DE102013216522A1 - Verfahren und System zum Verbessern des Stoppens und Startens einer Kraftmaschine mit Turbolader - Google Patents

Verfahren und System zum Verbessern des Stoppens und Startens einer Kraftmaschine mit Turbolader Download PDF

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John Anthony Lockwood
Sam Hashemi
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Abstract

Es sind ein System und ein Verfahren zum Verbessern des Startens und Stoppens der Kraftmaschine beschrieben. In einem Beispiel werden die Turbinenschaufeln eingestellt, um den Abgasgegendruck der Kraftmaschine zu vergrößern, um den Zeitraum des Stoppens der Kraftmaschine zu verringern und um das Überschießen der Kraftmaschinendrehzahl während des Startens der Kraftmaschine zu begrenzen. Das System und das Verfahren können die Emissionen der Kraftmaschine verringern und eine Fahrerfahrung des Fahrzeugs verbessern.

Description

  • Kraftmaschinen können automatisch gestoppt und gestartet werden, um Kraftstoff einzusparen. Jedes Mal, wenn die Kraftmaschine automatisch gestoppt und gestartet wird, kann jedoch die Möglichkeit vergrößerter Emissionen der Kraftmaschine und der Unzufriedenheit des Fahrers zunehmen. Falls z. B. eine Kraftmaschine länger als erwünscht während des Stoppens der Kraftmaschine rotiert, kann die Kraftmaschine Luft in die Abgasanlage pumpen, so dass sich der Betrieb des Auspuffs nach den Behandlungskomponenten verschlechtern kann. Andererseits kann die Kraftmaschinendrehzahl während des Neustartens der Kraftmaschine zunehmen, so dass mehr als ein Sollbetrag des Kraftmaschinendrehmoments während des Startens der Kraftmaschine zu den Rädern eines Fahrzeugs übertragen wird. Folglich kann das automatische Stoppen und Starten der Kraftmaschine die Kraftstoffwirtschaftlichkeit auf Kosten der Kraftmaschinenemissionen und der Zufriedenheit des Fahrers verbessern.
  • Die Erfinder haben hier die oben erwähnten Einschränkungen erkannt und haben ein Kraftmaschinensystem entwickelt, das Folgendes umfasst: eine Kraftmaschine; einen Turbolader, der an die Kraftmaschine gekoppelt ist, wobei der Turbolader einstellbare Turbinenschaufeln enthält; und einen Controller, der dauerhafte Anweisungen enthält, um eine Turbinenschaufelposition in Ansprechen auf eine Anforderung, die Kraftmaschine zu stoppen, einzustellen, wobei die Position eingestellt wird, um den Abgasgegendruck der Kraftmaschine zu vergrößern.
  • Durch das Einstellen der Turbinenschaufelposition während des Stoppens der Kraftmaschine kann es möglich sein, eine Zeitdauer, bis eine Kraftmaschine gestoppt ist, zu verringern. Folglich kann eine Menge der durch die Kraftmaschine während des Stoppens der Kraftmaschine gepumpten Luft verringert werden. Ferner können die Turbinenschaufeln während des Startens der Kraftmaschine eingestellt werden, um das Überschwingen der Kraftmaschinendrehzahl zu verringern. Im Ergebnis kann ein Sollbetrag des Drehmoments während des automatischen Startens der Kraftmaschine von der Kraftmaschine zu den Rädern eines Fahrzeugs übertragen werden.
  • Die vorliegende Beschreibung kann mehrere Vorteile bereitstellen. Der Zugang kann z. B. die Emissionen der Kraftmaschine während des Stoppens der Kraftmaschine verringern. Außerdem kann der Zugang das Starten der Kraftmaschine verbessern. Noch weiter kann der Zugang eine verbesserte Fahrerfahrung für ein automatisch gestopptes und gestartetes Fahrzeug bereitstellen.
  • Die obigen Vorteile und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung leicht offensichtlich, wenn sie allein oder im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen genommen wird.
  • Es sollte selbstverständlich sein, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl der Konzepte einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben sind. Sie ist nicht beabsichtigt, Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Umfang eindeutig durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Implementierungen eingeschränkt, die alle oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile beseitigen.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Kraftmaschine;
  • 2 und 3 zeigen Beispielvorrichtungen zum Einstellen des Abgasgegendrucks der Kraftmaschine;
  • 4 und 5 zeigen simulierte Start- und Stoppabläufe der Kraftmaschine;
  • 6 und 7 zeigen Blockschaltpläne eines Beispielsystems; und
  • 8 und 9 zeigen ein Beispielverfahren zum Betreiben einer Kraftmaschine.
  • Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf das Stoppen und Starten einer Kraftmaschine mit Turbolader. In einem Beispiel kann die Kraftmaschine mit Turbolader auf eine Weise gestoppt werden, die eine Sauerstoffmenge verringern kann, die an einen Auspuff nach einer Behandlungsvorrichtung abgegeben wird. In einem weiteren Beispiel wird die Kraftmaschine mit Turbolader auf eine Weise gestartet, die eine Fahrerfahrung des Fahrers verbessern kann. Beispielsysteme können die in den 1–3 gezeigten Merkmale in Übereinstimmung mit den Blockschaltplänen nach den 6 und 7 enthalten. Die Kraftmaschine und der Turbolader können betrieben werden, um die Abläufe nach den 4 und 5 über das in den 8 und 9 gezeigte Verfahren bereitzustellen. In einem Beispiel enthält das Verfahren das Einstellen der Turbinenschaufeln, um den Gegendruck der Kraftmaschinen-Abgasanlage während des Stoppens und Startens der Kraftmaschine zu vergrößern.
  • In 1 ist eine Brennkraftmaschine 10, die mehrere Zylinder umfasst, von denen ein Zylinder in 1 gezeigt ist, durch einen elektronischen Kraftmaschinen-Controller 12 gesteuert. Die Kraftmaschine 10 enthält einen Brennraum 30 und die Zylinderwandungen 32, wobei ein Kolben 36 darin positioniert und mit einer Kurbelwelle 40 verbunden ist. Es ist gezeigt, dass der Brennraum 30 über ein Einlassventil 52 und ein Auslassventil 54 mit einem Einlasskrümmer 44 bzw. einem Auslasskrümmer 48 in Verbindung steht. Jedes Einlass- und Auslassventil kann durch einen Einlassnocken 51 und einen Auslassnocken 53 betätigt werden. Die Position des Einlassnockens 51 kann durch den Einlassnockensensor 55 bestimmt werden. Die Position des Auslassnockens 53 kann durch den Auslassnockensensor 57 bestimmt werden.
  • Es ist gezeigt, dass die Kraftstoff-Einspritzdüse 66 positioniert ist, um den Kraftstoff direkt in den Zylinder 30 einzuspritzen, was den Fachleuten auf dem Gebiet als Direkteinspritzung bekannt ist. Alternativ kann der Kraftstoff in einen Einlasskanal eingespritzt werden, was den Fachleuten auf dem Gebiet als Kanaleinspritzung bekannt ist. Die Kraftstoff-Einspritzdüse 66 gibt flüssigen Kraftstoff proportional zu einer durch den Controller 12 bereitgestellten Impulsbreite ab. Der Kraftstoff wird durch ein (nicht gezeigtes) Kraftstoffsystem, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler (die nicht gezeigt sind) enthält, an die Kraftstoff-Einspritzdüse 66 abgegeben.
  • Dem Einlasskrümmer 44 wird durch einen Kompressor 162 Luft zugeführt. Die Abgase drehen eine Turbine 164, die an eine Welle 161 gekoppelt ist, wobei dadurch der Kompressor 162 angetrieben wird. In einigen Beispielen ist ein Umgehungsdurchgang 77 enthalten, so dass die Abgase während ausgewählter Betriebsbedingungen die Turbine 164 umgehen können. Die Strömung durch den Umgehungsdurchgang 77 wird über ein Ladedrucksteuerventil 75 gesteuert. Ferner kann ein Kompressor-Umgehungsdurchgang 86 in einigen Beispielen bereitgestellt sein, um den durch den Kompressor 162 bereitgestellten Druck zu begrenzen. Die Strömung durch den Umgehungsdurchgang 86 wird über ein Ventil 85 gesteuert. Außerdem ist gezeigt, dass der Einlasskrümmer 44 mit einer zentralen Drosselklappe 62 in Verbindung steht, die eine Position einer Drosselklappen-Platte 64 einstellt, um die Luftströmung von dem Lufteinlass 42 der Kraftmaschine zu steuern. Die zentrale Drosselklappe 62 kann elektrisch betrieben sein.
  • Das verteilerlose Zündsystem 88 stellt dem Brennraum 30 in Ansprechen auf den Controller 12 über eine Zündkerze 92 einen Zündfunken bereit, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch zu zünden. In weiteren Beispielen kann die Kraftmaschine eine Kompressionszündungs-Kraftmaschine ohne ein Zündsystem, wie z. B. eine Diesel-Kraftmaschine, sein. Es ist gezeigt, dass ein universeller Abgas-Sauerstoff-Sensor (UEGO-Sensor) 126 oberstromig eines Katalysators 70 an den Auslasskrümmer 48 gekoppelt ist. Alternativ kann der UEGO-Sensor 126 durch einen Zweizustands-Abgas-Sauerstoffsensor ersetzt sein.
  • Der Umsetzer 70 kann in einem Beispiel mehrere Katalysator-Bausteine enthalten. In einem weiteren Beispiel können mehrere Abgassteuervorrichtungen, jede mit mehreren Bausteinen, verwendet werden. In einem Beispiel kann der Umsetzer 70 ein Dreiwegekatalysator sein.
  • Der Controller 12 ist in 1 als ein herkömmlicher Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes enthält: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingabe-/Ausgabeports 104, einen Festwertspeicher 106, einen Schreib-Lese-Speicher 108, einen Haltespeicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Es ist gezeigt, dass der Controller 12 zusätzlich zu jenen Signalen, die vorher erörtert worden sind, verschiedene Signale von an die Kraftmaschine 10 gekoppelten Sensoren empfängt, die Folgendes enthalten: eine Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT) von einem an die Kühlhülse 114 gekoppelten Temperatursensor 112; einen Positionssensor 134, der an ein Gaspedal 130 gekoppelt ist, um die durch den Fuß 132 eingestellte Gaspedal-Position abzutasten; eine Messung des Kraftmaschinen-Krümmerdrucks (MAP) von einem an den Einlasskrümmer 44 gekoppelten Drucksensor 122; einen Kraftmaschinen-Positionssensor von einem Hall-Effekt-Sensor 118, der die Position der Kurbelwelle 40 abtastet; eine Messung einer in die Kraftmaschine eintretenden Luftmasse von einem Sensor 120 (z. B. einem Hitzdraht-Luftströmungs-Messgerät); und eine Messung der Drosselklappenposition von einem Sensor 58. Der Atmosphärendruck kann außerdem für die Verarbeitung durch den Controller 12 abgetastet werden (wobei der Sensor nicht gezeigt ist). In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Kraftmaschinen-Positionssensor 118 eine vorgegebene Anzahl gleich beabstandeter Impulse bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle, aus denen die Kraftmaschinendrehzahl (RPM) bestimmt werden kann.
  • In einigen Beispielen kann die Kraftmaschine in einem Hybridfahrzeug an ein Elektromotor-/Batteriesystem gekoppelt sein. Das Hybridfahrzeug kann eine Parallelkonfiguration, eine Reihenkonfiguration oder eine Variation oder Kombinationen daraus besitzen. Ferner können in einigen Beispielen andere Kraftmaschinen-Konfigurationen verwendet werden, z. B. eine Diesel-Kraftmaschine.
  • Während des Betriebs durchläuft jeder Zylinder in der Kraftmaschine 10 typischerweise einen Viertaktzyklus: der Zyklus enthält den Einlasstakt, den Verdichtungstakt, den Arbeitstakt und den Ausstoßtakt. Im Allgemeinen ist während des Einlasstakts das Auslassventil 54 geschlossen und das Einlassventil 52 geöffnet. Über den Einlasskrümmer 44 wird Luft in die Verbrennungskammer 30 eingeleitet, wobei sich der Kolben 36 zum Boden des Zylinders bewegt, um das Volumen in der Verbrennungskammer 30 zu vergrößern. Die Position, in der sich der Kolben 36 in der Nähe des Bodens des Zylinders und am Ende seines Takts (z. B. wenn sich die Verbrennungskammer 30 auf ihrem größten Volumen befindet) befindet, wird durch die Fachleute auf dem Gebiet typischerweise als unterer Totpunkt (BDC) bezeichnet. Während des Verdichtungstakts sind das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich zum Zylinderkopf, um die Luft in der Verbrennungskammer 30 zu verdichten. Der Punkt, an dem sich der Kolben 36 am Ende seines Takts und am nächsten beim Zylinderkopf (z. B. wenn sich die Verbrennungskammer 30 auf ihrem kleinsten Volumen befindet) befindet, wird durch die Fachleute auf dem Gebiet typischerweise als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet. In einem Prozess, der im Folgenden als Einspritzung bezeichnet wird, wird der Kraftstoff in die Verbrennungskammer eingeleitet. In einem Prozess, der im Folgenden als Zündung bezeichnet wird, wird der eingespritzte Kraftstoff durch bekannte Zündungsmittel, wie z. B. eine Zündkerze 92, gezündet, was zur Verbrennung führt. Während des Arbeitstakts schieben die sich ausdehnenden Gase den Kolben 36 zurück zum BDC. Die Kurbelwelle 40 setzt die Kolbenbewegung in ein Drehmoment der Drehwelle um. Schließlich ist das Auslassventil 54 während des Ausstoßtakts geöffnet, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch zum Auslasskrümmer 48 auszustoßen, wobei der Kolben zum TDC zurückkehrt. Es sei angemerkt, dass das Obige lediglich als ein Beispiel beschrieben worden ist und dass sich die Öffnungs- und/oder Schließzeiten der Einlass- und Auslassventile ändern können, wie z. B. um eine positive oder negative Ventilüberschneidung, ein spätes Schließen des Einlassventils oder verschiedene andere Beispiele bereitzustellen.
  • In 2 ist ein Querschnitt eines ersten Turboladers zum Komprimieren der Einlassluft der Kraftmaschine und zum Vergrößern des Abgasgegendrucks der Kraftmaschine gezeigt. Es ist gezeigt, dass die Turbine 164 mechanisch an die Welle 161 gekoppelt ist. Es ist außerdem gezeigt, dass der Kompressor 162 mechanisch an die Welle 161 gekoppelt ist. Die Welle 161 ist über die Lager 210 gestützt, wobei die Turbinenschaufelpositions-Einstelleinrichtung 220 Befehle vom Controller 12 empfängt, um die Turbinenschaufeln 230 zu öffnen oder zu schließen.
  • Während des Kraftmaschinenbetriebs wirken die Abgase auf die Turbine 164, um sie zu veranlassen, sich zu drehen. Die Abgase übertragen eine Kraft auf die Turbinenschaufeln 230, die in Abhängigkeit von der Position der Turbinenschaufeln 230 variiert werden kann. In einem Beispiel übertragen die Abgase eine größere Kraft auf die Turbinenschaufeln 230, wenn sich die Turbinenschaufeln in einer geschlossenen Position befinden. Die Abgase übertragen weniger Kraft auf die Turbinenschaufeln 230, wenn sich die Turbinenschaufeln in einer vollständig offenen Position befinden. Die Turbinenschaufeln 230 können zwischen vollständig geschlossen und vollständig offen in mehrere Positionen variiert werden. Der Abgasgegendruck der Kraftmaschine nimmt bezüglich des Abgasgegendrucks der Kraftmaschine, wenn die Turbinenschaufeln offen sind und während die Kraftmaschine bei ähnlichen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine arbeitet, zu, wenn die Turbinenschaufeln geschlossen sind.
  • In 3 ist ein Querschnitt einer alternativen Vorrichtung 300 zum Komprimieren der Einlassluft der Kraftmaschine und zum Vergrößern des Abgasgegendrucks der Kraftmaschine gezeigt. Die Komponenten der Vorrichtung 300, die die gleichen Bezugszeichen wie die Komponenten der in 2 gezeigten Vorrichtung besitzen, sind die gleichen Vorrichtungen wie sie in 2 gezeigt sind. Ferner arbeiten die Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen auf die gleiche Weise, wie sie bezüglich 2 erörtert worden ist.
  • Die Vorrichtung 300 ist eine elektrische Maschine, die eine erste Wicklung 320 und Permanentmagneten oder eine zweite Wicklung 322 enthält. Der Controller 12 führt der Wicklung 320 wahlweise Strom zu, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das den Drehwiderstand der Turbine 164, der Welle 161 und des Kompressors 162 vergrößern oder verkleinern kann. Das Magnetfeld, das erzeugt wird, indem der Spule 320 Strom zugeführt wird, tritt mit einem Magnetfeld der Welle 161 in Wechselwirkung, das durch die Permanentmagneten oder die Wicklungen 322 erzeugt wird. Wenn die elektrische Vorrichtung 322 eine Wicklung ist, kann der Strom der Wicklung zugeführt werden, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das mit dem über die Wicklung 320 erzeugten Feld in Wechselwirkung tritt. Die zwei Magnetfelder können in Abhängigkeit von dem Stromfluss zu den jeweiligen Spulen und den durch den Strom oder die Permanentmagneten erzeugten Magnetfeldern wirken, um sowohl die Welle 161 zu beschleunigen als auch elektrische Energie von der Welle 161 zu erzeugen. Die Vorrichtung 300 kann außerdem elektrische Energie einer elektrischen Speichervorrichtung (z. B. einer Batterie, einem Kondensator oder einer Spule) zuführen, wenn sie als ein Generator/Drehstromgenerator betrieben wird.
  • Folglich stellt das System nach den 1–3 ein Kraftmaschinensystem bereit, das Folgendes umfasst: eine Kraftmaschine; einen Turbolader, der an die Kraftmaschine gekoppelt ist, wobei der Turbolader einstellbare Turbinenschaufeln enthält; und einen Controller, der dauerhafte Befehle enthält, um eine Turbinenschaufelposition in Ansprechen auf eine Anforderung, die Kraftmaschine zu stoppen, einzustellen, wobei die Position eingestellt wird, um den Abgasgegendruck der Kraftmaschine zu vergrößern. Auf diese Weise kann die Position der Turbinenschaufeln eingestellt werden, um die Kraftmaschinendrehzahl während des Stoppens der Kraftmaschine zu steuern. Das Kraftmaschinensystem enthält, dass die Position der einstellbaren Turbinenschaufeln eingestellt wird, um den Abgasgegendruck der Kraftmaschine zu einem Zeitpunkt, bevor ein letzter Zylinder, der ein Luft-Kraftstoff-Gemisch vor dem Stoppen der Kraftmaschine verbrennt, eine Menge Luft ansaugt, die nach der Anforderung, die Kraftmaschine zu stoppen, an der Verbrennung teilnimmt, um weniger als einen Schwellenbetrag zu vergrößern. Das Kraftmaschinensystem enthält, dass die Position der einstellbaren Turbinenschaufeln zu einem Zeitpunkt eingestellt wird, nachdem ein letzter Zylinder, der ein Luft-Kraftstoff-Gemisch vor dem Stoppen der Maschine verbrennt, eine Menge Luft ansaugt.
  • In einem weiteren Beispiel umfasst das Kraftmaschinensystem das wenigstens teilweise Öffnen der einstellbaren Turbinenschaufeln, nachdem der Abgasgegendruck der Kraftmaschine vergrößert worden ist. Das Kraftmaschinensystem enthält, dass das wenigstens teilweise Öffnen der einstellbaren Turbinenschaufeln in Ansprechen auf eine Bedingung des Änderns der Absicht der Bedienungsperson stattfindet. Das Kraftmaschinensystem enthält, dass das wenigstens teilweise Öffnen der einstellbaren Turbinenschaufeln mit dem Zeitraum des Stoppens der Kraftmaschine in Beziehung steht. Das Kraftmaschinensystem umfasst ferner eine Turboladerturbinendrehmoment-Einstellvorrichtung und zusätzliche Anweisungen, um ein auf den Turbolader angewendetes negatives Drehmoment durch die Turboladerturbinendrehmoment-Einstellvorrichtung zu vergrößern.
  • Das System nach den 1–3 stellt außerdem ein Kraftmaschinensystem bereit, dass Folgendes umfasst: eine Kraftmaschine; einen Turbolader, der an die Kraftmaschine gekoppelt ist, wobei der Turbolader einstellbare Turbinenschaufeln umfasst; und einen Controller, der dauerhafte Anweisungen, um in Ansprechen auf eine Anforderung, die Kraftmaschine zu stoppen, eine Turbinenschaufelposition einzustellen, wobei die Turbinenschaufelposition eingestellt wird, um den Abgasgegendruck der Kraftmaschine während des Stoppens der Kraftmaschine zu vergrößern, und zusätzliche dauerhafte Anweisungen, um den Abgasgegendruck der Kraftmaschine während des Startens der Kraftmaschine über das Einstellen der Turbinenschaufelposition zu vergrößern, enthält. Das Kraftmaschinensystem enthält, dass die Schaufelposition während des Startens der Kraftmaschine in Ansprechen auf eine Kraftmaschinendrehzahl eingestellt wird. Das Kraftmaschinensystem enthält, dass die Schaufelposition eingestellt wird, um in Ansprechen auf die Kraftmaschinendrehzahl, die größer als eine Kraftmaschinen-Solldrehzahl ist, den Abgasgegendruck zu vergrößern.
  • In einem weiteren Beispiel enthält das Kraftmaschinensystem ferner eine elektrische Vorrichtung, die mit der Turbolader-Turbinenwelle in elektrischer Verbindung steht. Das Kraftmaschinensystem enthält, dass die elektrische Vorrichtung ein Motor ist, wobei es ferner zusätzliche Anweisungen enthält, um in Ansprechen auf die Anforderung, die Kraftmaschine zu stoppen, ein negatives Motordrehmoment zu vergrößern. Das Kraftmaschinensystem umfasst ferner zusätzliche Anweisungen, um während des Startens der Kraftmaschine ein negatives Motordrehmoment zu vergrößern. Das Kraftmaschinensystem umfasst ferner zusätzliche Anweisungen, um in Ansprechen auf die Kraftmaschinendrehzahl das negative Motordrehmoment einzustellen.
  • In 4 ist ein simulierter Betriebsablauf der Kraftmaschine gezeigt. Der Betriebsablauf kann über das Ausführen der Anweisungen des Verfahrens nach den 8 und 9 in dem Controller 12 des in den 1–3 beschriebenen Systems bereitgestellt werden. Die vertikalen Markierungen T0–T7 repräsentieren die Zeitpunkte von besonderem Interesse während des Ablaufs.
  • Die erste graphische Darstellung von oben nach 4 zeigt die Kraftmaschinendrehzahl gegen die Zeit. Die Y-Achse repräsentiert die Kraftmaschinendrehzahl, wobei die Kraftmaschinendrehzahl in der Richtung des Y-Achsen-Pfeils zunimmt. Die X-Achse repräsentiert die Zeit, wobei die Zeit von der linken Seite der 4 zur rechten Seite der 4 zunimmt. Die ausgezogene Linie 402 repräsentiert die Linie der Kraftmaschinendrehzahl in Übereinstimmung mit dem Verfahren nach den 8 und 9 während des gegenwärtigen Ablaufs. Die gestrichelte Linie 404 repräsentiert eine Linie der Kraftmaschinendrehzahl in Übereinstimmung mit den Verfahren des Standes der Technik für das Starten und Stoppen der Kraftmaschine.
  • Die zweite graphische Darstellung von oben nach 4 zeigt den Abgasgegendruck der Kraftmaschine (z. B. den Druck, der sich in den Auslasskanälen des Kraftmaschinenzylinders und/oder im Auslasskrümmer 48 nach 1 entwickelt) gegen die Zeit. Die Y-Achse repräsentiert den Abgasgegendruck der Kraftmaschine, wobei der Abgasgegendruck der Kraftmaschine in der Richtung des Y-Achsen-Pfeils zunimmt. Die X-Achse repräsentiert die Zeit, wobei die Zeit von der linken Seite der 4 zur rechten Seite der 4 zunimmt. Die ausgezogene Linie 408 repräsentiert die Linie des Abgasgegendrucks der Kraftmaschine in Übereinstimmung mit dem Verfahren nach den 8 und 9 während des gegenwärtigen Ablaufs. Die gestrichelte Linie 410 repräsentiert die Linie des Abgasgegendrucks der Kraftmaschine in Übereinstimmung mit den Verfahren des Standes der Technik für das Starten und Stoppen der Kraftmaschine.
  • Die dritte graphische Darstellung von oben nach 4 zeigt den Turbinenschaufelzustand des Turboladers gegen die Zeit. Die Y-Achse repräsentiert den Zustand der Turboladerschaufeln, wobei die Turbinenschaufeln vollständig geschlossen sind, wenn sich das Signal auf dem Pegel der X-Achse befindet. Die Turbinenschaufeln sind vollständig offen, wenn sich das Signal auf einem Pegel in der Nähe des Y-Achsen-Pfeils befindet. Die X-Achse repräsentiert die Zeit, wobei die Zeit von der linken Seite der 4 zur rechten Seite der 4 zunimmt.
  • Die vierte graphische Darstellung von oben nach 4 zeigt einen Zustand eines Kraftmaschinen-Stopp-/Startbefehls gegen die Zeit. Die Y-Achse repräsentiert den Zustand des Kraftmaschinen-Stopp-/Startbefehls, wobei der Kraftmaschinen-Stopp-/Startbefehl angibt, dass die Kraftmaschine arbeitet oder zu starten ist, wenn sich der Kraftmaschinen-Stopp-/Startbefehl auf einem höheren Pegel befindet. Der Kraftmaschinen-Stopp-/Startzustand gibt an, dass die Kraftmaschine gestoppt ist oder zu stoppen ist, wenn sich der Kraftmaschinen-Stopp-/Startbefehl auf einem tieferen Pegel befindet. Die X-Achse repräsentiert die Zeit, wobei die Zeit von der linken Seite der 4 zur rechten Seite der 4 zunimmt.
  • Zum Zeitpunkt T0 arbeitet die Kraftmaschine auf einem mittleren Pegel der Kraftmaschinendrehzahl, wobei der Abgasgegendruck der Kraftmaschine ein mittelgroßer Abgasgegendruck der Kraftmaschine ist. Der Turbinenschaufelzustand des Turboladers befindet sich auf einem mittleren Pegel, der angibt, dass die Turbinenschaufeln teilweise offen sind. Der Kraftmaschinen-Stopp-/Startbefehl befindet sich auf einem höheren Pegel, der angibt, dass die Kraftmaschine arbeitet und nicht angefordert wird, die Drehung anzuhalten.
  • Zum Zeitpunkt T1 wird eine Kraftmaschinenstoppanforderung aktiviert und/oder durch den Zustand des Kraftmaschinen-Stopp-/Startbefehls angegeben, der von einem höheren Pegel zu einem tieferen Pegel übergeht. Die Kraftmaschinen-Stopp-/Startanforderung kann erzeugt werden, wenn eine Gruppe von Bedingungen, eine Kraftmaschine automatisch zu stoppen, erfüllt ist, ohne dass eine Bedienungsperson ein Stoppen der Kraftmaschine über eine dedizierte Eingabe, die eine einzige Funktion besitzt, eine Kraftmaschine zu stoppen und/oder zu stoppen, (z. B. ein Zündschalter) direkt anfordert. In diesem Beispiel wird die Kraftmaschinenstoppanforderung in Ansprechen auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit, die null erreicht, einen Fahrer, der ein Bremspedal niederdrückt, und wenn ein Gaspedal nicht niedergedrückt ist, erzeugt.
  • Die Kraftmaschine wird über das Anhalten der Kraftstoffströmung und der Funken zu der Kraftmaschine in Ansprechen auf die Kraftmaschinen-Stopp-/Startanforderung, die zu einem tieferen Pegel übergeht, gestoppt. Der Turbinenschaufelzustand wird in Ansprechen auf die Kraftmaschinen-Stopp-/Startanforderung, die zu einem tieferen Pegel übergeht, auf einen zunehmend geschlossenen Zustand eingestellt. In einem Beispiel werden die Turbinenschaufeln auf einen zunehmend geschlossenen Zustand eingestellt, nachdem ein Zylinder die Luft für ein letztes Verbrennungsereignis vor dem Stoppen der Kraftmaschine angesaugt hat. In weiteren Beispielen werden die einstellbaren Turbinenschaufeln eingestellt, um den Abgasgegendruck der Kraftmaschine um weniger als einen Schwellenbetrag zu vergrößern, bevor ein letzter Zylinder, der ein Luft-Kraftstoff-Gemisch vor dem Stoppen der Kraftmaschine verbrennt, eine Menge Luft ansaugt. Auf diese Weise wird das letzte Verbrennungsereignis vor dem Stoppen der Kraftmaschine durch das Einstellen der Turbolader-Schaufelposition nicht beeinflusst.
  • Der Abgasgegendruck der Kraftmaschine nimmt in Ansprechen auf das Einstellen des Turbinenschaufelzustands zu einer stärker geschlossenen Position kurz zu. Der Abgasgegendruck der Kraftmaschine nimmt jedoch ab, wie die Kraftmaschinendrehzahl abnimmt. Ferner ist der Abgasgegendruck der Kraftmaschine der Linie 408 größer als der Abgasgegendruck der Kraftmaschine der Linie 410. Durch das Vergrößern des Abgasgegendrucks der Kraftmaschine nimmt die Kraftmaschinen-Pumparbeit zu, wobei dadurch mehr kinetische Energie der rotierenden Kraftmaschine entzogen wird, so dass die Kraftmaschine schneller anhält, wie durch die Linie 402 der Kraftmaschinendrehzahl angegeben ist, die schneller als die Linie 404 der Kraftmaschinendrehzahl abnimmt.
  • Zwischen dem Zeitpunkt T1 und dem Zeitpunkt T2 nimmt die Kraftmaschinendrehzahl in Ansprechen auf das Fehlen des Funkens und des Kraftstoffs ab. Ferner nimmt die Kraftmaschinendrehzahl in Ansprechen auf den höheren Abgasgegendruck der Kraftmaschine mit einer vergrößerten Rate ab.
  • Zum Zeitpunkt T2 erreicht die Kraftmaschinendrehzahl für die Linie 402 der Kraftmaschinendrehzahl null, wobei der Turbinenschaufelzustand eingestellt wird, um den Turbinenschaufel-Öffnungsbetrag zu vergrößern. Durch das Öffnen der Turbinenschaufeln in Ansprechen auf die Kraftmaschinendrehzahl, die null erreicht, wird der Abgasgegendruck verringert, wie die Kraftmaschine gestoppt wird, so dass das Abgas leichter aus den Kraftmaschinenzylindern strömen kann, um über das Verringern der Abgasreste in den Kraftmaschinenzylindern das Neustarten der Kraftmaschine zu verbessern. Der Kraftmaschinen-Stopp-/Startbefehl verbleibt auf einem tieferen Pegel, der angibt, dass die Kraftmaschine in einem gestoppten Zustand (z. B. einen Zustand ohne Drehung) verbleiben soll.
  • Zum Zeitpunkt T3 erreicht die Kraftmaschinendrehzahl null, wenn eine Kraftmaschine in Übereinstimmung mit den Verfahren des Standes der Technik betrieben wird. Der Zeitpunkt T3 tritt zu einem späteren Zeitpunkt als der Zeitpunkt T2 auf, weil weniger Kraftmaschinen-Pumparbeit vorhanden ist, wenn die Kraftmaschine in Übereinstimmung mit den Verfahren des Standes der Technik gestoppt wird, die das einfache Beenden der Kraftstoffströmung und der Funken zu der Kraftmaschine umfassen.
  • Zum Zeitpunkt T4 wird eine Kraftmaschinen-Neustartanforderung erzeugt, wie durch den Kraftmaschinen-Stopp-/Startbefehl angegeben ist, der von einem tieferen Pegel zu einem höheren Pegel übergeht. Der Kraftmaschinen-Stopp-/Startbefehl geht in Ansprechen auf einen Fahrer, der ein Bremspedal eines Fahrzeugs löst, über. Die Kraftmaschine wird angelassen und gestartet, indem der Kraftmaschine Funken und Kraftstoff zugeführt werden. Der Turbinenschaufelzustand wird in einen weniger offenen Zustand eingestellt, der den Abgasströmungswiderstand innerhalb der Abgasanlage der Kraftmaschine in Ansprechen auf den Kraftmaschinen-Stopp-/Startbefehl, der in einen Kraftmaschinen-Start-/Betriebszustand übergeht, vergrößert. Falls die Kraftmaschine mit einem Drehmomentumsetzer in Verbindung steht, überträgt der Drehmomentumsetzer weniger Drehmoment zu den Fahrzeugrädern, wenn die Kraftmaschinendrehzahl niedriger ist.
  • Zwischen dem Zeitpunkt T4 und dem Zeitpunkt T5 nimmt die Kraftmaschinendrehzahl zu, wobei der Abgasgegendruck mit zunehmender Kraftmaschinendrehzahl zunimmt. Ferner wird der Turbinenschaufelzustand in Ansprechen auf die tatsächliche Kraftmaschinendrehzahl eingestellt. In einem Beispiel wird der Turbinenschaufelzustand in Ansprechen auf einen Unterschied zwischen einer Kraftmaschinen-Solldrehzahl und einer tatsächlichen Kraftmaschinendrehzahl eingestellt. Der Kraftmaschinen-Stopp-/Startbefehl verbleibt auf einem höheren Pegel, der angibt, dass die Kraftmaschine gestartet worden ist. Die Kraftmaschinendrehzahl in Übereinstimmung mit dem Verfahren nach den 8 und 9 ist kleiner als die Kraftmaschinendrehzahl der Verfahren des Standes der Technik. Ferner ist der Abgasgegendruck der Kraftmaschine in Übereinstimmung mit dem Verfahren nach den 8 und 9 größer als der Abgasgegendruck der Kraftmaschine der Verfahren des Standes der Technik. Folglich verringert der höhere Abgasgegendruck des Verfahrens in Übereinstimmung mit den 8 und 9 die Kraftmaschinendrehzahl während des Startens der Kraftmaschine, so dass das zu den Fahrzeugrädern übertragene Drehmoment verringert ist, wenn bei dem Fahrzeug ein Gang eingelegt ist.
  • Zum Zeitpunkt T5 und weiter bis zum Zeitpunkt T6 erreicht die Kraftmaschine zuerst einen stabilisierten Leerlaufzustand, wobei dann der Turbinenschaufelzustand in Ansprechen auf die Kraftmaschinendrehzahl und das angeforderte Kraftmaschinendrehmoment eingestellt wird. Mit anderen Worten, die Kraftmaschinen-Pumparbeit wird verringert, während eine Sollmenge der Kraftmaschinenluft bereitgestellt wird, um der Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung zu entsprechen.
  • Zum Zeitpunkt T6 geht die Kraftmaschinen-Start-/Stoppanforderung in einen niedrigeren Zustand über, um das automatische Stoppen der Kraftmaschine in Ansprechen auf einen Fahrer, der eine Bremse niederdrückt, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die null erreicht, und das Fehlen des Niederdrückens des Gaspedals einzuleiten. Der Turbinenschaufelzustand wird in Ansprechen auf das Übergehen der Kraftmaschinen-Start-/Stoppanforderung in einen niedrigeren Zustand in eine stärker geschlossene Position eingestellt, wobei der Abgasgegendruck in Ansprechen auf die Turbinenschaufeln, die sich in eine stärker geschlossene Position bewegen, zunimmt. Die Kraftmaschinendrehzahl beginnt außerdem, abzunehmen, wie die Zufuhr von Funken und Kraftstoff enden.
  • Zum Zeitpunkt T7 geht die Kraftmaschinen-Start-/Stoppanforderung von einem tieferen Zustand zu einem höheren Zustand über, um anzugeben, dass der Fahrer seine Absicht geändert hat (COM) und wünscht, dass die Kraftmaschine weiterhin arbeitet und sich weiterhin dreht. Die Kraftmaschinen-Stopp-/Startanforderung geht in Ansprechen auf einen Fahrer, der ein Bremspedal freigibt, über. Der Turbinenschaufelzustand wird eingestellt, um in Ansprechen auf die Kraftmaschinen-Stopp-/Startanforderung, die zu dem höheren Pegel übergeht, den Schaufelöffnungsbetrag zu vergrößern. Der Abgasgegendruck der Kraftmaschine nimmt in Ansprechen auf ein Zunehmen eines Turbinenschaufel-Öffnungsbetrags ab. Die Kraftmaschinendrehzahl beginnt außerdem zuzunehmen, wobei die Funken und die Kraftstoffströmung zu der Kraftmaschine wiederaufgenommen werden.
  • Auf diese Weise kann die Turbinenschaufelposition in Ansprechen auf die Anforderungen zum Stoppen und Starten der Kraftmaschine eingestellt werden. Ferner können die Turbinenschaufelpositionen eingestellt werden, wenn ein Fahrer seine Absicht ändert, nachdem das Stoppen der Kraftmaschine begonnen hat und bevor die Kraftmaschinendrehzahl null erreicht.
  • In 5 ist ein weiterer simulierter Kraftmaschinen-Betriebsablauf gezeigt. Der Betriebsablauf kann über das Ausführen der Anweisungen des Verfahrens nach den 8 und 9 in dem Controller 12 des in den 1–3 beschriebenen Systems bereitgestellt werden. Die vertikalen Markierungen T10–T17 repräsentieren Zeitpunkte von besonderem Interesse während des Ablaufs. Die graphischen Darstellungen nach 5, die die gleichen Namen und Bezugszeichen, die die Spuren angeben, wie die graphischen Darstellungen nach 4 besitzen, sind so, wie in 4 beschrieben ist, und funktionieren so, wie in 4 beschrieben ist. Deshalb werden um der Kürze willen nur die Unterschiede in 5 beschrieben.
  • Die fünfte graphische Darstellung von oben nach 5 zeigt das angewendete Turbinenwellendrehmoment von einer Vorrichtung, wie z. B. einem Elektromotor, wie er in 3 beschrieben ist. Insbesondere ist das angewendete Turbinenwellendrehmoment ein durch eine elektrische Maschine, die in der Turbinenwelle eines Turboladers enthalten ist, angewendetes Drehmoment. Ein durch die elektrische Maschine angewendetes positives Wellendrehmoment wirkt, um die Turbinenwelle zu beschleunigen, während ein durch die elektrische Maschine angewendetes negatives Drehmoment wirkt, um die Bewegung der Turbinenwelle einzuschränken. Die elektrische Maschine wirkt wie ein Motor, wenn ein positives Drehmoment auf die Turbinenwelle angewendet wird. Die elektrische Maschine wirkt als ein Generator/Drehstromgenerator, wenn ein negatives Drehmoment auf die Turbinenwelle angewendet wird. Das angewendete negative Turbinenwellendrehmoment nimmt in der Richtung des nach unten gewandten Y-Achsen-Pfeils zu. Das angewendete positive Turbinenwellendrehmoment nimmt in der Richtung des nach oben gewandten Y-Achsen-Pfeils zu. Ein angewendetes Turbinenwellendrehmoment auf dem X-Achsen-Pegel ist ein angewendetes Turbinenwellendrehmoment von null.
  • Zum Zeitpunkt T10 arbeitet die Kraftmaschine auf einem mittleren Pegel der Kraftmaschinendrehzahl und befindet sich der Abgasgegendruck der Kraftmaschine auf einem mittelgroßen Abgasgegendruck der Kraftmaschine. Der Turbinenschaufelzustand des Turboladers befindet sich auf einem mittleren Pegel, der angibt, dass die Turbinenschaufeln teilweise offen sind. Der Kraftmaschinen-Stopp-/Startbefehl befindet sich auf einem höheren Pegel, der angibt, dass die Kraftmaschine arbeitet und nicht angefordert ist, das Rotieren anzuhalten. Das angewendete Turbinenwellendrehmoment ist negativ, was angibt, dass die elektrische Maschine als ein Generator/Drehstromgenerator wirkt, da das Kraftmaschinen-Solldrehmoment in Ansprechen auf eine Drehmomentanforderung des Fahrers abnimmt. Der Generator/Drehstromgenerator kann einer Speichervorrichtung für elektrische Energie elektrische Leistung zuführen, wenn er der Turbinenwelle ein negatives Drehmoment zuführt.
  • Zum Zeitpunkt T11 ist eine Kraftmaschinenstoppanforderung durch den Zustand des Kraftmaschinen-Stopp-/Startbefehls angegeben, der von einem höheren Pegel zu einem tieferen Pegel übergeht. Die Kraftmaschinen-Stopp-/Startanforderung kann erzeugt werden, wenn eine Gruppe von Bedingungen, um eine Kraftmaschine automatisch zu stoppen, erfüllt ist, ohne dass eine Bedienungsperson ein Stoppen der Kraftmaschine über eine dedizierte Eingabe, die eine einzige Funktion des Stoppens und/oder des Stoppens einer Kraftmaschine (z. B. ein Zündschalter) besitzt, direkt anfordert. In diesem Beispiel wird die Kraftmaschinenstoppanforderung in Ansprechen auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit, die null erreicht, einen Fahrer, der ein Bremspedal niederdrückt, und wenn ein Gaspedal nicht niedergedrückt ist, erzeugt.
  • Die Kraftmaschine wird über das Anhalten der Kraftstoffströmung und der Funken zur Kraftmaschine in Ansprechen auf eine Kraftmaschinen-Stopp-/Startanforderung, die zu einem tieferen Pegel übergeht, gestoppt. Der Turbinenschaufelzustand wird in Ansprechen auf eine Kraftmaschinen-Stopp-/Startanforderung, die zu dem tieferen Pegel übergeht, in einen zunehmend geschlossenen Zustand eingestellt. In einem Beispiel werden die Turbinenschaufeln in einen zunehmend geschlossenen Zustand eingestellt, nachdem ein Zylinder Luft für ein letztes Verbrennungsereignis vor dem Stoppen der Kraftmaschine angesaugt hat. In weiteren Beispielen werden die einstellbaren Turbinenschaufeln eingestellt, um den Abgasgegendruck der Kraftmaschine um weniger als einen Schwellenbetrag zu vergrößern, bevor ein letzter Zylinder, der ein Luft-Kraftstoff-Gemisch vor dem Stoppen der Kraftmaschine verbrennt, eine Menge Luft ansaugt. Auf diese Weise wird das letzte Verbrennungsereignis vor dem Stoppen der Kraftmaschine durch das Einstellen der Turbolader-Schaufelposition nicht beeinflusst.
  • Das angewendete Turbinenwellendrehmoment wird in der negativen Richtung vergrößert, was angibt, dass es zunehmend schwieriger wird, die Turbinenwelle in Ansprechen auf den Kraftmaschinen-Stopp-/Startbefehl, der zu dem tieferen Pegel übergeht, zu drehen. Folglich ist ein höherer Abgasdruck erforderlich, um die Turbinenwelle zu drehen, wenn ein höheres negatives Drehmoment auf die Turbinenwelle angewendet wird.
  • Der Abgasgegendruck der Kraftmaschine nimmt in Ansprechen auf das Einstellen des Turbinenschaufelzustands in eine stärker geschlossene Position und in Ansprechen auf das vergrößerte angewendete negative Turbinenwellendrehmoment kurz zu. Der Abgasgegendruck der Kraftmaschine nimmt jedoch ab, wie die Kraftmaschinendrehzahl abnimmt. Es sei außerdem angegeben, dass der Abgasgegendruck auf einen höheren Pegel als während ähnlicher Bedingungen, die in 4 gezeigt sind, wo keine elektrische Maschine vorhanden ist, zunimmt. Außerdem ist der Abgasgegendruck der Kraftmaschine der Linie 408 größer als der Abgasgegendruck der Kraftmaschine der Linie 410. Durch das Vergrößern des Abgasgegendrucks der Kraftmaschine nimmt die Kraftmaschinen-Pumparbeit zu, wobei dadurch mehr kinetische Energie der rotierenden Kraftmaschine entzogen wird, so dass die Kraftmaschine schneller anhält, wie durch die Linie 402 der Kraftmaschinendrehzahl angegeben ist, die schneller als die Linie 404 der Kraftmaschinendrehzahl abnimmt.
  • Zwischen dem Zeitpunkt T11 und dem Zeitpunkt T12 nimmt die Kraftmaschinendrehzahl in Ansprechen auf das Fehlen von Funken und Kraftstoff ab. Ferner nimmt die Kraftmaschinendrehzahl in Ansprechen auf den höheren Abgasgegendruck der Kraftmaschine mit einer vergrößerten Rate ab.
  • Zum Zeitpunkt T12 erreicht die Kraftmaschinendrehzahl für die Linie 402 der Kraftmaschinendrehzahl null, wobei der Turbinenschaufelzustand eingestellt wird, um den Turbinenschaufel-Öffnungsbetrag zu vergrößern. Durch das Öffnen der Turbinenschaufeln in Ansprechen auf die Kraftmaschinendrehzahl, die null erreicht, wird der Abgasgegendruck verringert, wie die Kraftmaschine gestoppt wird, so dass das Abgas leichter aus den Kraftmaschinenzylindern strömen kann, um über das Verringern der Abgasreste in den Kraftmaschinenzylindern das Neustarten der Kraftmaschine zu verbessern. Ferner nimmt das angewendete negative Turbinenwellendrehmoment außerdem auf null ab, um es der Turbine zu erlauben, sich zu drehen. Der Kraftmaschinen-Stopp-/Startbefehl verbleibt auf einem tieferen Pegel, der angibt, dass die Kraftmaschine in einem gestoppten Zustand (z. B. einem Zustand ohne Drehung) verbleiben soll.
  • Zum Zeitpunkt T13 erreicht die Kraftmaschinendrehzahl null, wenn eine Kraftmaschine in Übereinstimmung mit den Verfahren des Standes der Technik betrieben wird. Das angewendete Turbinenwellendrehmoment verbleibt auf null.
  • Zum Zeitpunkt T14 wird eine Kraftmaschinen-Neustartanforderung erzeugt, wie durch den Kraftmaschinen-Stopp-/Startbefehl angegeben wird, der von einem tieferen Pegel zu einem höheren Pegel übergeht. Der Kraftmaschinen-Stopp-/Startbefehl geht in Ansprechen auf einen Fahrer, der ein Bremspedal eines Fahrzeugs freigibt, über. Die Kraftmaschine wird angelassen und gestartet, indem der Kraftmaschine Funken und Kraftstoff zugeführt werden. Der Turbinenschaufelzustand wird in einen weniger offenen Zustand eingestellt, der den Abgasströmungswiderstand innerhalb der Abgasanlage der Kraftmaschine in Ansprechen auf den Kraftmaschinen-Stopp-/Startbefehl, der in einen Kraftmaschinen-Start-/Betriebszustand übergeht, vergrößert. Das angewendete negative Turbinenwellendrehmoment nimmt außerdem zu, um die Turbinenbewegung während des Startens und Hochfahrens der Kraftmaschine zu verringern (z. B. ein Zeitraum von da an, wenn die Kraftmaschinendrehzahl gleich null ist, bis sich die Kraftmaschinendrehzahl auf einer Leerlaufdrehzahl oder einer anderen vorgegebenen Drehzahl befindet).
  • Zwischen dem Zeitpunkt T14 und dem Zeitpunkt T15 nimmt die Kraftmaschinendrehzahl zu, wobei der Abgasgegendruck mit zunehmender Kraftmaschinendrehzahl zunimmt. Ferner wird der Turbinenschaufelzustand in Ansprechen auf die tatsächliche Kraftmaschinendrehzahl eingestellt, wie das angewendete negative Turbinenwellendrehmoment eingestellt wird. In einem Beispiel werden der Turbinenschaufelzustand und das angewendete negative Turbinenwellendrehmoment in Ansprechen auf einen Unterschied zwischen einer Kraftmaschinen-Solldrehzahl und einer tatsächlichen Kraftmaschinendrehzahl eingestellt. Der Kraftmaschinen-Stopp-/Startbefehl verbleibt auf einem höheren Pegel, der angibt, dass die Kraftmaschine gestartet worden ist. Die Kraftmaschinendrehzahl in Übereinstimmung mit dem Verfahren nach den 8 und 9 ist kleiner als die Kraftmaschinendrehzahl der Verfahren des Standes der Technik. Ferner ist der Abgasgegendruck der Kraftmaschine in Übereinstimmung mit dem Verfahren nach den 8 und 9 größer als der Abgasgegendruck der Kraftmaschine der Verfahren des Standes der Technik. Folglich verringert der höhere Abgasgegendruck des Verfahrens in Übereinstimmung mit den 8 und 9 die Kraftmaschinendrehzahl während des Startens der Kraftmaschine, so dass das zu den Fahrzeugrädern übertragene Drehmoment verringert ist, wenn bei dem Fahrzeug ein Gang eingelegt ist.
  • Zum Zeitpunkt T15 und weiter bis zum Zeitpunkt T16 erreicht die Kraftmaschine zuerst einen stabilisierten Leerlaufzustand, wobei dann der Turbinenschaufelzustand in Ansprechen auf die Kraftmaschinendrehzahl und das angeforderte Kraftmaschinendrehmoment eingestellt wird. Das angewendete Turbinenwellendrehmoment ändert sich außerdem von negativ zu positiv, um den durch den Kompressor der Kraftmaschine bereitgestellten Luftdruck zu verbessern. Gerade vor dem Zeitpunkt T16 wendet sich das angewendete Turbinenwellendrehmoment ins Negative, wobei in Ansprechen auf einen Fahrer, der eine Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung verringert, elektrische Energie einer Speichervorrichtung für elektrische Energie bereitgestellt wird.
  • Zum Zeitpunkt T16 geht die Kraftmaschinen-Start-/Stoppanforderung in einen niedrigeren Zustand über, um das automatische Stoppen der Kraftmaschine in Ansprechen auf einen Fahrer, der eine Bremse niederdrückt, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die null erreicht, und das Fehlen des Niederdrückens des Gaspedals einzuleiten. In Ansprechen auf die Kraftmaschinen-Start-/Stoppanforderung, die in einen niedrigeren Zustand übergeht, wird der Turbinenzustand in eine stärker geschlossene Position eingestellt und wird das angewendete negative Turbinenwellendrehmoment vergrößert, wobei der Abgasgegendruck in Ansprechen auf die Turbinenschaufeln, die sich in eine stärker geschlossene Position bewegen, und das angewendete negative Turbinenwellendrehmoment, das zunimmt, zunimmt. Die Kraftmaschinendrehzahl beginnt außerdem, abzunehmen, wie die Zufuhr von Funken und Kraftstoff enden.
  • Zum Zeitpunkt T17 geht die Kraftmaschinen-Start-/Stoppanforderung von einen tieferen Zustand zu einem höheren Zustand über, um anzugeben, dass der Fahrer seine Absicht geändert hat (COM) und wünscht, dass die Kraftmaschine weiterhin arbeitet und sich weiterhin dreht. Die Kraftmaschinen-Stopp-/Startanforderung geht in Ansprechen auf einen Fahrer, der ein Bremspedal freigibt, was als ein COM interpretiert wird, über. Der Turbinenschaufelzustand wird eingestellt, um in Ansprechen auf die Kraftmaschinen-Stopp-/Startanforderung, die zu dem höheren Pegel übergeht, den Schaufelöffnungsbetrag zu vergrößern, wobei das angewendete Turbinenwellendrehmoment von negativ zu positiv umgeschaltet wird. Der Abgasgegendruck der Kraftmaschine nimmt in Ansprechen auf ein Zunehmen des Öffnungsbetrags der Turbinenschaufeln und die Änderung des angewendeten Turbinenwellendrehmoments ab. Die Kraftmaschinendrehzahl beginnt außerdem, zuzunehmen, wobei die Funken und die Kraftstoffströmung zu der Kraftmaschine wiederaufgenommen werden.
  • Auf diese Weise können die Turbinenschaufelposition und das angewendete Turbinenwellendrehmoment in Ansprechen auf die Anforderungen zum Stoppen und Starten der Kraftmaschine eingestellt werden. Ferner können die Turbinenschaufelpositionen und das angewendete Turbinenwellendrehmoment eingestellt werden, wenn ein Fahrer seine Absicht ändert, nachdem das Stoppen der Kraftmaschine begonnen hat und bevor die Kraftmaschinendrehzahl null erreicht.
  • In 6 ist ein Blockschaltplan eines Beispielsystems für ein System, das einen Turbolader mit einstellbaren Turbinenschaufeln enthält, gezeigt. Der Blockschaltplan gilt für das in den 1–3 gezeigte System und für das in den 8 und 9 gezeigte Verfahren.
  • Das Kraftmaschinenmodell 604 gibt eine Kraftmaschinendrehzahl als eine Funktion f2 des Abgasgegendrucks PB der Kraftmaschine, des Drucks Pf des Einlasskrümmers, des Funkens S und weiterer Variable, die die Kraftmaschinentemperatur und die Lufttemperatur enthalten, aber nicht darauf eingeschränkt sind, aus. Das Einlasskrümmer-Druckmodell 610 schätzt den Einlasskrümmerdruck Pf als eine Funktion f1 der Kraftmaschinendrehzahl Wc, des Lufteinlassdrucks Pin, der Drosselklappenposition uth und weiterer Variable, die die Umgebungstemperatur und den Umgebungsdruck enthalten, aber nicht darauf eingeschränkt sind. Das Einlasskrümmer-Druckmodell 610 gibt den Einlasskrümmerdruck aus.
  • Der Funken- und Drosselklappen-Controller 606 gibt in Ansprechen auf die Kraftmaschinendrehzahl und weitere Variable, wie z. B. das Kraftmaschinen-Solldrehmoment, Funken- und Drosselklappen-Befehle an das Kraftmaschinenmodell 604 und das Einlasskrümmer-Druckmodell 610 aus. Das Turbolader-Kompressormodell 608 gibt in Ansprechen auf einen Turbolader-Schaufelpositionsbefehl 650 und weitere Variable, wie z. B. das Kompressordruckverhältnis, aber nicht darauf eingeschränkt, eine Kompressordrehzahl an das Einlasskrümmer-Druckmodell 610 aus. Das Turbolader-Kompressormodell 608 gibt außerdem einen Gegendruckwert der Kraftmaschine an das Kraftmaschinenmodell 604 aus.
  • Der Turbolader-Controller 602 gibt in Ansprechen auf eine Kraftmaschinendrehzahl und weitere Variable, wie z. B. eine Kraftmaschinendrehzahl und den Status des Kraftmaschinen-Stopp-/Startbefehls, aber nicht eingeschränkt darauf, einen Turbolader-Schaufelpositionsbefehl 650 aus. Der Turbolader-Controller 602 kann arbeiten, wie in dem Verfahren nach den 8 und 9 beschrieben ist.
  • In 7 ist ein Blockschaltplan eines alternativen Beispielsystems gezeigt. Der Blockschaltplan nach 7 enthält Elemente, die die gleichen Bezugszeichen wie die Elemente in 6 besitzen. Die Elemente nach 7, die die gleichen Bezugszeichen wie jene besitzen, die in 6 gezeigt sind, sind die gleichen und arbeiten auf die gleiche Weise wie in 6 beschrieben ist. Deshalb ist um der Kürze willen die Beschreibung der gleichen Elemente weggelassen. Die Elemente nach 7, die sich von den in 6 beschriebenen Elementen unterscheiden, werden beschrieben.
  • Das Turboladermodell 708 enthält Darstellungen einer elektrischen Maschine (z. B. G3) zum Anwenden eines positiven oder negativen Turbinenwellendrehmoments. Das Turboladermodell 708 gibt eine Stromschätzung an das Energiespeichervorrichtungs-Modell 702 aus. Der Turbolader-Controller 702 enthält Ausgänge für den Schaufelpositionsbefehl 650 und den Befehl 710 für die elektrische Vorrichtung. Folglich enthält das durch 7 beschriebene System Einstellungen für eine elektrische Maschine, die mit einem Turbolader in elektrischer und/oder mechanischer Verbindung steht.
  • In den 8 und 9 ist nun ein Beispielverfahren zum Betreiben einer Kraftmaschine gezeigt. Das Verfahren nach den 8 und 9 kann als nichtflüchtige ausführbare Anweisungen im Controller 12 nach 1 gespeichert sein. Das Verfahren nach den 8 und 9 kann außerdem die in den 4 und 5 gezeigten Abläufe bereitstellen.
  • Bei 802 bestimmt das Verfahren 800 die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs. Die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs können die Kraftmaschinendrehzahl, die Kraftmaschinenlast, das Kraftmaschinen-Solldrehmoment, die Bremspedalposition, die Gaspedalposition, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Turbinenschaufelposition und den Turbinenwellendrehmoment-Anwendungsvorrichtungszustand enthalten, sind aber nicht darauf eingeschränkt. Das Verfahren 800 geht zu 803 weiter, nachdem die Betriebsbedingungen bestimmt worden sind.
  • Bei 803 beurteilt das Verfahren 800, ob eine Kraftmaschinenstopp- oder eine Kraftmaschinenstartanforderung erzeugt wird oder nicht. Eine Kraftmaschinenstopp- oder Kraftmaschinenstartanforderung kann durch einen Controller in Ansprechen auf Fahrzeugbedingungen, die von einer dedizierten Fahrereingabe verschieden sind, die einen einzigen Zweck des Startens und/oder Stoppens der Kraftmaschine besitzt, automatisch erzeugt werden. Eine Kraftmaschinenstoppanforderung kann z. B. erzeugt werden, wenn die Kraftmaschinendrehzahl die Leerlaufdrehzahl ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit null ist, eine Fahrzeugbremse angezogen ist und während ein Gaspedal nicht aktiviert ist. Eine Kraftmaschinenstartanforderung kann erzeugt werden, wenn die Kraftmaschinendrehzahl null ist und wenn ein Bremspedal nicht angewendet ist. Ein manuelles Stoppen der Kraftmaschine oder Starten der Kraftmaschine kann durch einen Fahrer angefordert werden, der eine Vorrichtung aktiviert, die eine einzige Funktion des Startens und/oder Stoppens einer Kraftmaschine besitzt. Falls das Verfahren 800 beurteilt, dass ein Stoppen oder Starten der Kraftmaschine angefordert ist, lautet die Antwort ja und geht das Verfahren 800 zu 804 weiter. Andernfalls lautet die Antwort nein und geht das Verfahren 800 zu 825 weiter.
  • Bei 804 beurteilt das Verfahren 800, ob eine elektrisch unterstützte Turbine mit der Kraftmaschine bereitgestellt ist oder nicht. In einem Beispiel kann ein Bit im Speicher gesetzt sein, um zu identifizieren, ob eine elektrisch unterstützte Turbine vorhanden ist oder nicht. Falls das Verfahren 800 beurteilt, dass eine elektrisch unterstützte Turbine vorhanden ist, lautet die Antwort ja und geht das Verfahren 800 zu 805 weiter. Andernfalls lautet die Antwort nein und geht das Verfahren 800 zu 815 weiter.
  • In 9 beurteilt das Verfahren 800 bei 805, ob die Kraftmaschine gestartet wird. In einem Beispiel kann bestimmt werden, dass die Kraftmaschine gestartet wird, wenn die Kraftmaschinendrehzahl kleiner als eine Schwellendrehzahl ist und wenn eine Kraftmaschinen-Startanforderung vorhanden ist. Falls das Verfahren 800 beurteilt, dass die Kraftmaschine gestartet wird, lautet die Antwort ja und geht das Verfahren 800 zu 810 weiter. Andernfalls lautet die Antwort nein und geht das Verfahren 800 zu 806 weiter. Folglich wird die Kraftmaschine gestoppt, wenn das Verfahren 800 zu 806 weitergeht.
  • Bei 806 vergrößert das Verfahren 800 den Betrag, den die Turbolader-Turbinenschaufeln geschlossen sind, wobei ein zunehmender Betrag des negativen Drehmoments auf die Turbolader-Turbinenwelle angewendet wird. Die Turbolader-Turbinenschaufeln können durch das Einstellen einer Position eines elektrischen Aktuators geschlossen werden. Das auf die Turbolader-Turbinenwelle angewendete negative Drehmoment kann über das Vergrößern eines dem Generator/Drehstromgenerator zugeführten Feldstroms vergrößert werden. In einem Beispiel können die Position der Turbinenschaufeln und das durch den Generator/Drehstromgenerator angewendete negative Drehmoment in Ansprechen auf die Kraftmaschinendrehzahl während des Stoppens der Kraftmaschine eingestellt werden. Falls z. B. die tatsächliche Kraftmaschinendrehzahl während des Stoppens der Kraftmaschine größer als die Kraftmaschinen-Solldrehzahl ist, nachdem Funken und Kraftstoff deaktiviert worden sind, werden die Turbinenschaufeln weiter geschlossen und wird ein zusätzliches negatives Drehmoment durch den Generator/Drehstromgenerator auf die Turbolader-Turbinenwelle angewendet. Falls die tatsächliche Kraftmaschinendrehzahl während des Stoppens der Kraftmaschine kleiner als die Kraftmaschinen-Solldrehzahl ist, nachdem Funken und Kraftstoff deaktiviert worden sind, werden die Turbinenschaufeln weiter geöffnet und wird weniger negatives Drehmoment durch den Generator/Drehstromgenerator auf die Turbolader-Turbinenwelle angewendet.
  • In einem Beispiel werden die Einstellungen an den Turbinenschaufeln und dem Generator/Drehstromgenerator zu einem Zeitpunkt ausgeführt, nachdem ein letzter Zylinder, der ein Luft-Kraftstoff-Gemisch nach der Kraftmaschinenstoppanforderung verbrennt, seine letzte Menge Luft angesaugt hat, die an der Verbrennung nach der Kraftmaschinenstoppanforderung teilnimmt. In einem weiteren Beispiel werden die Position der einstellbaren Turbinenschaufeln und das negative Drehmoment des Generators/Drehstromgenerators eingestellt, um den Abgasgegendruck der Kraftmaschine zu einem Zeitpunkt, bevor ein letzter Zylinder, der ein Luft-Kraftstoff-Gemisch vor dem Stoppen der Kraftmaschine verbrennt, eine Menge Luft ansaugt, die an der Verbrennung teilnimmt, um weniger als einen Schwellenbetrag zu vergrößern. Folglich kann es durch das Einstellen der Turbinenschaufelposition und des dem Generator/Drehstromgenerator zugeführten Feldstroms möglich sein, den Abgasgegendruck der Kraftmaschine und die Kraftmaschinendrehzahl während des Stoppens der Kraftmaschine einzustellen. Das Verfahren 800 geht zu 807 weiter, nachdem die Turboladerschaufelposition und das negative Drehmoment auf die Turbolader-Turbinenwelle angewendet worden sind.
  • Bei 807 beurteilt das Verfahren 800, ob eine Änderung der Absicht des Fahrers nach einer Kraftmaschinenstoppanforderung auftritt. Eine Änderung der Absicht kann daraus bestimmt werden, dass ein Fahrer nach einer Kraftmaschinenstoppanforderung und vor dem Anhalten der Drehung der Kraftmaschine ein Bremspedal freigibt oder ein Gaspedal anwendet. Falls das Verfahren 800 bestimmt, dass eine Änderung der Absicht vorhanden ist, lautet die Antwort ja und geht das Verfahren 800 zu 809 weiter. Andernfalls lautet die Antwort nein und geht das Verfahren 800 zu 808 weiter.
  • Bei 808 beurteilt das Verfahren 800, ob die Kraftmaschine die Drehung angehalten hat oder nicht. Es kann basierend auf einem Signal von einem Kurbelwellen-Positionssensor beurteilt werden, dass die Kraftmaschine die Drehung angehalten hat. Falls das Verfahren 800 beurteilt, dass die Kraftmaschine die Drehung angehalten hat, lautet die Antwort ja und geht das Verfahren 800 zu 809 weiter. Andernfalls lautet die Antwort nein und kehrt das Verfahren 800 zu 807 zurück.
  • Bei 809 vergrößert das Verfahren 800 einen Turbinenschaufel-Öffnungsbetrag, wobei es einen Betrag des auf die Turbolader-Turbinenwelle angewendeten negativen Drehmoments verkleinert. Das auf die Turbolader-Turbinenwelle angewendete negative Drehmoment kann über das Verringern des dem Generator/Drehstromgenerator zugeführten Feldstroms verringert werden. Durch das Vergrößern des Öffnungsbetrags der Turbolader-Turbinenschaufeln und des auf die Turbolader-Turbinenwelle angewendeten negativen Drehmoments können die Abgase oberstromig der Turbine zur unterstromigen Seite der Turbine abgelassen werden, so dass die Menge des Abgases in den Kraftmaschinenzylindern verringert ist. Die Verringerung der Menge des Abgases in den Kraftmaschinenzylindern kann das Starten der Kraftmaschine verbessern, weil die Verbrennung in dem Zylinder, der weniger mit Abgas verdünnt ist, stabiler sein kann. Das Verfahren 800 geht zu 825 weiter, nachdem die Turbinenschaufeln und der Generator/Drehstromgenerator eingestellt worden sind.
  • Bei 810 beurteilt das Verfahren 800, ob eine Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung größer als eine Kraftmaschinen-Schwellendrehmomentanforderung ist. In einem Beispiel wird die Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung durch eine Gaspedalposition bereitgestellt, die über eine Gaspedalpositions-Übertragungsfunktion in eine Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung umgesetzt wird. In weiteren Beispielen kann die Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung durch einen Controller bereitgestellt werden. Falls das Verfahren 800 beurteilt, dass die Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung größer als eine Schwellendrehmomentanforderung ist, lautet die Antwort ja und geht das Verfahren 800 zu 811 weiter. Andernfalls lautet die Antwort nein und geht das Verfahren 800 zu 812 weiter.
  • Bei 811 stellt das Verfahren 800 den Turbinenschaufelzustand des Turboladers und das auf die Turbinenwelle angewendete Drehmoment in Ansprechen auf das Kraftmaschinen-Anforderungsdrehmoment ein. In einem Beispiel wird der Turbinenschaufel-Öffnungsbetrag vergrößert und wird das angewendete Turbinenwellendrehmoment von einem negativen Drehmoment zu einem positiven Drehmoment umgeschaltet. Das Vergrößern des Turbinenschaufel-Öffnungsbetrags verringert die durch die Abgase auf die Turbine ausgeübte Kraft und verringert den Abgasgegendruck der Kraftmaschine. Das Wechseln des angewendeten Turbinenwellendrehmoments von negativ zu positiv über das Umschalten der elektrischen Vorrichtung von einem Generator/Drehstromgenerator zu einem Motor bringt den Kompressor schneller zu einer Betriebsdrehzahl herauf, so dass die Luftströmung zu der Kraftmaschine zunimmt. Die Änderung der Turbinenschaufelposition und des angewendeten Turbinenwellendrehmoments kann proportional zur Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung eingestellt werden. Das Verfahren 800 geht zu 812 weiter, nachdem die Turbinenschaufeln und das angewendete Turbinenwellendrehmoment eingestellt worden sind.
  • Bei 812 vergrößert das Verfahren 800 den Turbinenschaufel-Schließbetrag und das angewendete negative Turbinendrehmoment, um den Abgasgegendruck der Kraftmaschine zu vergrößern. In einem Beispiel werden die Turbinenschaufelposition und das negative Drehmoment in eine Position befohlen, die sich mit dem Luftdruck ändert. Der Turbinenschaufel-Schließbetrag wird z. B. verringert, wie der Luftdruck zunimmt. Folglich können die Einstellungen bei 811 und 812 kombiniert werden, um die Turbinenschaufeln und das angewendete Turbinenwellendrehmoment auf eine Weise einzustellen, die die Änderungen der Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung und des Abgasgegendrucks der Kraftmaschine während des Startens der Kraftmaschine berücksichtigt. Das Verfahren 800 geht zu 813 weiter, nachdem die Einstellungen der Turbinenschaufeln und des angewendeten Turbinenwellendrehmoments ausgeführt worden sind.
  • Bei 813 stellt das Verfahren 800 die Turbinenschaufelposition und das angewendete Turbinenwellendrehmoment in Ansprechen auf die Kraftmaschinendrehzahl während des Hochfahrens der Kraftmaschine ein. Falls z. B. die Kraftmaschinendrehzahl größer als eine Kraftmaschinen-Solldrehzahl ist, wird der Turbinenschaufel-Schließbetrag vergrößert und wird das angewendete negative Turbinenwellendrehmoment vergrößert. Das Vergrößern des Turbinenschaufel-Schließbetrags und des angewendeten negativen Drehmoments vergrößert den Abgasgegendruck der Kraftmaschine, um die interne EGR der Kraftmaschine zu vergrößern (z. B. die Reste, die in dem Zylinder verbleiben, nachdem sich das Auslassventil während eines Zylinderzyklus schließt, zu entleeren). Die vergrößerte interne EGR kann das Kraftmaschinendrehmoment verringern, weil weniger Sauerstoff imstande sein kann, an der Verbrennung innerhalb der einzelnen Zylinder teilzunehmen. Falls ähnlich die Kraftmaschinendrehzahl kleiner als die Kraftmaschinen-Solldrehzahl ist, wird der Turbinenschaufel-Öffnungsbetrag vergrößert und wird das angewendete negative Turbinendrehmoment verkleinert, um den Abgasgegendruck der Kraftmaschine zu verringern. Die Kraftmaschinen-Solldrehzahl während des Hochfahrens kann als eine Kraftmaschinendrehzahltrajektorie im Controller-Speicher gespeichert sein. Das Verfahren 800 geht zu 814 weiter, nachdem die Turbinenschaufelposition und das angewendete Turbinenwellendrehmoment in Ansprechen auf die Kraftmaschinendrehzahl eingestellt worden sind.
  • Bei 814 beurteilt das Verfahren 800, ob die Kraftmaschine gestartet worden ist oder nicht und ob ausgewählte Bedingungen erfüllt sind. Das Verfahren 800 kann beurteilen, dass die Kraftmaschine gestartet worden ist, wenn die Kraftmaschinendrehzahl größer als eine Kraftmaschinen-Schwellenwertzahl ist. Zusätzlich können weitere Bedingungen, wie z. B. dass der Zeitraum seit dem Stoppen der Kraftmaschine größer als ein Schwellenzeitraum ist und die Kraftmaschinendrehzahl größer als eine Schwellendrehzahl ist, außerdem erfüllt sein müssen, um vor dem Weitergehen zu 825 mit ja zu antworten. Falls die Kraftmaschine gestartet worden ist und ausgewählte Betriebsbedingungen erfüllt sind, lautet die Antwort ja und geht das Verfahren 800 zu 825 weiter. Andernfalls lautet die Antwort nein und kehrt das Verfahren 800 zu 810 zurück.
  • Zurück in 8 beurteilt das Verfahren 800 bei 815, ob die Kraftmaschine gestartet wird. Es kann bestimmt werden, dass die Kraftmaschine gestartet wird, wenn die Kraftmaschinendrehzahl kleiner als eine Schwellendrehzahl ist und wenn eine Kraftmaschinenstartanforderung vorhanden ist. Falls das Verfahren 800 beurteilt, dass die Kraftmaschine gestartet wird, lautet die Antwort ja und geht das Verfahren 800 zu 820 weiter. Andernfalls lautet die Antwort nein und geht das Verfahren 800 zu 816 weiter. Folglich wird die Kraftmaschine gestoppt, wenn das Verfahren 800 zu 816 weitergeht.
  • Bei 816 vergrößert das Verfahren 800 den Betrag, den die Turbolader-Turbinenschaufeln geschlossen sind. Die Turbolader-Turbinenschaufeln können geschlossen werden, indem eine Position eines elektrischen Aktuators eingestellt wird. In einem Beispiel kann die Position der Turbinenschaufeln in Ansprechen auf die Kraftmaschinendrehzahl während des Stoppens der Kraftmaschine eingestellt werden.
  • In einem Beispiel werden die Einstellungen an den Turbinenschaufeln zu einem Zeitpunkt ausgeführt, nachdem ein letzter Zylinder, der ein Luft-Kraftstoff-Gemisch nach der Kraftmaschinenstoppanforderung verbrennt, seine letzte Menge Luft angesaugt hat, die an der Verbrennung nach der Kraftmaschinenstoppanforderung teilnimmt. In einem weiteren Beispiel wird die Position der einstellbaren Turbinenschaufeln zu einem Zeitpunkt, bevor der letzte Zylinder, der ein Luft-Kraftstoff-Gemisch vor dem Stoppen der Kraftmaschine verbrennt, eine Menge Luft ansaugt, die an der Verbrennung teilnimmt, eingestellt, um den Abgasgegendruck der Kraftmaschine um weniger als einen Schwellenbetrag zu vergrößern. Folglich kann es durch das Einstellen der Turbinenschaufelposition möglich sein, den Abgasgegendruck der Kraftmaschine und die Kraftmaschinendrehzahl während des Stoppens der Kraftmaschine einzustellen. Das Verfahren 800 geht zu 817 weiter, nachdem die Turbolader-Schaufelposition und das negative Drehmoment auf die Turbolader-Turbinenwelle angewendet worden ist.
  • Bei 817 beurteilt das Verfahren 800, ob nach einer Kraftmaschinenstoppanforderung eine Änderung der Absicht des Fahrers auftritt oder nicht. Eine Änderung der Absicht kann daraus bestimmt werden, ob ein Fahrer nach einer Kraftmaschinenstoppanforderung und vor dem Anhalten der Drehung der Kraftmaschine ein Bremspedal freigibt oder ein Gaspedal anwendet. Falls das Verfahren 800 bestimmt, dass eine Änderung der Absicht vorhanden ist, lautet die Antwort ja und geht das Verfahren 800 zu 819 weiter. Andernfalls lautet die Antwort nein und geht das Verfahren 800 zu 818 weiter.
  • Bei 818 beurteilt das Verfahren 800, ob die Drehung der Kraftmaschine angehalten worden ist oder nicht. Es kann basierend auf einem Signal von einem Kurbelwellen-Positionssensor beurteilt werden, ob die Drehung der Kraftmaschine angehalten worden ist. Falls das Verfahren 800 beurteilt, dass die Drehung der Kraftmaschine angehalten worden ist, lautet die Antwort ja und geht das Verfahren 800 zu 819 weiter. Andernfalls lautet die Antwort nein und kehrt das Verfahren 800 zu 817 zurück.
  • Bei 819 vergrößert das Verfahren 800 den Turbinenschaufel-Öffnungsbetrag. Durch das Vergrößern des Turbinenschaufel-Öffnungsbetrags des Turboladers können die Abgase oberstromig der Turbine zur unterstromigen Seite der Turbine abgelassen werden, so dass die Menge des Abgases in den Kraftmaschinenzylindern verringert ist. Die Verringerung der Menge des Abgases in den Kraftmaschinenzylindern kann das Starten der Kraftmaschine verbessern, weil die Verbrennung in einem Zylinder stabiler sein kann, der mit Abgas weniger verdünnt ist. Das Verfahren 800 geht zu 825 weiter, nachdem die Turbinenschaufeln eingestellt worden sind.
  • Bei 820 beurteilt das Verfahren 800, ob eine Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung größer als eine Kraftmaschinen-Schwellendrehmomentanforderung ist. Falls das Verfahren 800 beurteilt, dass die Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung größer als eine Schwellen-Drehmomentanforderung ist, lautet Antwort ja und geht das Verfahren 800 zu 821 weiter. Andernfalls lautet die Antwort nein und geht das Verfahren 800 zu 822 weiter.
  • Bei 821 stellt das Verfahren 800 den Turbinenschaufelzustand des Turboladers in Ansprechen auf ein Kraftmaschinen-Anforderungsdrehmoment ein. In einem Beispiel wird der Turbinenschaufel-Öffnungsbetrag vergrößert. Die Vergrößerung des Turbinenschaufel-Öffnungsbetrags verringert die durch die Abgase auf die Turbine ausgeübte Kraft und verringert den Abgasgegendruck der Kraftmaschine. Die Änderung der Turbinenschaufelposition kann proportional zur Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung eingestellt werden. Das Verfahren 800 geht zu 822 weiter, nachdem die Turbinenschaufeln eingestellt worden sind.
  • Bei 812 vergrößert das Verfahren 800 den Turbinenschaufel-Schließbetrag und das angewendete negative Turbinendrehmoment, um den Abgasgegendruck der Kraftmaschine zu vergrößern. In einem Beispiel wird die Turbinenschaufelposition in eine Position befohlen, die mit dem Atmosphärendruck variiert wird. Der Turbinenschaufel-Schließbetrag wird z. B. verringert, wie der Luftdruck zunimmt. Folglich können die Einstellungen bei 821 und 822 kombiniert werden, um die Turbinenschaufeln auf eine Weise einzustellen, die die Änderungen der Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung und des Abgasgegendrucks der Kraftmaschine während des Startens der Kraftmaschine berücksichtigt. Das Verfahren 800 geht zu 823 weiter, nachdem die Turbinenschaufel-Einstellungen ausgeführt worden sind.
  • Bei 823 stellt das Verfahren 800 die Turbinenschaufelposition in Ansprechen auf die Kraftmaschinendrehzahl während des Hochfahrens der Kraftmaschine ein. Falls z. B. die Kraftmaschinendrehzahl größer als eine Kraftmaschinen-Solldrehzahl ist, wird der Turbinenschaufel-Schließbetrag vergrößert. Die Vergrößerung des Turbinenschaufel-Schließbetrags vergrößert den Abgasgegendruck der Kraftmaschine, um die interne EGR der Kraftmaschine zu vergrößern. Die vergrößerte interne EGR kann das Kraftmaschinendrehmoment verringern, weil weniger Sauerstoff imstande sein kann, an der Verbrennung in den einzelnen Zylindern teilzunehmen. Falls ähnlich die Kraftmaschinendrehzahl kleiner als die Kraftmaschinen-Solldrehzahl ist, wird der Turbinenschaufel-Öffnungsbetrag vergrößert, um den Abgasgegendruck der Kraftmaschine zu verringern. Das Verfahren 800 geht zu 824 weiter, nachdem die Turbinenschaufelposition in Ansprechen auf die Kraftmaschinendrehzahl eingestellt worden ist.
  • Bei 824 beurteilt das Verfahren 800, ob die Kraftmaschine gestartet worden ist oder nicht und ob ausgewählte Bedingungen erfüllt sind. Das Verfahren 800 kann beurteilen, dass die Kraftmaschine gestartet worden ist, wenn die Kraftmaschinendrehzahl größer als eine Kraftmaschinen-Schwellendrehzahl ist. Außerdem können weitere Bedingungen, wie z. B. dass der Zeitraum seit dem Stoppen der Kraftmaschine größer als ein Schwellenzeitraum ist und die Kraftmaschinendrehzahl größer als eine Schwellendrehzahl ist, erfüllt sein müssen, um mit ja zu antworten, bevor zu 825 weitergegangen wird. Falls die Kraftmaschine gestartet worden ist und die ausgewählten Betriebsbedingungen erfüllt sind, lautet die Antwort ja und geht das Verfahren 800 zu 825 weiter. Andernfalls lautet die Antwort nein und kehrt das Verfahren 800 zu 820 zurück.
  • Bei 825 beurteilt das Verfahren 800, ob eine elektrisch unterstützte Turbine vorhanden ist oder nicht. In einem Beispiel kann ein Bit im Speicher gesetzt sein, um zu identifizieren, ob eine elektrisch unterstützte Turbine vorhanden ist oder nicht. Falls das Verfahren 800 beurteilt, dass eine elektrisch unterstützte Turbine vorhanden ist, lautet die Antwort ja und geht das Verfahren 800 zu 826 weiter. Andernfalls lautet die Antwort nein und geht das Verfahren 800 zu 827 weiter.
  • Bei 826 stellt das Verfahren 800 den Turbinenschaufelzustand des Turboladers und eine elektrische Vorrichtung in Ansprechen auf die Betriebsbedingungen ein. In einem Beispiel wird der Turbinenschaufelzustand in Ansprechen auf ein Kraftmaschinen-Solldrehmoment, einen Gegendruck der Abgasanlage und ein Kompressordruckverhältnis eingestellt. Wenn z. B. die Kraftmaschinendrehzahl niedrig ist und das Solldrehmoment hoch ist, werden die Turbinenschaufeln in eine stärker geschlossene Position eingestellt. Wenn sich die Kraftmaschinendrehzahl auf einem mittleren Pegel befindet und sich die Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung auf einem mittleren Pegel befindet, werden die Turbinenschaufeln in eine offenere Position eingestellt.
  • Die elektrische Vorrichtung, die ein Drehmoment auf die Turbinenwelle anwendet, kann arbeiten, um der Turbinenwelle ein positives Drehmoment bereitzustellen, wenn ein Befehl zum Vergrößern des Kraftmaschinendrehmoments vorhanden ist und wenn die Kraftmaschinendrehzahl kleiner als eine Schwellendrehzahl ist. Andererseits kann die elektrische Vorrichtung arbeiten, um der Turbinenwelle ein negatives Drehmoment bereitzustellen und eine Energiespeichervorrichtung wieder aufzuladen, wenn ein Befehl zum Verkleinern des Kraftmaschinendrehmoments vorhanden ist und wenn die Kraftmaschinendrehzahl kleiner als eine Schwellendrehzahl ist. Das Verfahren 800 geht zum Ausgang weiter, nachdem die Turbinenschaufeln und die elektrische Vorrichtung eingestellt worden sind.
  • Bei 826 stellt das Verfahren 800 den Turbinenschaufelzustand des Turboladers in Ansprechen auf die Betriebsbedingungen ein. In einem Beispiel wird der Turbinenschaufelzustand in Ansprechen auf ein Kraftmaschinen-Solldrehmoment, einen Gegendruck der Abgasanlage und ein Kompressordruckverhältnis eingestellt. Das Verfahren 800 geht zum Ausgang weiter, nachdem die Fläche der Turbinenschaufeln eingestellt worden ist.
  • Folglich stellt das Verfahren nach den 8 und 9 ein Kraftmaschinen-Steuerverfahren bereit, das Folgendes umfasst: Einstellen einer Schaufelposition eines Turboladers in Ansprechen auf Anforderungen zum Stoppen und Starten der Kraftmaschine, um den Abgasgegendruck der Kraftmaschine zu vergrößern; und Einstellen der Schaufelposition des Turboladers, um den Abgasgegendruck der Kraftmaschine zu verringern, nach dem Einstellen der Schaufelposition des Turboladers, um den Abgasgegendruck der Kraftmaschine während des Stoppens der Kraftmaschine zu vergrößern. Das Kraftmaschinen-Steuerverfahren enthält Folgendes: das Stoppen der Kraftmaschine enthält die Drehung der Kraftmaschine während des Stoppens der Kraftmaschine. Das Kraftmaschinen-Steuerverfahren umfasst ferner das Einstellen der Schaufelposition in Ansprechen auf die Kraftmaschinendrehzahl während des Hochfahrens der Kraftmaschine.
  • In einem weiteren Beispiel umfasst das Kraftmaschinen-Steuerverfahren ferner das Vergrößern eines negativen Drehmoments einer elektrischen Maschine, die mit dem Turbolader in Verbindung steht, während des Stoppens der Kraftmaschine und des Startens der Kraftmaschine. Das Kraftmaschinen-Steuerverfahren umfasst ferner das Einstellen der Schaufelposition, um die Turbinenschaufeln des Turboladers während einer Bedingung des Änderns der Absicht des Fahrers während des Stoppens der Kraftmaschine wenigstens teilweise zu öffnen. Das Kraftmaschinen-Steuerverfahren umfasst ferner das Einstellen der Schaufelposition während des Startens der Kraftmaschine in Ansprechen auf eine Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung während des Hochfahrens der Kraftmaschine.
  • Wie durch einen Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkannt wird, kann das in den 8 und 9 beschriebene Verfahren eine oder mehrere aus irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie z. B. ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, repräsentieren. Als solches können die veranschaulichten verschiedenen Schritte oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden, oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die hier beschriebenen Aufgaben, Merkmale und Vorteile zu erreichen, sondern sie ist für die Leichtigkeit der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Obwohl es nicht explizit veranschaulicht ist, erkennt ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, dass einer oder mehrere der veranschaulichten Schritte oder Funktionen in Abhängigkeit von der verwendeten besonderen Strategie wiederholt ausgeführt werden können.
  • Dies beschließt die Beschreibung. Den Fachleuten auf dem Gebiet würden beim Lesen der Beschreibung viele Änderungen und Modifikationen klar werden, ohne vom Erfindungsgedanken und Umfang der Beschreibung abzuweichen. Die vorliegende Beschreibung könnten z. B. Einzylinder-, I2-, I3-, I4-, I5-, V6-, V8-, V10-, V12- und V16-Kraftmaschinen, die mit Erdgas, Benzin, Diesel oder alternativen Kraftstoffkonfigurationen arbeiten, vorteilhaft verwenden. ZEICHENERKLÄRUNG FIG. 8:
    ANFANG
    802 BESTIMME DIE BETRIEBSBEDINGUNGEN
    803 STARTEN ODER STOPPEN DER KRAFTMASCHINE?
    NEIN
    804 ELEKTRISCH UNTERSTÜTZTE TURBINE?
    815 STARTEN DER KRAFTMASCHINE?
    816 VERGRÖSSERE NACH DEM LUFTANSAUGEN IN DEN LETZTEN VERBRENNENDEN ZYLINDER DAS SCHLIESSEN DER TURBINENSCHAUFELN, UM DEN ABGASGEGENDRUCK ZU VERGRÖSSERN
    817 ÄNDERT DIE BEDIENUNGSPERSON IHRE ABSICHT?
    818 IST DIE KRAFTMASCHINE GESTOPPT?
    819 VERGRÖSSERE DIE ÖFFNUNG DER TURBINENSCHAUFELN, UM DEN ABGASGEGENDRUCK ZU VERRINGERN
    820 IST DIE KRAFTMASCHINEN- DREHMOMENTANFORDERUNG GRÖSSER ALS EIN SCHWELLENWERT?
    821 STELLE DEN TURBOLADER-SCHAUFELZUSTAND IN ANSPRECHEN AUF DIE KRAFTMASCHINEN- DREHZAHLANFORDERUNG EIN
    822 VERGRÖSSERE DAS SCHLIESSEN DER TURBINENSCHAUFELN, UM DEN ABGASGEGENDRUCK ZU VERGRÖSSERN
    823 STELLE IN ANSPRECHEN AUF DIE KRAFTMASCHINENDREHZAHL DIE TURBINENSCHAUFELPOSITION WÄHREND DES HOCHFAHRENS EIN
    824 IST DIE KRAFTMASCHINE GESTARTET WORDEN UND SIND DIE STARTBEDINGUNGEN ERFÜLLT?
    825 ELEKTRISCH UNTERSTÜTZTE TURBINE?
    826 STELLE DEN TURBOLADER-SCHAUFELZUSTAND UND DEN MOTOR IN ANSPRECHEN AUF DIE BETRIEBSBEDINGUNGEN EIN
    827 STELLE DEN TURBOLADER-SCHAUFELZUSTAND IN ANSPRECHEN AUF DIE BETRIEBSBEDINGUNGEN EIN
    FIG. 9:
    805 STARTEN DER KRAFTMASCHINE?
    NEIN
    806 VERGRÖSSERE NACH DEM LUFTANSAUGEN IN DEN LETZTEN VERBRENNENDEN ZYLINDER DAS SCHLIESSEN DER TURBINENSCHAUFELN UND DAS ANGEWENDETE TURBINENWELLENDREHMOMENT, UM DEN ABGASGEGENDRUCK ZU VERGRÖSSERN
    807 ÄNDERT DIE BEDIENUNGSPERSON IHRE ABSICHT?
    808 IST DIE KRAFTMASCHINE GESTOPPT?
    809 VERGRÖSSERE DIE ÖFFNUNG DER TURBINENSCHAUFELN UND DAS ANGEWENDETE TURBINENWELLENDREHMOMENT, UM DEN ABGASGEGENDRUCK ZU VERRINGERN
    810 IST DIE KRAFTMASCHINEN- DREHMOMENTANFORDERUNG GRÖSSER ALS EIN SCHWELLENWERT?
    811 STELLE DEN TURBOLADER-SCHAUFELZUSTAND UND DAS ANGEWENDETE TURBINENWELLENDREHMOMENT IN ANSPRECHEN AUF DIE KRAFTMASCHINEN- DREHZAHLANFORDERUNG EIN
    812 VERGRÖSSERE DAS SCHLIESSEN DER TURBINENSCHAUFELN UND DAS ANGEWENDETE TURBINENWELLENDREHMOMENT, UM DEN ABGASGEGENDRUCK ZU VERGRÖSSERN
    813 STELLE IN ANSPRECHEN AUF DIE KRAFTMASCHINENDREHZAHL DIE TURBINENSCHAUFELPOSITION UND DAS ANGEWENDETE TURBINENWELLENDREHMOMENT WÄHREND DES HOCHFAHRENS EIN
    814 IST DIE KRAFTMASCHINE GESTARTET WORDEN UND SIND DIE STARTBEDINGUNGEN ERFÜLLT?

Claims (7)

  1. Kraftmaschinensystem, das Folgendes umfasst: eine Kraftmaschine; einen Turbolader, der an die Kraftmaschine gekoppelt ist, wobei der Turbolader einstellbare Turbinenschaufeln enthält; und einen Controller, der dauerhafte Anweisungen enthält, um eine Turbinenschaufelposition in Ansprechen auf eine Anforderung, die Kraftmaschine zu stoppen, einzustellen, wobei die Turbinenschaufelposition eingestellt wird, um einen Abgasgegendruck der Kraftmaschine zu vergrößern.
  2. Kraftmaschinensystem nach Anspruch 1, wobei die Turbinenschaufelposition eingestellt wird, um den Abgasgegendruck der Kraftmaschine zu einem Zeitpunkt, bevor ein letzter Zylinder, der ein Luft-Kraftstoff-Gemisch vor dem Stoppen der Kraftmaschine verbrennt, eine Menge Luft ansaugt, die nach der Anforderung, die Kraftmaschine zu stoppen, an der Verbrennung teilnimmt, um weniger als einen Schwellenbetrag zu vergrößern.
  3. Kraftmaschinensystem nach Anspruch 1, wobei die Turbinenschaufelposition zu einem Zeitpunkt eingestellt wird, nachdem ein letzter Zylinder, der ein Luft-Kraftstoff-Gemisch vor dem Stoppen der Kraftmaschine verbrennt, eine Menge Luft ansaugt.
  4. Kraftmaschinensystem nach Anspruch 1, das ferner das wenigstens teilweise Öffnen der einstellbaren Turbinenschaufeln umfasst, nachdem der Abgasgegendruck der Kraftmaschine vergrößert worden ist.
  5. Kraftmaschinensystem nach Anspruch 4, wobei das wenigstens teilweise Öffnen der einstellbaren Turbinenschaufeln in Ansprechen auf eine Bedingung des Änderns der Absicht der Bedienungsperson stattfindet.
  6. Kraftmaschinensystem nach Anspruch 4, wobei das wenigstens teilweise Öffnen der einstellbaren Turbinenschaufeln mit dem Zeitraum des Stoppens der Kraftmaschine in Beziehung steht.
  7. Kraftmaschinensystem nach Anspruch 1, das ferner eine Turboladerturbinendrehmoment-Einstellvorrichtung und zusätzliche Anweisungen, um ein auf den Turbolader angewendetes negatives Drehmoment durch die Turboladerturbinendrehmoment-Einstellvorrichtung zu vergrößern, umfasst.
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