des Bremspedals zu beginnen, signalisiert der
Controller 31 dem Motor-Generator 14, elektrische Energie aus dem Bat
teriepaket 34 zu ziehen. Wenn der Motor-Generator 14 die Kurbelwelle 28
dreht, bewegt sich das Fahrzeug aufgrund des elektrischen Kriechantrie
bes über den Drehmomentwandler oder die Anlasskupplung vorwärts, zu
welchem Zeitpunkt Kraftstoff und ein Funken geliefert werden, um die
Verbrennung in dem Verbrennungsmotor einzuleiten. Der Motor-Gene
rator 14 kann das Drehmoment unterstützen, das zur Beschleunigung
notwendig ist, die von dem Verbrennungsmotor zugeführt wird, insbeson
dere bei geringeren Anfahrdrehzahlen.
Die Ruckfreiheit des Anlassens des Verbrennungsmotors auf der Grundla
ge der Kompressionsvibration, die von einem Fahrer während des Ingang
setzens des Fahrzeugs von einem Stopp mit unterbrochener Kraftstoffzu
fuhr aus gefühlt wird, ist als eine Funktion der anfänglichen Kurbelwel
lendrehorientierung gezeigt worden. Das erforderliche Drehmoment, um
die Kurbelwelle zu drehen, schwankt mit den Drücken in den Zylindern.
Deshalb ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern der
Kurbelwellenbewegung des Verbrennungsmotors, um die Kurbelwellen
stillstandsstellung zu beeinflussen. Das Verfahren stellt zwei Möglichkei
ten bereit, um die Kurbelwellenstillstandsorientierung abzuändern -
einmal während der Verzögerung, was als der Vorpositionierungs-
Steuerzyklus bezeichnet wird, und einmal, sobald der Verbrennungsmotor
gestoppt hat, was als der Stillstandspositionierungs-Steuerzyklus be
zeichnet wird.
Um die Positionierungszyklen zu unterstützen, ist ein Mittel zum Erfassen
der Kurbelwellendrehorientierung vorgesehen. Ein derartiges Lagemess
mittel ist in einem Codiererrad mit sechs Zähnen um die Kurbelwelle
herum ausgeführt, wobei ein siebter Zahn in die Kurbelwelle geschnitten
ist, um den oberen Totpunkt für beispielsweise zwei von vier Zylindern
anzugeben. Ein magnetischer Aufnehmer erfasst die Zähne des Codierers,
und diese Information, in Verbindung mit Software, die den Zündzyklus
überwacht, kann auflösen, wo in den vier Takten der Verbrennungsmotor
stillgestanden hat. Ein zweites Lagemessmittel ist ein optischer Codierer,
der einen optischen Sensor erfordert, um die Drehorientierung der Kur
belwelle zu detektieren.
Die tatsächliche erwünschte Stellung der Kurbelwelle für einen Neustart
beruht auf der spezifischen Anwendung des Verbrennungsmotors. Bei
spielsweise kann die erwünschte Stellung der Kurbelwelle in einem Vierzy
lindermotor mit zwei der Kolben innerhalb von sechzig Kurbelwellendreh
graden vor oder nach dem oberen Totpunkt vor der geschlossenen Position
des Einlassventils für den Zylinder in seinem Ansaugtakt sein. Die Tole
ranz für die angestrebte Stellung hängt davon ab, wie empfindlich die
Auflösung für die Erfassung der Kurbelwellenstellung ist. Beispielsweise
kann ein Kurbelwellen-Sechs-Zahn-Codierer, bei dem die Zähne in Sech
zig-Grad-Intervallen um die Kurbelwelle herum angeordnet sind, nur die
Stellung innerhalb eines Sechzig-Grad-Fensters auflösen. Eine richtige
Positionierung der Kurbelwelle kann bei Verbrennungsmotoren mit mehr
als vier Zylindern weniger kritisch sein.
Das Vorpositionierungs-Steuerverfahren arbeitet, um die Stillstand-
Kurbelwellenstellung oder -position zu beeinflussen, sobald das Fahrzeug
in dem Modus mit unterbrochener Kraftstoffzufuhr verzögert und die
Kurbelwellendrehzahl unter die "Abfall-auf-Neutral-Drehzahl" fällt. Ein
Stillstand des Verbrennungsmotors wird befohlen (indem das Getriebe in
einen effektiv neutralen Gang geschaltet wird), und dem Motor-Generator
wird befohlen, etwas regeneratives Bremsen einzuleiten, um die Drehzahl
des Verbrennungsmotors schnell zu verringern. Dies hilft beim Verhindern
eines "stolpernden Anlaufs" der Verbrennung.
Wie es in Fig. 3A gezeigt ist, umfasst das Vorpositionierungs-Steuerver
fahren die Überwachung der Kurbelwellenstellung über das Lagemessmit
tel. Mit diesen Daten und der Verzögerungsrate der Kurbelwelle prognosti
ziert der Controller bei Block 100 die Kurbelwellenstillstandsstellung.
Wenn die prognostizierte Stellung innerhalb des Zielbereiches liegt, ist
dann das Vorpositionierungs-Steuerverfahren abgeschlossen. Wenn die
prognostizierte Stellung oder Position bei Block 102 außerhalb des Zielbe
reiches liegt, betätigt dann der Controller den Motor-Generator, um die
prognostizierte Stillstandsstellung bei Block 104 zu beeinflussen. Dies
kann bewerkstelligt werden, indem entweder ein Vorbelastungsdrehmo
ment in der Richtung der Kurbelwellendrehung aufgebracht wird, um die
Kurbelwelle davon abzuhalten, zurückzuschwenken, sobald sie stoppt,
oder indem ein regeneratives Bremsen angewandt wird, um die Kurbelwel
le bis zur gewünschten Stellung zu verlangsamen. Die Motor-Generator-
Vorpositionierungssteuerung wird durchgeführt, um den Verbrennungs
motor derart stillstehen zu lassen, dass die Kurbelwellenstellung in die
Nähe des Zielbereiches oder in diesen hinein fällt.
Das Stillstandspositionierungs-Steuerverfahren kann eingeleitet werden,
nachdem die Vorpositionierungs-Steuerung ablaufengelassen worden ist,
oder es kann unabhängig ausgeführt werden. In jedem Fall beginnt das
Stillstandspositionierungs-Steuerverfahren, wenn die Verbrennungsmo
tordrehzahl in Block 110, Fig. 3B, Null beträgt. Wie bei dem Vorpositionie
rungs-Verfahren vergleicht der Controller bei Block 112 die prognostizierte
Stillstandsposition oder -stellung mit dem Zielbereich. Eine tatsächliche
Kurbelwellenstellung kann nicht erhalten werden, wenn die Kurbelwelle
nicht rotiert. Wenn die prognostizierte Kurbelwellenstellung bei Block 114
außerhalb des Zielstellungsbereiches fällt, signalisiert der Controller dem
Motor-Generator, Strom aus dem Batteriepaket zu ziehen und die Kurbel
welle in eine Stellung innerhalb des Referenzstellungsbereiches zu drehen.
Wenn die Kurbelwellenstellung in den Referenzstellungsbereich fällt, ist
sie dann richtig vorbereitet, um eine Kompressionsvibration beim Ingang
setzen des Fahrzeuges aus dem Zustand mit ausgeschaltetem Verbren
nungsmotor zu minimieren.
Das Verfahren zum Steuern einer Kurbelwellenbewegung eines Verbren
nungsmotors umfasst ferner eine Schmiermittelneuverteilungs-Steuerung,
die eingeleitet werden kann, wenn der Motor stillsteht, in Fig. 3C, Block
120, und nach dem Stillstandspositionierungs-Steuerzyklus. Unter be
stimmten Fahrbedingungen kann der Verbrennungsmotor über eine
ausgedehnte Zeitdauer stillstehen. Gleichzeitig arbeitet auch die Ölpumpe
des Verbrennungsmotors nicht. Der Öldruck fällt allmählich in den Ölzu
führungskanälen im gesamten Verbrennungsmotor, und insbesondere zu
den Ölkanälen, die die Pleuelstangenlager speisen, ab. Während ausge
dehnter Stillstandzeiten kann sich der Schmiermittelfilm zwischen der
Kurbelwelle und der Pleuelstange und den Hauptlagern verschlechtern,
was zu einem reinen Grenzschmierzustand führt. Ein solcher Zustand
erhöht das notwendige Drehmoment, um den Verbrennungsmotor anzu
lassen und diesen somit neu zu starten. Um den Schmiermittelfilm an der
Grenzfläche Kurbelwelle-Lager aufrecht zu erhalten, dient das Steuerver
fahren der vorliegenden Erfindung dazu, den Motor-Generator mit Energie
zu beaufschlagen, um die Kurbelwelle in einer oder beiden Drehrichtun
gen sanft zu bewegen, d. h. zu drehen.
Um festzustellen, ob die Kurbelwelle geschmiert werden muss, in Fig. 3C,
Block 122, berechnet der Controller eine effektive Schmierintervallzeit.
Diese Variable berücksichtigt nicht nur, wie lange der Verbrennungsmotor
ohne aktive Schmierung stillsteht, sondern der Controller prüft auch
einen Verbrennungsmotor-Kühlmitteltemperatursensor, um die Kühlmit
teltemperatur des Verbrennungsmotors zu überwachen, und einen Öl-
drucksensor, um den Öldruck des Verbrennungsmotors zu überwachen.
Der Controller vergleicht dann das effektive Schmierintervall bei Block 124
mit einer kritischen Zeit. Beispielsweise kann die kritische Zeit 10 bis 20
Sekunden betragen. Wenn das effektive Schmierintervall größer als die
kritische Zeit ist, muss dann die Kurbelwelle bewegt werden, um den
Schmiermittelfilm auf den Lagern neu zu verteilen. Bei Block 126 signali
siert der Controller dem Motor-Generator, Strom aus dem Batteriepaket
zu ziehen und Pulse zu liefern, um die Kurbelwelle zu drehen, was als
Hin- und Herwiegen oder Bewegen der Kurbelwelle bezeichnet wird. Der
Motor-Generator kann die Kurbelwelle in beiden Richtungen drehen, oder
er kann sie in einer Richtung drehen, wobei die Kurbelwelle aufgrund von
Kompressionsgegenwirkungskräften auf natürliche Weise zurück
schwenkt. Um das Schmiermittel auf angemessene Weise neu zu verteilen,
muss die Kurbelwelle nur um annähernd 10 bis 60 Grad gedreht werden.
Vorzugsweise kehrt die Kurbelwelle im Anschluss an den Schmiermittel
neuverteilungszyklus in ihre Ausgangsstellung zurück, da die Stellung
bereits durch den vorhergehenden Positionierungszyklus eingestellt wor
den sein kann. Um sicherzustellen, dass die Kurbelwelle in ihre Aus
gangsstellung zurückgeführt wird, kann ein Lagebestimmungsrad an dem
Motor-Generator, das eine feinere Auflösung als das Lagebestimmungsrad
der Kurbelwelle besitzt, dazu verwendet werden, die Lage des Motor-
Generators, und somit die Änderung der Stellung der Kurbelwelle wäh
rend des Schmiermittelneuverteilungszyklus zu überwachen.
Die Pulszeiten des Motor-Generators werden bei Block 128 summiert und
bei Block 130 mit einer maximalen Referenzzeit verglichen. Wenn die
summierte Pulszeit größer als die maximale Zeit ist, wird dann der
Schmierzyklus beendet. Dies ist ein Sicherheitsmerkmal, um das Risiko
eines vollständigen Entleerens der Batterie zu verhindern. Beispielsweise
kann die maximale Zeit 500 Sekunden betragen, was 50 Motor-Generator-
Pulse bei 10-Sekunden-Intervallen zulassen würde. Typischerweise wird
der Verbrennungsmotor neu gestartet, bevor die maximale Zeit erreicht
ist. Wenn die summierte Pulszeit kleiner als das Maximum ist, fährt der
Controller fort, die eingegebenen Variablen zu überwachen und die
Schmiermittelneuverteilungsroutine ablaufen zu lassen, bis der Verbren
nungsmotor-Neustartbefehl ausgegeben wird.
Die vorliegende Erfindung dient dazu, die Kurbelwellenbewegung des
Verbrennungsmotors über die Verwendung des Motor-Generators zu
steuern, der in Wirkverbindung mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmo
tors steht. Im Besonderen kann das Verfahren dazu verwendet werden,
die Kurbelwelle für einen ruckfreieren Neustart des Verbrennungsmotors
und für ein erneutes Schaffen eines Schmiermittelfilms auf den Kurbel
wellenlagern zu positionieren, wenn der Verbrennungsmotor für eine
gegebene Zeitdauer stillgestanden hat.
Es ist ein Verfahren zum Steuern der Kurbelwellenbewegung eines Ver
brennungsmotors in einem Hybrid-Elektroantriebssystem, das einen
Verbrennungsmotor und einen in Wirkverbindung mit einer Kurbelwelle
des Verbrennungsmotors stehenden Motor-Generator aufweist, offenbart.
Die Schritte umfassen, dass die Kurbelwellenstellung überwacht wird,
eine Kurbelwellenstillstandsstellung prognostiziert wird, die prognostizier
te Stillstandsstellung mit einem Zielbereich verglichen wird und, wenn die
prognostizierte Kurbelwellenstillstandsstellung außerhalb des Zielberei
ches liegt, der Motor-Generator betätigt wird, um die prognostizierte Still
standsstellung derart abzuändern, dass sie innerhalb des Zielbereiches
liegt. Diese Schritte positionieren die Kurbelwelle richtig, um das Anlaufen
des Verbrennungsmotors neu einzuleiten. Das Verfahren umfasst ferner
die Schritte, dass eine effektive Schmierintervallzeit berechnet wird, so
bald die Kurbelwellendrehzahl Null beträgt, die effektive Schmierintervall
zeit mit einer kritischen Zeit verglichen wird und, wenn die effektive
Schmierintervallzeit größer als die kritische Zeit ist, der Motor-Generator
gepulst wird, um die Kurbelwelle für eine Pulszeit zu bewegen und somit
einen Schmiermittelfilm neu zu verteilen.
Claims (11)
1. Verfahren zum Steuern einer Kurbelwellenbewegung eines Verbren
nungsmotors in einem Hybrid-Elektroantriebssystem, das einen
Verbrennungsmotor und einen in Wirkverbindung mit einer Kurbel
welle des Verbrennungsmotors stehenden Motor-Generator aufweist,
mit den Schritten, dass:
die Kurbelwellenstellung überwacht wird;
eine Kurbelwellenstillstandsstellung prognostiziert wird;
die prognostizierte Stillstandsstellung mit einem Zielbereich vergli chen wird; und
wenn die prognostizierte Kurbelwellenstillstandsstellung außerhalb des Zielbereiches liegt, der Motor-Generator betätigt wird, um die prognostizierte Stillstandsstellung derart abzuändern, dass sie innerhalb des Zielbereiches liegt.
die Kurbelwellenstellung überwacht wird;
eine Kurbelwellenstillstandsstellung prognostiziert wird;
die prognostizierte Stillstandsstellung mit einem Zielbereich vergli chen wird; und
wenn die prognostizierte Kurbelwellenstillstandsstellung außerhalb des Zielbereiches liegt, der Motor-Generator betätigt wird, um die prognostizierte Stillstandsstellung derart abzuändern, dass sie innerhalb des Zielbereiches liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schritt des Betätigens des Motor-Generators ferner einen der fol
genden Schritte umfasst, dass:
ein Vorbelastungsdrehmoment auf die Kurbelwelle in der Richtung der Kurbelwellendrehung aufgebracht wird; und
ein regeneratives Bremsen angewandt wird, um die Kurbelwel le derart zu verlangsamen, dass sie innerhalb des Zielbereiches still steht.
ein Vorbelastungsdrehmoment auf die Kurbelwelle in der Richtung der Kurbelwellendrehung aufgebracht wird; und
ein regeneratives Bremsen angewandt wird, um die Kurbelwel le derart zu verlangsamen, dass sie innerhalb des Zielbereiches still steht.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch die Schritte, dass
nach dem Betätigen des Motor-Generators die Kurbelwellendrehzahl überwacht wird;
wenn die Kurbelwellendrehzahl Null beträgt, die Kurbel wellenstillstandsstellung mit dem Zielbereich verglichen wird; und
wenn die Kurbelwellenstillstandsstellung außerhalb des Ziel bereiches liegt, der Motor-Generator betätigt wird, um die Kurbelwel lenstillstandsstellung derart abzuändern, dass sie innerhalb des Ziel bereiches liegt.
nach dem Betätigen des Motor-Generators die Kurbelwellendrehzahl überwacht wird;
wenn die Kurbelwellendrehzahl Null beträgt, die Kurbel wellenstillstandsstellung mit dem Zielbereich verglichen wird; und
wenn die Kurbelwellenstillstandsstellung außerhalb des Ziel bereiches liegt, der Motor-Generator betätigt wird, um die Kurbelwel lenstillstandsstellung derart abzuändern, dass sie innerhalb des Ziel bereiches liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
gekennzeichnet durch die Schritte, dass:
nachdem die Kurbelwellendrehzahl Null beträgt, eine effektive Schmierintervallzeit berechnet wird;
die effektive Schmierintervallzeit mit einer kritischen Zeit verglichen wird; und
wenn die effektive Schmierintervallzeit größer als die kritische Zeit ist, der Motor-Generator gepulst Wird, um die Kurbelwelle für ei ne Pulszeit zu bewegen und somit einen Schmiermittelfilm neu zu verteilen.
nachdem die Kurbelwellendrehzahl Null beträgt, eine effektive Schmierintervallzeit berechnet wird;
die effektive Schmierintervallzeit mit einer kritischen Zeit verglichen wird; und
wenn die effektive Schmierintervallzeit größer als die kritische Zeit ist, der Motor-Generator gepulst Wird, um die Kurbelwelle für ei ne Pulszeit zu bewegen und somit einen Schmiermittelfilm neu zu verteilen.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schritt des Berechnens der effektiven Schmierintervallzeit ferner
die Schritte umfasst, dass:
die Kühlmitteltemperatur des Verbrennungsmotors überwacht wird;
der Öldruck des Verbrennungsmotors überwacht wird; und
überwacht wird, wie lange die Kurbelwellendrehzahl ohne Mo tor-Generator-Pulse Null beträgt.
die Kühlmitteltemperatur des Verbrennungsmotors überwacht wird;
der Öldruck des Verbrennungsmotors überwacht wird; und
überwacht wird, wie lange die Kurbelwellendrehzahl ohne Mo tor-Generator-Pulse Null beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
gekennzeichnet durch den Schritt, dass:
die Pulszeiten summiert werden.
die Pulszeiten summiert werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
gekennzeichnet durch die Schritte, dass:
die summierte Pulszeit mit einer maximalen Zeit verglichen wird; und
wenn die summierte Pulszeit größer als die maximale Zeit ist, ein weiteres Pulsen des Motor-Generators beendet wird.
die summierte Pulszeit mit einer maximalen Zeit verglichen wird; und
wenn die summierte Pulszeit größer als die maximale Zeit ist, ein weiteres Pulsen des Motor-Generators beendet wird.
8. Verfahren zum Steuern der Kurbelwellenbewegung eines Verbren
nungsmotors für eine Schmiermittelneuverteilung in einem Hybrid-
Elektroantriebssystem, das einen Verbrennungsmotor und einen mit
einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotor in Wirkverbindung ste
henden Motor-Generator aufweist, mit den Schritten, dass:
die Kurbelwellendrehzahl überwacht wird;
wenn die Kurbelwellendrehzahl Null beträgt, eine effektive Schmierintervallzeit berechnet wird;
die effektive Schmierintervallzeit mit einer kritischen Zeit ver glichen wird; und
wenn die effektive Schmierintervallzeit größer als die kritische Zeit ist, der Motor-Generator gepulst wird, um die Kurbelwelle für ei ne Pulszeit zu bewegen und somit einen Schmiermittelim neu zu verteilen.
die Kurbelwellendrehzahl überwacht wird;
wenn die Kurbelwellendrehzahl Null beträgt, eine effektive Schmierintervallzeit berechnet wird;
die effektive Schmierintervallzeit mit einer kritischen Zeit ver glichen wird; und
wenn die effektive Schmierintervallzeit größer als die kritische Zeit ist, der Motor-Generator gepulst wird, um die Kurbelwelle für ei ne Pulszeit zu bewegen und somit einen Schmiermittelim neu zu verteilen.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schritt des Berechnens der effektiven Schmierintervallzeit die
Schritte umfasst, dass:
die Kühlmitteltemperatur des Verbrennungsmotors überwacht wird;
der Öldruck des Verbrennungsmotors überwacht wird; und
überwacht wird, wie lange die Kurbelwellendrehzahl ohne Mo tor-Generator-Pulse Null beträgt.
die Kühlmitteltemperatur des Verbrennungsmotors überwacht wird;
der Öldruck des Verbrennungsmotors überwacht wird; und
überwacht wird, wie lange die Kurbelwellendrehzahl ohne Mo tor-Generator-Pulse Null beträgt.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
gekennzeichnet durch den Schritt, dass:
die Pulszeiten summiert werden.
die Pulszeiten summiert werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
gekennzeichnet durch die Schritte, dass:
die summierte Pulszeit mit einer maximalen Zeit verglichen wird; und
wenn die summierte Pulszeit größer als die maximale Zeit ist; ein weiteres Pulsen des Motor-Generators beendet wird.
die summierte Pulszeit mit einer maximalen Zeit verglichen wird; und
wenn die summierte Pulszeit größer als die maximale Zeit ist; ein weiteres Pulsen des Motor-Generators beendet wird.
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