DE102014110295A1 - Optimierung eines stationären Zustands und von Hybridübergängen bei einer Dieselkraftmaschine - Google Patents

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Christopher E. Whitney
Luca Scavone
Anthony H. Heap
Cornelius Heisler
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GM Global Technology Operations LLC
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Abstract

Ein Verfahren zum Auswählen eines Kraftmaschinen-Arbeitspunkts in einem Antriebsstrangsystem mit mehreren Modi umfasst, dass ein gewünschtes Achsendrehmoment basierend auf einer Drehmomentanforderung eines Bedieners und einer Fahrzeuggeschwindigkeit überwacht wird. Für jeden verfügbaren Verbrennungsmodus der Dieselkraftmaschine werden ein Kraftmaschinen-Drehmomentbereich und ein Kraftmaschinen-Drehzahlbereich empfangen und mehrere Kraftstoffverluste sowie mehrere Emissionsverluste abgerufen, wobei jeder der Kraftstoff- und Emissionsverluste jeweiligen mehrerer Kraftmaschinen-Arbeitspunkte innerhalb des Kraftmaschinen-Drehmomentbereichs und des Kraftmaschinen-Drehzahlbereichs entspricht. Die jeweiligen Kraftstoff- und Emissionsverluste werden an jedem mehrerer möglicher Kraftmaschinen-Arbeitspunkte mit dem Kraftmaschinen-Drehmomentbereich und dem Kraftmaschinen-Drehzahlbereich der verfügbaren Verbrennungsmodi verglichen. Ein gewünschter Kraftmaschinen-Arbeitspunkt in einem der verfügbaren Verbrennungsmodi wird ausgewählt, welcher einem der möglichen Kraftmaschinen-Arbeitspunkte entspricht, der basierend auf den verglichenen jeweiligen Kraftstoff- und Emissionsverlusten einen geringsten Leistungsverlust aufweist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung betrifft eine Dieselkraftmaschine, der in einem Hybrid-Antriebsstrangsystem verwendet wird.
  • HINTERGRUND
  • Die Angaben in diesem Abschnitt stellen nur Hintergrundinformationen bezogen auf die vorliegende Offenbarung dar. Dementsprechend sollen solche Angaben keine Berechtigung als Stand der Technik darstellen.
  • Ein Antriebsstrang umfasst eine Drehmomenterzeugungseinrichtung, die einem rotierenden Element ein Drehmoment zuführt. Ein Hybridantriebsstrang verwendet zumindest zwei Drehmomenterzeugungseinrichtungen, beispielsweise eine Brennkraftmaschine und eine oder mehrere elektrische Maschinen. Ein Hybridgetriebe wird verwendet und ist ausgebildet, um ein Drehmoment über verschiedene Zahnradelemente selektiv zu empfangen und zu übertragen und um Übersetzungszustände zu verändern, um eine Beziehung zwischen einer Rotationseingabe in das Getriebe und einer Rotationsausgabe des Getriebes herzustellen.
  • Es ist bekannt, Dieselbrennkraftmaschinen aufgrund ihrer Fähigkeit zu verwenden, ein gewünschtes Drehmoment unter Verwendung von Luft-Kraftstoffverhältnissen zu erzeugen, die überstöchiometrisch sind. Obgleich die mageren Luft-Kraftstoffverhältnisse im Vergleich zu Benzinkraftmaschinen eine verbesserte Kraftstoffwirtschaftlichkeit schaffen, wird die Emissionseffizienz aufgrund von erhöhten Niveaus an NOx und Kohlenwasserstoffen verringert, die von der Dieselkraftmaschine ausgegeben werden. Wenn die Dieselkraftmaschine zum Erreichen der größten Kraftstoffeffizienz optimiert ist, können dementsprechend erhöhte Emissionsniveaus die Folge sein. Zusätzlich kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit indirekt verringert werden, wenn Nachbehandlungssysteme eine häufige Reinigung und Regeneration erfordern.
  • Es ist bekannt, die Auswirkungen von Emissionen in Dieselkraftmaschinen zu optimieren, indem ein optimales oder gewünschtes Luft-Kraftstoffverhältnis aufrecht erhalten wird. Da eine eingespritzte Kraftstoffmasse zum Erreichen eines gewünschten Achsendrehmoments, das durch einen Bediener eines Fahrzeugs angefordert wird, eingestellt wird, muss die Einlassluftmasse angepasst werden, um das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis für einen speziellen Kraftmaschinen-Arbeitspunkt aufrecht zu erhalten. Ein Nachteil des Aufrechterhaltens des gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses zum Erfüllen von Emissionsstandards ist, dass die Fahrbarkeit aufgrund einer Zeitverzögerung beeinträchtigt sein kann, welche mit dem Einstellen der Einlassluftmasse durch Verzögerungen beim Einstellen von Niveaus einer Abgasrückführung, einer Turboaufladung und/oder einer Drosselöffnung verbunden ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Verfahren zum Auswählen eines Kraftmaschinen-Arbeitspunkts in einem Antriebsstrangsystem mit mehreren Modi umfasst, dass ein gewünschtes Achsendrehmoment basierend auf einer Drehmomentanforderung eines Bedieners und einer Fahrzeuggeschwindigkeit überwacht wird. Für jeden verfügbaren Verbrennungsmodus der Dieselkraftmaschine werden ein Kraftmaschinen-Drehmomentbereich und ein Kraftmaschinen-Drehzahlbereich empfangen und mehrere Kraftstoffverluste sowie mehrere Emissionsverluste abgerufen, wobei jeder der Kraftstoff- und Emissionsverluste jeweiligen mehrerer Kraftmaschinen-Arbeitspunkte innerhalb des Kraftmaschinen-Drehmomentbereichs und des Kraftmaschinen-Drehzahlbereichs entspricht. Die jeweiligen Kraftstoff- und Emissionsverluste werden an jedem mehrerer möglicher Kraftmaschinen-Arbeitspunkte mit dem Kraftmaschinen-Drehmomentbereich und dem Kraftmaschinen-Drehzahlbereich der verfügbaren Verbrennungsmodi verglichen. Ein gewünschter Kraftmaschinen-Arbeitspunkt in einem der verfügbaren Verbrennungsmodi wird ausgewählt, welcher einem der möglichen Kraftmaschinen-Arbeitspunkte entspricht, der basierend auf den verglichenen jeweiligen Kraftstoff- und Emissionsverlusten einen geringsten Leistungsverlust aufweist.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, von denen:
  • 1 ein Antriebsstrangsystem mit mehreren Modi gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt, welches eine leistungsverzweigte Konfiguration mit einer Dieselkraftmaschine, einer oder mehreren Drehmomentmaschinen ohne Verbrennung, einer Getriebeeinrichtung, einer Energiespeichereinrichtung, einem Endantrieb und einem Controller verwendet;
  • 2 ein beispielhaftes Diagramm der Kraftstoffeffizienz über dem Luft-Kraftstoffverhältnis in einer Dieselkraftmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
  • 3 beispielhafte Diagramme optimaler Lambdawerte für eine Dieselkraftmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt, welche in einem beispielhaften ersten und zweiten Verbrennungsmodus arbeitet;
  • 4 ein Diagramm darstellt, das Abwägungen beim Erhöhen und Verringern von Lambdawerten bezüglich eines optimalen Lambdawerts gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
  • 5 beispielhafte Diagramme von Werten des spezifischen Kraftstoffverbrauchs für eine Dieselkraftmaschine, die in einem beispielhaften ersten und einem beispielhaften zweiten Verbrennungsmodus arbeitet, gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
  • 6 beispielhafte Diagramme von NOx-Emissionswerten nach der Verbrennung für die Dieselkraftmaschine, die in dem beispielhaften ersten und dem beispielhaften zweiten Verbrennungsmodus von 5 arbeitet, gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
  • 7 beispielhafte Diagramme von Kohlenwasserstoff-Emissionswerten (HC-Emissionswerten) nach der Verbrennung für die Dieselkraftmaschine, die in dem beispielhaften ersten und zweiten Verbrennungsmodus von 5 und 6 arbeitet, gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
  • 8 ein Diagramm eines beispielhaften ersten, zweiten und dritten Diesel-Verbrennungsmodus gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
  • 9 den Controller von 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt, welcher eine Kommunikation zwischen einem Kraftmaschinen-Steuermodul und einem Überwachungs-Hybridsteuerumodul zum Auswählen eines gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkts während stationärer Zustände und zum Ermitteln einer momentanen Drehmomentanforderung während Übergangszuständen umfasst;
  • 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung ein nicht einschränkendes Beispiel eines Diagramms während eines Antippens eines Bedieners darstellt, wobei ein momentanes Kraftmaschinendrehmoment angefordert wird und die Dieselkraftmaschine derart optimiert wird, dass die eingespritzte Kraftstoffmasse zum Erreichen des momentanen Kraftmaschinendrehmoments bei einem gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnis gesteuert wird; und
  • 11 ein Flussdiagramm zum Auswählen eines gewünschten Kraftmaschinen-Betriebspunkts während stationärer Zustände und zum Ermitteln einer momentanen Drehmomentanforderung während Übergangszuständen gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Nun auf die Zeichnungen Bezug nehmend, in denen das Gezeigte lediglich zur Darstellung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht zur Einschränkung derselben dient, zeigt 1 ein Antriebsstrangsystem 100 mit mehreren Modi, das eine leistungsverzweigte Konfiguration verwendet und eine Dieselkraftmaschine 10, eine oder mehrere Drehmomentmaschine(n) 40 ohne Verbrennung, eine Getriebeeinrichtung 20, ein Leistungssystem 80 ohne Verbrennung, einen Endantrieb 90 und einen Controller 5 umfasst. Das Getriebe 20 koppelt mechanisch an die Dieselkraftmaschine 10, die Drehmomentmaschine(n) 40 und den Endantrieb 90 an. Gemäß einer Ausführungsform ist bzw. sind die Drehmomentmaschine(n) elektrische Maschinen, die in der Lage sind, als Motoren und Generatoren zu wirken, und das Leistungssystem 80 ohne Verbrennung ist ein elektrisches Hochspannungssystem. Alternative Leistungssysteme ohne Verbrennung können mit einer ähnlichen Wirkung verwendet werden, wobei solche Leistungssysteme ohne Verbrennung beispielsweise pneumatische Leistungssysteme, hydraulische Leistungssysteme und mechanische Leistungssysteme umfassen. 1 zeigt alternative Anordnungen für das Antriebsstrangsystem 100, welches die Dieselkraftmaschine 10 und die Drehmomentmaschine(n) 40 als Antriebseinrichtungen verwendet, wobei die Dieselkraftmaschine 10 und die Drehmomentmaschine(n) 40 ausgebildet sind, um ein Drehmoment auf ein einzelnes Ausgangselement 18 zu übertragen, um dem Endantrieb 90 ein Traktionsdrehmoment zuzuführen, einschließlich einer Achse bzw. Achsen, die mit primären Antriebsrädern 92 und/oder sekundären Antriebsrädern 94 gekoppelt sind. Die Drehmomentmaschine(n) ohne Verbrennung umfasst bzw. umfassen eine oder mehrere elektrische Maschinen 41, 43, 47 und 49. Der Endantrieb 90 umfasst die primären Antriebsräder 92, die mittels eines Differentialgetriebes oder eines Hinterachsgetriebes mit einer anderen geeigneten Einrichtung an ein Ausgangselement des Getriebes 20 gekoppelt sind, um das Traktionsdrehmoment zu erzeugen. Der Endantrieb umfasst die sekundären Antriebsräder 94, die mit einer der Drehmomentmaschine(n) 40 gekoppelt sein können, um ein Traktionsdrehmoment zu erzeugen.
  • Die Dieselkraftmaschine 10, eine Kraftmaschine mit Kompressionszündung, weist mehrere Zylinder auf, die in mehreren Verbrennungsmodi betreibbar sind, um ein Drehmoment über das einzelne Ausgangselement 16 auf die Getriebeeinrichtung 20 zu übertragen. Eine Abgasströmung aufgrund eines Verbrennungsereignisses tritt in ein Abgasnachbehandlungssystem 11 ein. Das Abgasnachbehandlungssystem 11 kann eine beliebige Kombination eines Diesel-Oxidationskatalysators (DOC), einer Mager-NOx-Einschlusseinrichtung (LNT-Einrichtung), einer Dieselpartikelfiltereinrichtung (DPF-Einrichtung) und einer Einrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR-Einrichtung) umfassen. Ein Drehzahl-Last-Arbeitspunkt der Dieselkraftmaschine 10 kann durch Aktuatoren gesteuert werden, um Verbrennungsparameter in den mehreren Verbrennungsmodi zu steuern, die eine Einlass-Luftmassenströmung (d. h. eine Einlassluftmasse) einschließlich einer Turboaufladung, eine Drosselöffnung, eine Kraftstoffmasse und eine Zeiteinstellung einer Einspritzung, eine Funkenunterstützung, eine Abgasrückführung (AGR) sowie eine Zeiteinstellung und eine Phaseneinstellung von Einlass- und/oder Auslassventilen umfassen. Die Drehmomentmaschine(n) 40, die eine oder mehrere elektrische Maschinen 41, 43, 47 und 49 umfasst bzw. umfassen, umfasst bzw. umfassen vorzugsweise elektrische Mehrphasen-Wechselstrommaschinen, die jeweils einen Stator und einen Rotor aufweisen, welche elektrische Energie verwenden, um ein Drehmoment zu erzeugen und auf dieses zu reagieren. Die Dieselkraftmaschine 10 koppelt mechanisch vorzugsweise mittels einer Schnittstelleneinrichtung 25, die ein Drehmomentwandler oder eine Kupplungseinrichtung sein kann, an die Getriebeeinrichtung 20 an.
  • Die Getriebeeinrichtung 20 umfasst ein oder mehrere Differentiale, eine oder mehrere Wellen, einen oder mehrere Riemen, eine oder mehrere Kupplungen und andere Elemente, um ein Drehmoment zwischen dem einzelnen Eingangselement 16 und dem einzelnen Ausgangselement 18 zu übertragen. Die Getriebeeinrichtung 20 wird hierin als ein passive Getriebe bezeichnet, da sie keine internen Einrichtungen aufweist, die ein Antriebsdrehmoment erzeugen, wie beispielsweise elektrische Maschinen. Gemäß einer Ausführungsform ist die Getriebeeinrichtung 20 eine mechanische Einrichtung mit festem Verhältnis, die das Eingangs- bzw. das Ausgangselement 16, 18 und Differentiale 22 und 25 aufweist, die ausgebildet sind, um ein Drehmoment zwischen der Dieselkraftmaschine 10, der bzw. den Drehmomentmaschine(n) 40 und dem Endantrieb 90 in einem mehrerer Zustände mit fester Übersetzung zu übertragen. Daher ist bzw. sind ein Drehmoment bzw. mehrere Drehmomente drehend entweder mit dem Eingangselement oder mit dem Ausgangselement zur Drehmomentübertragung gekoppelt. Jeder Zustand mit fester Übersetzung weist ein Verhältnis einer Getriebeeingangsdrehzahl zu einer Getriebeausgangsdrehzahl auf. Feste Übersetzungsverhältnisse weisen allmähliche gestufte Zunahmen von einem relativ kleinen Wert bis zu einem großen Wert mit einem Zustand mit zunehmender Übersetzung von einem niedrigen Gang bis zu einem hohen Gang auf, einschließlich eines Schnellgangzustands, bei dem die Getriebeausgangsdrehzahl größer als die Getriebeeingangsdrehzahl ist. Die Getriebeeinrichtung 20 kann als ein Automatikgetriebe ausgebildet sein, um automatisch zwischen Zuständen mit festem Übersetzungsverhältnis unter Verwendung eines vorbestimmten Steuerschemas umzuschalten. Alternativ kann das passive Getriebe 20 als ein Handschaltgetriebe ausgebildet sein, um in Ansprechen auf eine von einem Bediener ausgelöste Schaltanforderung, die eine Betätigung eines Schalthebels und eines Kupplungspedals umfassen kann, zwischen Zuständen mit festem Übersetzungsverhältnis manuell umzuschalten. Alternativ kann die Getriebeeinrichtung 20 als ein kontinuierlich variables Getriebe ausgebildet sein, das ein einzelnes Eingangselement und ein einzelnes Ausgangselement aufweist, das ein Drehmoment zwischen der Kraftmaschine 10, der bzw. den Drehmomentmaschine(n) 40 und dem Endantrieb 90 mit einem kontinuierlich variablen Verhältnis überträgt, das steuerbar ist.
  • Wenn das Antriebsstrangsystem 100 eine erste elektrische Maschine P1 41 verwendet, koppelt diese an eine Kurbelwelle der Dieselkraftmaschine 10 an und dreht sich mit dieser. Die mechanische Kopplung kann eine Riemenantriebskopplung (BAS) oder eine direkte Antriebskopplung (FAS) umfassen. Wenn das Antriebsstrangsystem 100 eine zweite elektrische Maschine P2 43 verwendet, koppelt diese mechanisch an ein Eingangselement des Getriebes 20 an und dreht sich mit diesem, was eine Kopplung mit einem Zahnradelement eines Differentialgetriebes von diesem umfasst. Wenn das Antriebsstrangsystem 100 eine dritte elektrische Maschine P3 47 verwendet, koppelt diese mechanisch an das Ausgangselement des Getriebes 20 und dreht sich mit diesem, was eine Kopplung mit einem Zahnradelement eines Differentialgetriebes von diesem umfasst. Wenn die Getriebeeinrichtung eine vierte elektrische Maschine P4 49 umfasst, koppelt diese mechanisch an die sekundären Antriebsräder 94 an und dreht sich mit diesen.
  • Das Antriebsstrangsystem 100 kann eine einzelne der elektrischen Maschinen 41, 43, 47 und 49 verwenden. Gemäß einer Ausführungsform wird die elektrische Maschine P1 41 verwendet. Das Antriebsstrangsystem 100 kann Kombinationen der Drehmomentmaschine(n) 40 verwenden, d. h. Kombinationen der elektrischen Maschinen 41, 43, 47 und 49. Gemäß einer Ausführungsform wird die erste elektrische Maschine P1 41 in Kombination mit der zweiten elektrischen Maschine P2 43 verwendet. Bei einer anderen Ausführungsform wird die erste elektrische Maschine P1 41 in Kombination mit der dritten elektrischen Maschine P4 49 verwendet. Andere geeignete Kombinationen können verwendet werden.
  • Das elektrische Hochspannungssystem 80 umfasst eine elektrische Energiespeichereinrichtung (ESD), die mit einem Gleichrichter/Wechselrichter-Modul über einen Hochspannungsbus elektrisch gekoppelt ist. Das Gleichrichter/Wechselrichter-Modul überträgt elektrische Leistung zwischen der ESD und der bzw. den Drehmomentmaschine(n) 40 in Ansprechen auf Befehle vom Controller 5. Die ESD umfasst geeignete Einrichtungen zum Überwachen des elektrischen Leistungsflusses, welche Strom- und Spannungsüberwachungssysteme umfassen. Die ESD kann eine beliebige geeignete elektrische Hochspannungs-Energiespeichereinrichtung sein, beispielsweise eine Hochspannungsbatterie, und umfasst vorzugsweise ein Überwachungssystem, das ein Maß der elektrischen Leistung liefert, die dem Hochspannungsbus zugeführt wird und die Spannung und den elektrischen Strom umfasst.
  • Die ESD koppelt an das Gleichrichter/Wechselrichter-Modul mittels des Hochspannungsbusses an, der vorzugsweise einen Schutzschalter umfasst, der den Fluss des elektrischen Stroms zwischen der ESD und dem Gleichrichter/Wechselrichter-Modul zulässt oder verhindert. Das Gleichrichter/Wechselrichter-Modul umfasst vorzugsweise Leistungsgleichrichter/Leistungswechselrichter und jeweilige Motorsteuermodule, die ausgebildet sind, um Drehmomentbefehle und Gleichrichter/Wechselrichter-Steuerzustände von diesen zu empfangen, um eine Antriebs- oder Regenerationsfunktionalität für einen Motor bereitzustellen, um die Motordrehmomentbefehle zu erfüllen. Die Leistungsgleichrichter/Leistungswechselrichter umfassen komplementäre Mehrphasen-Leistungselektronikeinrichtungen, und jeder umfasst mehrere Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode zum Umwandeln einer Gleichstromleistung von der ESD in eine Wechselstromleistung zum Antreiben einer der Drehmomentmaschine(n) 40, indem bei hohen Frequenzen geschaltet wird. Die Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode bilden eine Schaltmodus-Leistungsversorgung, die ausgebildet ist, um Steuerbefehle zu empfangen. Jede Phase jeder der elektrischen Mehrphasen-Maschinen weist ein Paar Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode auf. Die Dreiphasen-Gleichrichter/Wechselrichter empfangen eine elektrische Gleichstromleistung (elektrische DC-Leistung) über DC-Übertragungsleitungen und formen diese in eine Dreiphasen-Wechselstromleistung (Dreiphasen-AC-Leistung) um oder empfangen die Dreiphasen-AC-Leistung und führen eine elektrische DC-Leistung den DC-Übertragungsleitungen zu, wobei die Dreiphasen-AC-Leistung der bzw. den Drehmomentmaschine(n) 40 über die Leistungsgleichrichter/Leistungswechselrichter und entsprechende Motorsteuermodule in Ansprechen auf Motordrehmomentbefehle zugeführt wird oder von diesen empfangen wird. Der elektrische Strom wird über den Hochspannungsbus übertragen, um die ESD zu laden und entladen.
  • Der Controller 5 ist signaltechnisch und funktional über eine Kommunikationsverbindung 12 mit verschiedenen Aktuatoren und Sensoren in dem Antriebsstrangsystem verbunden, um den Betrieb des Antriebsstrangsystems 100 zu überwachen und zu steuern, was das Zusammensetzen von Informationen und Eingaben und das Ausführen von Routinen zum Steuern der Aktuatoren umfasst, um Steuerziele zu erreichen, die auf die Emissionen, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit, das Leistungsverhalten, die Fahrbarkeit und den Schutz der Hardware bezogen sind, einschließlich der Batterien der ESD und der Drehmomentmaschine(n) 40. Der Controller 5 ist eine Teilmenge einer gesamten Fahrzeugsteuerarchitektur und schafft ein abgestimmtes Steuersystem des Antriebsstrangsystems 100. Eine Benutzerschnittstelle 13 ist vorzugsweise signaltechnisch mit mehreren Einrichtungen verbunden, durch die ein Fahrzeugbediener den Betrieb des Antriebsstrangsystems 100 leitet und befiehlt. Die Befehle umfassen vorzugsweise einen Gaspedalbefehl 112, einen Bremspedalbefehl 113, einen Getriebebereichsbefehl 114, einen Tempomat-Fahrzeuggeschwindigkeitsbefehl 115 und einen Kupplungspedalbefehl 116, wenn die Getriebeeinrichtung 20 als ein Handschaltgetriebe ausgebildet ist. Der Getriebebereichsbefehl 114 kann eine diskrete Anzahl von durch den Bediener auswählbaren Positionen (PRNDL) umfassen. Die Benutzerschnittstelle 13 kann eine einzelne Schnittstelleneinrichtung umfassen, wie es gezeigt ist, oder sie kann alternativ mehrere Benutzerschnittstelleneinrichtungen umfassen, die mit den einzelnen Steuermodulen direkt verbunden sind. Bedienereingaben umfassen vorzugsweise eine Ausgangsdrehmomentanforderung, die mittels des Gaspedalbefehls 112, des Bremspedalbefehls 113 und des Tempomat-Fahrzeuggeschwindigkeitsbefehls 115 ermittelt wird, und einen ausgewählten Getriebebereich, der mittels des Getriebebereichsbefehls 114 ermittelt wird.
  • Der Controller 5 umfasst vorzugsweise ein verteiltes Steuermodulsystem, das einzelne Steuermodule aufweist, die ein Überwachungs-Hybridsteuermodul (Überwachungs-HCP), ein Getriebesteuermodul (TCM) und ein Kraftmaschinen-Steuermodul (ECM) umfassen. Das elektrische Hochspannungssystem 80 umfasst ein Batteriepackungs-Steuermodul, das mit der ESD und dem Gleichrichter/Wechselrichter-Modul gekoppelt ist. Die zuvor erwähnten Steuermodule kom munizieren mit anderen Steuermodulen, Sensoren und Aktuatoren über die Kommunikationsverbindung 12, die strukturierte Kommunikationen zwischen den verschiedenen Steuermodulen bewirkt. Das spezifische Kommunikationsprotokoll ist anwendungsspezifisch. Die Kommunikationsverbindung 12 und geeignete Protokolle sorgen für einen robusten Datenaustausch und eine Mehrfach-Steuermodulschnittstellenbehandlung zwischen den zuvor erwähnten Steuermodulen und anderen Steuermodulen, die Funktionalitäten bereitstellen, welche beispielsweise ein Antiblockiersystem, eine Traktionssteuerung und die Fahrzeugstabilität umfassen. Mehrere Kommunikationsbusse können verwendet werden, um die Kommunikationsgeschwindigkeit zu verbessern und ein gewisses Niveau an Signalredundanz und Signalintegrität bereitzustellen, und sie umfassen direkte Verbindungen sowie serielle periphere Schnittstellenbusse (SPI-Busse). Kommunikationen zwischen einzelnen Steuermodulen können auch unter Verwendung einer Drahtlosverbindung bewirkt werden, beispielsweise unter Verwendung eines kurzreichweitigen Drahtlos-Radiokommunikationsbusses. Einzelne Einrichtungen können auch direkt verbunden sein.
  • Steuermodul, Modul, Controller, Steuereinheit, Prozessor und ähnliche Ausdrücke bedeuten eine beliebige oder verschiedene Kombinationen eines anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises (ASIC) oder mehrerer anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreise, eines elektronischen Schaltkreises oder mehrerer elektronischer Schaltkreise, einer zentrale Verarbeitungseinheit oder mehrerer zentraler Verarbeitungseinheiten (vorzugsweise ein Mikroprozessor bzw. Mikroprozessoren) und eines zugeordneten Speichers und einer zugeordneten Archivierung (Festwertspeicher, programmierbarer Festwertspeicher, Arbeitsspeicher, Festplatte usw.), die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eines Schaltkreises der Schaltungslogik oder mehrerer Schaltkreise der Schaltungslogik, einer oder mehrerer Eingabe/Ausgabe-Schaltung(en) und -Einrichtungen, geeigneter Signalkonditionierungs- und Pufferschaltungen sowie anderer geeigneter Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
  • Software, Firmware, Programme, Anweisungen, Routinen, Code, Algorithmen und ähnliche Ausdrücke bedeuten beliebige durch einen Controller ausführbare Anweisungssätze, die Kalibrierungen und Nachschlagetabellen umfassen. Das Steuermodul weist einen Satz von Steuerroutinen auf, die ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen zu schaffen. Die Routinen werden vorzugsweise während voreingestellter Schleifenzyklen ausgeführt. Die Routinen werden beispielsweise von der zentralen Verarbeitungseinheit ausgeführt und dienen dazu, Eingaben von den Detektionseinrichtungen und anderen Steuermodulen im Netzwerk zu überwachen sowie Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb von Aktuatoren zu steuern. Die Schleifenzyklen können während des laufenden Kraftmaschinen- und Fahrzeugbetriebs in regelmäßigen Intervallen ausgeführt werden, beispielsweise jede 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden. Alternativ können die Routinen in Ansprechen auf ein Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
  • 2 stellt ein beispielhaftes Diagramm 200 der Kraftstoffeffizienz über Lambda gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Wie hierin verwendet, beschreibt der Begriff ”Lambda” ein Luft-Kraftstoffverhältnis, das für die Verbrennung in einer Dieselkraftmaschine verwendet wird. Lambdawerte größer als 1,0 sind überstöchiometrisch, und Lambdawerte kleiner als 1,0 sind unterstöchiometrisch. Das Diagramm 200 umfasst die Kraftstoffeffizienz entlang der vertikalen y-Achse und Lambda entlang der horizontalen x-Achse. Die Kraftstoffeffizienz ist ein Verhältnis von Energie/Drehmomentausgabe. Bei dem dargestellten Beispiel ist ein Kraftstoffeffizienzprofil 202 relativ flach, bis es einen Lambdawert von ungefähr 1,6 erreicht. Das Kraftstoffeffizienzprofil 202 beginnt für Lambdawerte kleiner als 1,6 abzunehmen. Mit anderen Worten nimmt die Kraftstoffeffizienz ab, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis für Lambdawerte kleiner als ungefähr 1,6 fetter wird. Wenn die Kraftstoffeffizienz abnimmt, werden unerwünschte Partikel erzeugt. Eine Rauchgrenze ist ebenso entlang des abnehmenden Kraftstoffeffizienzprofils 202 eingebunden. Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Rauchgrenze einen Lambdawert von ungefähr 1,1 umfassen. Es ist einzusehen, dass eine eingespritzte Kraftstoffmasse durch eingewünschtes Drehmoment und eine gewünschte Drehzahl, die von der Kraftmaschine ausgegeben werden (z. B. am gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkt), und durch den Verbrennungsmodus, in dem die Dieselkraftmaschine arbeitet, ermittelt wird. Eine Einlassluftmasse wird eingestellt, um einen optimalen Lambdawert basierend auf der ausgewählten eingespritzten Kraftstoffmasse zu erreichen, um die gewünschte Drehmomentausgabe der Dieselkraftmaschine zu erreichen. In dem dargestellten Beispiel können Lambdawerte größer als 1,6 als ein optimales Lambda zum Erreichen der besten Kraftstoffwirtschaftlichkeit ausgewählt werden.
  • 3 stellt beispielhafte Diagramme optimaler Lambdawerte für eine Dieselkraftmaschine, die in einem beispielhaften ersten und zweiten Verbrennungsmodus arbeitet, gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Der Begriff ”optimales Lambda” kann austauschbar als ein ”gewünschtes Lambda” bezeichnet werden. Das Diagramm 301 stellt optimale Lambdawerte bei mehreren Drehzahl-Lastpunkten dar, wenn die Dieselkraftmaschine in dem ersten Verbrennungsmodus arbeitet, und das Diagramm 302 stellt optimale Lambdawerte bei mehreren Drehzahl-Lastpunkten dar, wenn die Dieselkraftmaschine in dem zweiten Verbrennungsmodus arbeitet. In jedem der Diagramme 301 und 302 bezeichnet die horizontale x-Achse die Kraftmaschinendrehzahl (in RPM), und die vertikale y-Achse bezeichnet die Kraftmaschinenlast (in bar). Wie hierin verwendet, gibt der Begriff ”Kraftmaschinenlast (bar)” eine Kraftmaschinen-Drehmomentausgabe von der Kraftmaschine an. Bei dem dargestellten Beispiel zeigt jedes der Diagramme 301 und 302, dass Lambda bei höheren Lasten abnimmt, z. B. fetter wird, und sich einem Lambdawert von 1,1 bei einer maximalen Last annähert. Bei einer beispielhaften nicht einschränkenden Ausführungsform kann ein Lambdawert von 1,1 die Rauchgrenze für jeden des ersten und des zweiten Verbrennungsmodus in den Diagrammen 301 und 302 umfassen. Der Lambdawert der Rauchgrenze basiert auf der Kraftstoffmaschinenkonstruktion und kann einen beliebigen Wert umfassen, der niemals kleiner als 1,0 ist. Es versteht sich, dass während Übergangsbetriebsweisen, wenn beispielsweise ein Bediener ein Gaspedal antippt und dadurch ein momentanes Kraftmaschinendrehmoment anfordert sowie somit eine Erhöhung der eingespritzten Kraftstoffmasse, eine Zeitverzögerung in der Luftsteuerung auftritt, um den optimalen Lambdawert basierend auf der erhöhten eingespritzten Kraftstoffmasse zu erreichen. Daher forciert das Drehmoment, das für eine akzeptierbare Fahrbarkeit erforderlich ist, während Übergangsbetriebsweisen die Form eines momentanen Drehmoments schneller, als das Luftsystem reagieren wird. Dementsprechend kann der tatsächliche Lambdawert während Übergangsbetriebsweisen unter den optimalen Lambdawert fallen, wodurch die Emissionen und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit auf unerwünschte Weise beeinflusst werden. Die helleren Bereiche der Diagramme 301 und 302 geben eher gewünschte optimale Lambdawerte als die dunkleren Bereiche an. Beispielsweise sind optimale Lambdawerte kleiner als 2,0 eher wünschenswert als optimale Lambdawerte, die bei mindestens 2,0 liegen, wobei die helleren Bereiche der Diagramme 301 und 302 optimale Lambdawerte kleiner als 2,0 angeben und die dunkleren Bereiche der Diagramme 301 und 302 optimale Lambdawerte von mindestens 2,0 angeben. Je höher der optimale Lambdawert ist, umso weniger wünschenswert ist er bei einigen Ausführungsformen vom Standpunkt der Emissionen und der Kraftstoffeffizienz aus.
  • 4 stellt ein Diagramm 400 dar, das Abwägungen, bei denen Lambdawerte von einem optimalen Lambdawert aus erhöht und verringert werden, gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt. Allgemein führt eine Verringerung einer eingespritzten Kraftstoffmasse von dem optimalen Lambdawert zu erhöhten NOx-Emissionen, z. B. zu einer verringerten Emissionseffizienz, und eine Erhöhung der eingespritzten Kraftstoffmasse von dem optimalen Lambdawert führt zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch, z. B. zu einer verringerten Kraftstoffeffizienz, und zu einer erhöhten Partikelemission. Die horizontale x-Achse umfasst den optimalen Lambdawert am Ursprung, wobei die Lambdawerte vom optimalen Lambdawert am Ursprung nach rechts zunehmen (z. B. magerer werden) und wobei die Lambdawerte vom optimalen Lambdawert am Ursprung nach links abnehmen (z. B. fetter werden). Es ist einzusehen, dass dann, wenn Lambda zunimmt, weniger Drehmoment-Leistungsfähigkeit durch die Dieselkraftmaschine geliefert wird; und dass dann, wenn Lambda abnimmt, mehr Drehmoment-Leistungsfähigkeit durch die Dieselkraftmaschine geliefert wird. Die vertikale y-Achse bezeichnet allgemein einen jeweiligen Betrag für Werte von Partikeln, der Kraftstoffwirtschaftlichkeit und der NOx-Emissionen. Ein NOx-Emissionsprofil 402 nimmt allmählich zu, wenn Lambda zunimmt. Ein Partikelprofil 406 und ein CO2-Profil 404 nehmen allmählich ab, wenn Lambda zunimmt. Das CO2-Profil 404 kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit angeben. Wenn Lambda zunimmt, nehmen daher die NOx-Emissionen zu, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit nimmt zu und die Drehmoment-Leistungsfähigkeit nimmt ab. Wenn Lambda abnimmt, werden auf ähnliche Weise die NOx-Emissionen verringert, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit nimmt ab, und die Drehmoment-Leistungsfähigkeit nimmt zu. Daher nehmen die Partikel und CO2 zu und werden daher weniger wünschenswert, wenn Lambda abnimmt. Es ist einzusehen, dass Dieselkraftmaschinen derart optimiert werden müssen, dass die Verringerung der Auswirkungen auf die Emissionen oft eine höhere Priorität hat als die Verringerung der Auswirkungen auf den Kraftstoffverbrauch. Benzinkraftmaschinen erzeugen andererseits geringere Mengen schädlicher Emissionen, z. B. NOx und Kohlenwasserstoffe, als diejenigen von Dieselkraftmaschinen, und daher werden Benzinkraftmaschinen im Allgemeinen derart optimiert, dass die Auswirkungen auf den Kraftstoffverbrauch verringert werden.
  • Während stationärer Bedingungen ist es wichtig, dass die Dieselkraftmaschine derart optimiert wird, dass die Auswirkungen auf die Emissionen an den festgelegten Kraftmaschinen-Arbeitspunkten und nicht nur die Auswirkungen auf den Kraftstoffverbrauch an den festgelegten Kraftmaschinen-Arbeitspunkten in Betracht gezogen werden. Während Übergangsbetriebsweisen, beispielsweise bei einem Antippen des Bedieners zum Anfordern eines momentanen Kraftmaschinendrehmoments, ist es entscheidend, dass die Dieselkraftmaschine derart optimiert wird, dass die eingespritzte Kraftstoffmasse zum Erreichen des momentanen Kraftmaschinendrehmoments auf den optimalen Lambdawert gesteuert wird, wenn dies möglich ist.
  • 5 stellt beispielhafte Diagramme von Werten des spezifischen Kraftstoffverbrauchs (BSFC-Werte) für eine Dieselkraftmaschine, die in einem beispielhaften ersten und zweiten Verbrennungsmodus arbeitet, gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Wie hierin verwendet, ist der Begriff BSFC-Wert eine Menge an verbrauchten Kraftstoff und kann als ein ”Kraftstoffverlust” bezeichnet werden. Das Diagramm 501 stellt BSFC-Werte, z. B. Kraftstoffverluste, an mehreren Drehzahl-Lastpunkten dar, wenn die Dieselkraftmaschine in dem ersten Verbrennungsmodus arbeitet, und das Diagramm 502 stellt BSFC-Werte, z. B. Kraftstoffverluste, an mehreren Drehzahl-Lastpunkten dar, wenn die Dieselkraftmaschine in dem zweiten Verbrennungsmodus arbeitet. In jedem der Diagramme 501 und 502 bezeichnet die horizontale x-Achse die Kraftmaschinendrehzahl (in RPM), und die vertikale y-Achse bezeichnet die Kraftmaschinenlast (in bar). Wie hierin verwendet, gibt der Begriff ”Kraftmaschinenlast (bar)” eine Kraftmaschinen-Drehmomentausgabe von der Kraftmaschine an. Bei dem dargestellten Beispiel geben geringere BSFC-Werte eine bessere Kraftstoffeffizienz an, z. B. geringere Kraftstoffverluste, und höhere BSFC-Werte geben eine schlechtere Kraftstoffeffizienz an, z. B. höhere Kraftstoffverluste. Wie es dargestellt ist, weist die Dieselkraftmaschine große Bereiche (z. B. in der hellsten Schattierung) optimaler Kraftstoffeffizienz auf, z. B. mit BSFC-Werten kleiner als 240. Es ist einzusehen, dass die Bereiche mit dunklerer Schattierung eine schlechtere Kraftstoffeffizienz aufweisen, z. B. höhere BSFC-Werte. Beispielsweise umfasst der am dunkelsten schattierte Bereich BSFC-Werte größer als 300, und er nähert sich bei den niedrigsten Lasten 900. Der am zweitdunkelsten schattierte Bereich weist BSFC-Werte zwischen 240 und 300 auf. Unter Bezugname auf den Drehzahl-Lastpunkt bei 1750 RPM bei 6 bar in jedem der Diagramme 501 und 502 weist der erste Verbrennungsmodus von Diagramm 501 einen BSFC-Wert von 225 auf, und der zweite Verbrennungsmodus von Diagramm 502 weist einen BSFC-Wert von 230 auf. Folglich begünstigt die Abwägung bezüglich des Kraftstoffverlusts zwischen dem ersten und dem zweiten Verbrennungsmodus den ersten Verbrennungsmodus lediglich um ungefähr 2,00%. Wie nachstehend unter Bezugnahme auf 6 offensichtlich wird, weist der zweite Verbrennungsmodus eine erheblich bessere Emissionseffizienz als diejenige des ersten Verbrennungsmodus auf.
  • 6 stellt beispielhafte Diagramme von NOx-Emissionswerten nach der Verbrennung für die Dieselkraftmaschine, die in dem beispielhaften ersten und zweiten Verbrennungsmodus von 5 arbeitet, gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Wie hierin verwendet, kann der Begriff ”NOx-Emissionswert” einen ”Emissionsverlust” bezeichnen. Das Diagramm 601 stellt NOx-Emissionswerte, z. B. Emissionsverluste, an mehreren Drehzahl-Lastpunkten dar, wenn die Dieselkraftmaschine in dem ersten Verbrennungsmodus arbeitet, und das Diagramm 602 stellt NOx-Emissionswerte, z. B. Emissionsverluste, an mehreren Drehzahl-Lastpunkten dar, wenn die Dieselkraftmaschine in dem zweiten Verbrennungsmodus arbeitet. In jedem der Diagramme 601 und 602 bezeichnet die horizontale x-Achse die Kraftmaschinendrehzahl (in RPM), und die vertikale y-Achse bezeichnet die Kraftmaschinenlast (in bar). Wie hierin verwendet, gibt der Begriff ”Kraftmaschinenlast (bar)” eine Kraftmaschinen-Drehmomentausgabe von der Kraftmaschine an. In dem dargestellten Beispiel geben geringere NOx-Emissionswerte eine bessere NOx-Emissionseffizienz an, und höhere NOx-Emissionswerte geben eine schlechtere NOx-Emissionseffizienz an. Wie es dargestellt ist, weist die Dieselkraftmaschine größere Bereiche (z. B. mit hellerer Schattierung) optimaler NOx-Emissionseffizienz, z. B. mit NOx-Emissionswerten kleiner als 2,00, in dem zweiten Verbrennungsmodus von Diagramm 602 als in dem ersten Verbrennungsmodus von Diagramm 601 auf. Bei der nicht einschränkenden dargestellten Ausführungsform enthält der erste Verbrennungsmodus von Diagramm 601 keine optimalen Werte der NOx-Emissionseffizienz, wobei jeder Wert der NOx-Emissionseffizienz mindestens 5,0 beträgt. Unter Bezugnahme auf die Drehzahl-Lastpunkt bei 1750 RPM und 6 bar weist der erste Verbrennungsmodus von Diagramm 601 einen NOx-Emissionswert von 6,5 auf, und der zweite Verbrennungsmodus von Diagramm 602 weist einen NOx-Emissionswert von 0,4 auf. Folglich begünstigt die Abwägung des NOx-Emissionsverlustes zwischen dem ersten und dem zweiten Verbrennungsmodus den zweiten Verbrennungsmodus um ungefähr 1625%. Dementsprechend kann für einen Verlust von 2,00% in der Kraftstoffeffizienz die NOx-Emissionseffizienz um 1625% verbessert werden, wenn der zweite Verbrennungsmodus anstelle des ersten Verbrennungsmodus an dem Drehzahl-Lastpunkt bei 1750 RPM und 6 bar verwendet wird. Bei einer Ausführungsform würde der Drehzahl-Lastpunkt bei 1750 RPM und 6 bar als ein gewünschter Kraftmaschinen-Arbeitspunkt ausgewählt werden, und der zweite Verbrennungsmodus würde zum Betreiben der Dieselkraftmaschine ausgewählt werden. Wie nachstehend detaillierter diskutiert wird, kann der Hybridantriebsstrang 100 von 1 das Getriebe 20 und/oder eine oder mehrere der Drehmomentmaschinen 40 verwenden, um den gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkt derart zu beeinflussen, dass der Betrieb der Dieselkraftmaschine in diesem Verbrennungsmodus ausgeführt werden kann, wann immer dieser verfügbar ist.
  • 7 stellt beispielhafte Diagramme von Kohlenwasserstoff-Emissionswerten (HC-Emissionswerten) nach der Verbrennung für die Dieselkraftmaschine, die in dem beispielhaften ersten und zweiten Verbrennungsmodus von 5 und 6 arbeitet, gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Wie hierin verwendet, kann sich der Begriff ”HC-Emissionswert” auf einen ”Emissionsverlust” beziehen. Das Diagramm 701 stellt HC-Emissionswerte, z. B. Emissionsverluste, an mehreren Drehzahl-Lastpunkten dar, wenn die Dieselkraftmaschine in dem ersten Verbrennungsmodus arbeitet, und das Diagramm 702 stellt HC-Emissionswerte, z. B. Emissionsverluste, an mehreren Drehzahl-Lastpunkten dar, wenn die Dieselkraftmaschine in dem zweiten Verbrennungsmodus arbeitet. In jedem der Diagramme 701 und 702 bezeichnet die horizontale x-Achse die Kraftmaschinendrehzahl (in RPM), und die vertikale y-Achse bezeichnet die Kraftmaschinenlast (in bar). Wie hierin verwendet, gibt der Begriff ”Kraftmaschinenlast (bar)” eine Kraftmaschinen-Drehmomentausgabe von der Kraftmaschine an. Bei dem dargestellten Beispiel geben geringere HC-Emissionswerte eine bessere HC-Emissionseffizienz an, und höhere HC-Emissionswerte geben eine schlechtere HC-Emissionseffizienz an. Wie es dargestellt ist, besteht kein so großer Unterschied für die Werte der HC-Emissionseffizienz zwischen dem ersten und dem zweiten Verbrennungsmodus der Diagramme 701 und 702 wie für die Werte der NOx-Emissionseffizienz, wie sie bei der nicht einschränkenden Ausführungsform von 6 beschrieben sind. Dementsprechend sind die Kraftstoffeffizienz und die NOx-Emissionseffizienz die größten Einflussfaktoren zum Optimieren der Dieselkraftmaschine gegenüber der Verwendung der einen oder der mehreren Drehmomentmaschinen 40 unter stationären Bedingungen. Bei der dargestellten nicht einschränkenden Ausführungsform geben die dunkleren Bereiche eine schlechtere HC-Emissionseffizienz als die helleren Bereiche an. Beispielsweise entspricht der dunkelste Bereich Werten der HC-Emissionseffizienz von mindestens 1,4, der zweitdunkelste Bereich entspricht Werten der HC-Emissionseffizienz im Bereich von 0,4 bis 1,4, und der hellste Bereich entspricht Werten der HC-Emissionseffizienz geringer als 0,4.
  • 8 stellt ein Diagramm 800 eines beispielhaften ersten, zweiten und dritten Verbrennungsmodus einer Dieselkraftmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Die horizontale x-Achse bezeichnet die Kraftmaschinendrehzahl (in RPM), und die vertikale y-Achse bezeichnet eine Kraftstoffanforderung (in mm3). Es ist einzusehen, dass, obwohl die Kraftstoffanforderung im Diagramm 800 in Volumeneinheiten beschrieben ist, die Kraftstoffanforderung mit einer eingespritzten Kraftstoffmasse (mg) korreliert werden kann, wenn die Dichte des Kraftstoffs, der eingespritzt wird, bekannt ist. Bei Dieselkraftmaschinen entspricht eine Menge des angeforderten Kraftstoffs direkt dem Drehmoment/der Last an diesem Punkt. Dementsprechend wird die Einlassluftmasse angepasst, um das optimale Lambda basierend auf der Kraftstoffanforderung zu erreichen. Das optimale Lambda, z. B. das gewünschte Lambda, das unter Bezugnahme auf die nicht einschränkende Ausführungsform von 3 beschrieben ist, basiert auf einem gewünschten Abgleich von Emissionseffizienz, Kraftstoffeffizienz, Geräusch, Schwingungen und Rauheit. Das Anpassen der Einlassluftmasse zum Erreichen des gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses kann umfassen, dass die Abgasrückführung, die in die Dieselkraftmaschine eintritt, der Einlassluftdruck und/oder die Drosselöffnung angepasst werden, um das optimale Lambda an dem gewünschten Betriebspunkt basierend auf der Kraftstoffanforderung zu erreichen.
  • Der erste Verbrennungsmodus 801 umfasst den gesamten Drehzahlbereich des Diagramms 800 von 750 RPM bis 5500 RPM. Der zweite Verbrennungsmodus 802 umfasst lediglich einen Drehzahlbereich von 750 RPM bis ungefähr 2300 RPM. Der dritte Verbrennungsmodus 803 umfasst einen Drehzahlbereich von 750 RPM bis 3250 RPM. Bei der dargestellten Ausführungsform entspricht der erste Verbrennungsmodus 801 dem ersten Verbrennungsmodus, und der zweite Verbrennungsmodus 802 entspricht dem zweiten Verbrennungsmodus, die unter Bezugnahme auf die nicht einschränkenden Ausführungsformen von 5–7 beschrieben sind.
  • Der erste Verbrennungsmodus 801 ist während extremer Umgebungsbedingungen und während hoher Kraftmaschinendrehzahlen sowie hoher Drehmomentlasten wünschenswert. Der erste Verbrennungsmodus 801 wird auch als ein Standard während solchen Bedingungen in der Dieselkraftmaschine ausgewählt, die den zweiten bzw. dritten Verbrennungsmodus 802, 803 nicht verfügbar machen. Im Allgemeinen weist der erste Verbrennungsmodus 801 das beste Leistungsverhalten während Fahrzeugstartbedingungen auf, da der erste Diesel-Verbrennungsmodus 801 die höchst Rauchgrenze aufweist.
  • Der zweite Verbrennungsmodus 802 umfasst den niedrigsten Last/Drehmomentbereich, der einer maximalen Kraftstoffanforderung von 45 mm3 bei Kraftmaschinendrehzahlen zwischen 1750 RPM und 2300 RPM entspricht. Allgemein umfasst der zweite Verbrennungsmodus einen verkleinerten Kraftmaschinen-Drehmomentbereich und einen verkleinerten Kraftmaschinendrehzahlbereich, verringerte Emissionsverluste, erhöhte Kraftstoffverluste und eine verschlechterte Fahrbarkeit bezüglich des Betriebs in dem ersten Verbrennungsmodus 801. In Abhängigkeit von einem ausgewählten Drehzahl-Lastpunkt umfasst der zweite Verbrennungsmodus 802 eine leicht verschlechterte Kraftstoffeffizienz, z. B. einen größeren Kraftstoffverlust, als der erste bzw. dritte Verbrennungsmodus 801, 803. Wie vorstehend erwähnt wurde, müssen Dieselkraftmaschinen im Gegensatz zu Benzinkraftmaschinen derart optimiert werden, dass die Verringerung des Einflusses auf die Emissionen eine höhere Priorität als die Verringerung des Einflusses auf den Kraftstoffverbrauch hat. Daher ist es allgemein wünschenswert, den Betrieb der Dieselkraftmaschine in dem zweiten Diesel-Verbrennungsmodus 802 auszuwählen, wenn der zweite Diesel-Verbrennungsmodus verfügbar ist.
  • In den zweiten Verbrennungsmodus 802 wird die Verbrennung gemäß einem gewünschten verbrannten Kraftstoffmassenanteil gesteuert, der gemäß dem Kurbelwinkel messbar ist. Bei einer beispielhaften Ausführungsform beträgt der gewünschte verbrannte Kraftstoffmassenanteil 50%. Das Steuern der Verbrennung gemäß dem gewünschten verbrannten Kraftstoffmassenanteil erfordert größere Mengen an Abgasrückführung (AGR), wodurch eine Zündfunkenunterstützung zum Steuern der Verbrennung uneffektiv gemacht wird. Der gewünschte verbrannte Kraftstoffmassenanteil wird ermittelt, indem der Druck im Zylinder unter Verwendung eines Zylinderinnendrucksensors überwacht wird. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann der zweite Verbrennungsmodus 802 als nicht verfügbar angenommen werden, wenn eine Störungsbedingung, die eine Störung bezüglich des Drucks im Zylinder umfasst, detektiert wird. Die Störung bezüglich des Drucks im Zylinder kann die Detektion eines gestörten Zylinderinnendrucks umfassen. Darüber hinaus erfordert der zweite Verbrennungsmodus 802, dass Temperaturen im Zylinder zumindest bei einer Schwellenwerttemperatur liegen, die zum Erreichen einer gewünschten Menge der AGR für einen Betrieb in dem zweiten Verbrennungsmodus 802 notwendig ist. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann die Störungsbedingung umfassen, dass Störungen in der Luftsteuerung für die Kraftmaschine detektiert werden. Beispielsweise kann eine Störung in der Luftsteuerung detektiert werden, wenn eine überwachte Temperatur im Zylinder geringer als die Schwellenwerttemperatur ist, wodurch der zweite Verbrennungsmodus 802 nicht verfügbar gemacht wird. Darüber hinaus können Umgebungsbedingungen, die für den Betrieb in dem zweiten Verbrennungsmodus nicht förderlich sind, die Detektion der Störungsbedingung umfassen, wodurch der zweite Verbrennungsmodus als nicht verfügbar angenommen wird. Beispielsweise können Kraftmaschinen-Kaltstarts und Fahrzeugstartbedingungen Umgebungsbedingungen umfassen, bei denen der zweite Verbrennungsmodus als nicht verfügbar angenommen wird.
  • Der dritte Verbrennungsmodus 803 umfasst einen Zwischenlast-Drehmomentbereich, der einer maximalen Kraftstoffanforderung von 45 mm3 bei Kraftmaschinendrehzahlen zwischen 1500 RPM bis 3250 RPM entspricht. Der dritte Verbrennungsmodus 803 umfasst Emissionsverluste, die bezüglich des Betriebs in dem ersten Verbrennungsmodus 801 verringert sind und bezüglich des Betriebs in dem zweiten Verbrennungsmodus 802 erhöht sind. Der dritte Verbrennungsmodus 803 umfasst Kraftstoffverluste, die bezüglich des Betriebs in dem ersten Verbrennungsmodus 801 erhöht sind und bezüglich des Betriebs in dem zweiten Verbrennungsmodus 802 verringert sind. Darüber hinaus ist die Fahrbarkeit bezüglich des Betriebs in dem ersten Verbrennungsmodus 801 verringert, aber bezüglich des Betriebs in dem zweiten Verbrennungsmodus 802 verbessert. Daher weist der dritte Verbrennungsmodus 803 eine höhere Rauchgrenze als diejenige des zweiten Verbrennungsmodus 802 auf.
  • Es ist einzusehen, dass der zweite bzw. der dritte Verbrennungsmodus 802, 803 nicht als nicht verfügbar angesehen werden, wenn ein Drehzahl-Lastpunkt, der zum Erreichen eines gewünschten Achsendrehmoments notwendig ist, nicht innerhalb des jeweiligen Drehzahl-Lastbereichs des zweiten Verbrennungsmodus 802 oder des jeweiligen Drehzahl-Lastbereichs des dritten Verbrennungsmodus 803 liegt. Beispielsweise kann ein nicht ausreichender Kraftmaschinen-Arbeitspunkt ausgewählt werden, der in dem Verbrennungsmodus 802 liegt, um die geringeren Emissionsverluste zu erhalten, die dem Betrieb in dem zweiten Verbrennungsmodus 802 zugeordnet sind, wobei der nicht ausreichende Kraftmaschinen-Arbeitspunkt das gewünschte Achsendrehmoment nicht erreicht, aber verwendet wird, um das gewünschte Achsendrehmoment zu erreichen. Bei einer Ausführungsform kann ein entsprechendes Motordrehmoment von der einen oder den mehreren elektrischen Maschinen 40 von 1 angewiesen werden, um das gewünschte Achsendrehmoment zu erreichen, wenn dieses mit dem nicht ausreichenden Kraftmaschinen-Arbeitspunkt des zweiten Verbrennungsmodus kombiniert wird. Es versteht sich, dass ein Ladungszustand (SOC) der ESD des elektrischen Hochspannungs-Leistungssystems 80 von 1 größer als ein SOC-Schwellenwert sein muss, damit das entsprechende Motordrehmoment angewiesen werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann ein Zustand des Übersetzungsverhältnisses der Getriebeeinrichtung 20 von 1 dann, wenn die Getriebeeinrichtung 20 von 1 ein Automatikgetriebe umfasst, derart verändert werden, dass das gewünschte Achsendrehmoment erreicht wird, wenn es mit dem veränderten Zustand des Übersetzungsverhältnisses der Getriebeeinrichtung 20 multipliziert wird.
  • Beispielhafte Ausführungsformen sind auf das Auswählen eines gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkts in einem der verfügbaren Verbrennungsmodi gerichtet, wobei der gewünschte Kraftmaschinen-Arbeitspunkt einem von mehreren möglichen Arbeitspunkten mit einem geringsten Leistungsverlust entspricht. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff ”möglicher Arbeitspunkt” auf einen Drehzahl-Drehmomentpunkt innerhalb des Kraftmaschinen-Drehzahlbereichs und des Kraftmaschinen-Drehmomentbereichs eines der verfügbaren Verbrennungsmodi, die zum Erreichen des gewünschten Achsendrehmoments verwendet werden. Wie hierin verwendet, kann sich der Begriff ”verwendet zum Erreichen” auf den möglichen Kraftmaschinen-Arbeitspunkt beziehen, der das gewünschte Achsendrehmoment ausschließlich mit dem Drehmoment erreicht, das durch die Kraftmaschine geliefert wird, oder es kann der mögliche Kraftmaschinen-Arbeitspunkt einem nicht ausreichenden Kraftmaschinen-Arbeitspunkt entsprechen, bei dem eine Kombination des Kraftmaschinendrehmoments und eines angewiesenen Motordrehmoments das gewünschte Achsendrehmoment erreicht. Dementsprechend können ein jeweiliger Kraftstoffverlust und ein jeweiliger Emissionsverlust an jedem möglichen Arbeitspunkt miteinander summiert werden, um einen jeweiligen Leistungsverlust zu ermitteln. Einer oder mehrere der möglichen Kraftmaschinen-Arbeitspunkte können in einem der Verbrennungsmodi liegen, während die anderen möglichen Kraftmaschinen-Arbeitspunkte innerhalb eines oder mehrerer der anderen Verbrennungsmodi liegen können. Darüber hinaus können einer oder mehrere der möglichen Kraftmaschinen-Arbeitspunkte das gewünschte Achsendrehmoment erreichen, während die anderen möglichen Kraftmaschinen-Arbeitspunkte ein entsprechendes Motordrehmoment umfassen können, um das gewünschte Achsendrehmoment zu erreichen, wenn dieses mit dem entsprechenden möglichen Kraftmaschinen-Arbeitspunkt kombiniert wird, der das gewünschte Achsendrehmoment nicht erreicht. Dementsprechend kann der jeweilige Leistungsverlust ferner auf einem jeweiligen Energieverlust basieren, wobei der jeweilige Energieverlust auf einer elektrischen Leistung basiert, die zum Versorgen der einen oder mehreren Drehmomentmaschinen erforderlich ist, die das jeweilige Motordrehmoment ausüben. Der jeweilige Energieverlust kann erhalten werden, in dem die Drehmomentkapazität der einen oder mehreren Drehmomentmaschinen 40 ermittelt wird. Zusätzlich entspricht jeder mögliche Kraftmaschinen-Arbeitspunkt dann, wenn das Getriebe ein Automatikgetriebe umfasst, entsprechenden mehrerer Übersetzungsverhältnisse der Getriebeeinrichtung, wobei jeder mögliche Kraftmaschinen-Arbeitspunkt verwendet wird, um das gewünschte Achsendrehmoment zu erreichen, wenn es mit einem der mehreren Übersetzungsverhältnisse der Getriebeeinrichtung multipliziert wird. Dementsprechend kann der jeweilige Leistungsverlust ferner auf einem jeweiligen Getriebe-Drehverlust basieren, wobei der jeweilige Getriebe-Drehverlust einem ausgewählten der mehreren Übersetzungsverhältnisse der Getriebeeinrichtung entspricht, welches verwendet wird, um das gewünschte Achsendrehmoment zu erreichen.
  • 9 stellt den Controller 5 von 1 einschließlich einer Kommunikation zwischen einem Kraftmaschinen-Steuermodul und einem Überwachungs-Hybridsteuermodul zum Auswählen eines Kraftmaschinen-Arbeitspunkts während stationärer Bedingungen und zum Ermitteln einer momentanen Drehmomentanforderung während Übergangbedingungen gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Das ECM 210 umfasst ein Schnittstellenmodul 902, ein Verbrennungsmodus-Eigenschaftenmodul 904, ein Verbrennungsmodus-Ermittlungsmodul 906 und ein Dieselkraftmaschinen-Drehmomentmodul 908. Das HCP 230 umfasst ein Kennfeldmodul 910, ein Modul 918 zur taktischen Auswahl und ein Motordrehmomentmodul 920.
  • Das Schnittstellenmodul 902 des ECM 210 empfängt eine Ausgangsdrehmomentanforderung 901. Die Ausgangsdrehmomentanforderung 901 kann auf eine Benutzereingabe an die Benutzerschnittstelle 13 von 1 ansprechen. Das Schnittstellenmodul 902 ermittelt ein gewünschtes Achsendrehmoment 903 basierend auf der Ausgangsdrehmomentanforderung 901. Das Modul 918 zur taktischen Auswahl überwacht das gewünschte Achsendrehmoment 903.
  • Das Verbrennungsmodus-Verfügbarkeitsmodul 904 ermittelt die Verfügbarkeit für jeden mehrerer Verbrennungsmodi. Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfassen die mehreren Verbrennungsmodi den ersten, zweiten und dritten Verbrennungsmodus, die bezogen auf das beispielhafte Diagramm 800 von 8 beschrieben sind. Beispielsweise ist der erste Verbrennungsmodus stets verfügbar, und der zweite sowie der dritte Verbrennungsmodus sind verfügbar, wenn nicht eine Steuerungs- oder Störungsbedingung detektiert wird, die den zweiten oder den dritten Verbrennungsmodus als nicht verfügbar einschätzt. Das Verbrennungsmodus-Verfügbarkeitsmodul 904 ermittelt ferner für jeden verfügbaren Verbrennungsmodus einen Kraftmaschinen-Drehmomentbereich von einem minimalen Kraftmaschinendrehmoment bis zu einem maximalen Kraftmaschinendrehmoment und einen Kraftmaschinen-Drehzahlbereich von einer minimalen Kraftmaschinendrehzahl bis zu einer maximalen Kraftmaschinendrehzahl. Dementsprechend wird eine Verbrennungsmodus-Verfügbarkeitsausgabe 905 für einen verfügbaren durch das Modul 918 zur taktischen Auswahl empfangen. Die Verbrennungsmodus-Verfügbarkeitsausgabe 905 umfasst jeden verfügbaren Verbrennungsmodus und den Kraftmaschinen-Drehmoment- sowie Kraftmaschinen-Drehzahlbereich für jeden verfügbaren Verbrennungsmodus.
  • Das Kennfeldmodul 910 umfasst ein Kraftstoff-Kennfeldmodul 912, ein Emissionen-Kennfeldmodul 914 und ein Kennfeldmodul 916 für eine elektrische Maschine. Das Kraftstoff-Kennfeldmodul 912 speichert mehrere Kraftstoffverluste, z. B. BSFC-Werte, an mehreren Drehzahl-Lastpunkten für jeden Verbrennungsmodus. Beispielsweise speichert das Kraftstoff-Kennfeldmodul 912 die BSFC-Werte für den Betrieb der Dieselkraftmaschine in jedem Verbrennungsmodus, wie sie unter Bezugnahme auf die beispielhaften Diagramme von 501 und 502 beschrieben ist, die in 5 dargestellt sind. Das Emissionen-Kennfeldmodul 914 speichert mehrere Emissionsverluste, z. B. NOx-Emissionswerte und/oder HC-Emissionswerte, an mehreren Drehzahl-Lastpunkten für jeden Verbrennungsmodus. Beispielsweise speichert Emissionen-Kennfeldmodul 914 die NOx-Emissionswerte für den Betrieb der Dieselkraftmaschine in jedem Verbrennungsmodus, wie es unter Bezugnahme auf die beispielhaften Diagramme 601 und 602 beschrieben ist, die in 6 dargestellt sind. Zusätzlich oder alternativ speichert das Emissionen-Kennfeldmodul 914 für jeden Verbrennungsmodus die HC-Emissionswerte für den Betrieb der Dieselkraftmaschine, wie sie unter Bezugnahme auf die beispielhaften Diagramme 701 und 701 beschrieben sind, die in 7 dargestellt sind. Das Kennfeldmodul 916 für die elektrische Maschine speichert Energieverluste basierend auf der Drehmomentkapazität für den Betrieb der einen oder der mehreren Drehmomentmaschinen 40, z. B. der elektrischen Maschinen, die das Motordrehmoment liefern.
  • Basierend auf der Verbrennungsmodus-Verfügbarkeitsausgabe 905, die jeden verfügbaren Verbrennungsmodus und den Kraftmaschinen-Drehmoment- sowie Kraftmaschinen-Drehzahlbereich für jeden verfügbaren Verbrennungsmodus umfasst, ruft das Modul 918 zur taktischen Auswahl für jeden verfügbaren Verbrennungsmodus die mehreren Kraftstoffverluste aus dem Kraftstoff-Kennfeldmodul 912 und die mehreren Emissionsverluste aus dem Emissionen-Kennfeldmodul 914 ab. Jeder Kraftstoffverlust entspricht jeweiligen mehrerer Kraftmaschinen-Arbeitspunke innerhalb des Kraftmaschinen-Drehmomentbereichs und des Kraftmaschinen-Drehzahlbereichs der verfügbaren Verbrennungsmodi. Jeder Emissionsverlust entspricht jeweiligen mehrerer Kraftmaschinen-Arbeitspunkte innerhalb des Kraftmaschinen-Drehmomentbereichs und des Kraftmaschinen-Drehzahlbereichs der verfügbaren Verbrennungsmodi. Bei Szenarien, bei denen ein Motordrehmoment angewiesen wird, um das Erreichen des gewünschten Achsendrehmoments zu unterstützen, oder bei denen ein Motordrehmoment angewiesen wird, um das Erreichen eines gewünschten Übergangs-Achsendrehmoments zu unterstützen, so dass ein gewünschtes Luft-Kraftstoffverhältnis der Kraftmaschine aufrecht erhalten werden kann, ruft das Modul zur taktischen Auswahl die Energieverluste aus dem Kennfeldmodul 916 für die elektrische Maschine ab.
  • Das Steuermodul 918 zur taktischen Auswahl vergleicht die jeweiligen Kraftstoff- und Emissionsverluste an jedem mehrerer möglicher Kraftmaschinen-Arbeitspunkte innerhalb des Kraftmaschinen-Drehmomentbereichs und des Kraftmaschinen-Drehzahlbereichs der verfügbaren Verbrennungsmodi. Wie zuvor erwähnt wurde, entspricht jeder mögliche Arbeitspunkt einem Kraftmaschinen-Arbeitspunkt, der zum Erreichen des gewünschten Achsendrehmoments 903 verwendet wird. Das Vergleichen umfasst, dass die jeweiligen Kraftstoff- und Emissionsverluste summiert werden und dass ein jeweiliger Leistungsverlust basierend auf der Summation an jedem möglichen Kraftmaschinen-Arbeitspunkt ermittelt wird. Bei einigen Ausführungsformen kann der jeweilige Leistungsverlust ferner auf einem jeweiligen Energieverlust an jedem der mehreren Kraftmaschinen-Arbeitspunkte basieren, welcher Energieverlust auf der elektrischen Leistung basiert, die zum Versorgen der einen oder mehreren Drehmomentmaschinen erforderlich ist. Beispielsweise wäre für mögliche Kraftmaschinen-Arbeitspunkte, die das gewünschte Achsendrehmoment ausschließlich mit dem Kraftmaschinendrehmoment erreichen, das durch die Kraftmaschine geliefert wird, jeder jeweilige Energieverlust Null. Für mögliche Kraftmaschinen-Arbeitspunkte, die nicht ausreichenden Kraftmaschinen-Arbeitspunkten entsprechen, würde jedoch jeder jeweilige Energieverlust eine Zahl ungleich Null umfassen, die dem Energieverlust entspricht, der aus der elektrischen Leistung resultiert, die zum Versorgen der einen oder mehreren Drehmomentmaschinen erforderlich ist, die jeweils ein entsprechendes angewiesenes Motordrehmoment ausgeben. Zusätzliche Ausführungsformen können umfassen, dass der jeweilige Leistungsverlust ferner auf einem jeweiligen Getriebedrehverlust basiert, der auf einem ausgewählten Übersetzungsverhältnis des Getriebes an jedem der mehreren möglichen Kraftmaschinen-Arbeitspunkte basiert.
  • Beispielhafte Ausführungsformen sind darauf gerichtet, dass das Steuermodul 918 zur taktischen Auswahl zumindest eine Optimierung ausführt, um einen gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkt 919 in einem der verfügbaren Verbrennungsmodi auszuwählen. Der gewünschte Kraftmaschinen-Arbeitspunkt 919 entspricht einem der möglichen Kraftmaschinen-Arbeitspunkte mit einem geringsten Leistungsverlust basierend auf den verglichenen jeweiligen Kraftstoff- und Emissionsverlusten. Die zumindest eine Optimierung kann eine schnelle Optimierung umfassen, die ausschließlich auf einem gegenwärtig ausgewählten Übersetzungsverhältnis des Getriebes basiert. Die schnelle Optimierung kann ausgeführt werden, wenn das Getriebe ein Hybridgetriebe, ein Automatikgetriebe oder ein Handschaltgetriebe umfasst. Die schnelle Optimierung analysiert den jeweiligen Leistungsverlust an jedem möglichen Kraftmaschinen-Arbeitspunkt und wählt den gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkt als den möglichen Kraftmaschinen-Arbeitspunkt in einem der verfügbaren Verbrennungsmodi mit dem geringsten Leistungsverlust aus. Die zumindest eine Optimierung kann ferner eine langsame Optimierung umfassen, die auf verschiedenen Kombinationen unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse des Getriebes basiert. Die langsame Optimierung kann nur dann ausgeführt werden, wenn das Getriebe das Hybridgetriebe oder das Automatikgetriebe umfasst. Die langsame Optimierung analysiert den jeweiligen Leistungsverlust an jedem möglichen Kraftmaschinen-Arbeitspunkt bei jedem der unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse des Getriebes und wählt den gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkt als den möglichen Kraftmaschinen-Arbeitspunkt in einem der verfügbaren Verbrennungsmodi bei einem der Übersetzungsverhältnisse des Getriebes mit dem geringsten Leistungsverlust aus.
  • Bei einer beispielhaften Ausführungsform entspricht der gewünschte Kraftmaschinen-Arbeitspunkt einem gewünschten Kraftmaschinendrehmoment bei einer Kraftmaschinendrehzahl, die zum Erreichen des gewünschten Achsendrehmoments verwendet wird. Dementsprechend gibt das Modul 918 zur taktischen Auswahl den gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkt 919 an jedes von dem Verbrennungsmodus-Ermittlungsmodul 906 und dem Dieselkraftmaschinen-Drehmomentmodul 908 des ECM 210 aus. Das Modul 918 zur taktischen Auswahl gibt ferner einen ausgewählten Verbrennungsmodus 921, der dem verfügbaren Verbrennungsmodus 921 des gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkts 919 entspricht, an das Verbrennungsmodus-Ermittlungsmodul 906 aus. Zusätzlich gibt das Modul 918 zur taktischen Auswahl dann, wenn der gewünschte Kraftmaschinen-Arbeitspunkt 919 einen nicht ausreichenden Kraftmaschinen-Arbeitspunkt umfasst, d. h., dass der gewünschte Kraftmaschinen-Arbeitspunkt das gewünschte Achsendrehmoment nicht ausschließlich mit dem Kraftmaschinendrehmoment erreicht, ein angewiesenes Motordrehmoment 923 an das Motordrehmomentmodul 920 aus. Es ist einzusehen, dass eine Summe des gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkts 919 und des angewiesenen Motordrehmoments 923 das gewünschte Achsendrehmoment 903 erreicht.
  • Das Verbrennungsmodus-Ermittlungsmodul 906 empfängt den ausgewählten Verbrennungsmodus 921 und den gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkt 919 und gibt einen angewiesenen ausgewählten Verbrennungsmodus 925 an das Dieselkraftmaschinen-Drehmomentmodul 908 aus. Basierend auf dem gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkt 919 ermittelt das Dieselkraftmaschinen-Drehmomentmodul 908 eine eingespritzte Kraftstoffmasse 927, um den gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkt zu erreichen. Das Dieselkraftmaschinen-Drehmomentmodul 908 passt ferner die Einlassluftmasse an, um ein gewünschtes Luft-Kraftstoffverhältnis an dem gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkt basierend auf der ermittelten eingespritzten Kraftstoffmasse zu erreichen. Beispielsweise kann das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis, z. B. das gewünschte Lambda, anhand der Diagramme der Werte für das gewünschte Lambda/optimale Lambda unter Verwendung des gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkts erhalten werden, wie es unter Bezugnahme auf die beispielhafte Ausführungsform von 3 beschrieben ist. Das Kraftmaschinen-Drehmomentmodul 908 passt die Einlassluftmasse an, indem die Abgasrückführung 929, die in die Dieselkraftmaschine eintritt, der Einlassluftdruck 931 und/oder die Drosselöffnung 933 angepasst werden, um das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis an dem gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkt in einem der verfügbaren Verbrennungsmodi basierend auf der ermittelten eingespritzten Kraftstoffmasse 927 zu erreichen. Der Einlassluftdruck kann durch eine Turboaufladung und/oder Turbokompression angepasst werden.
  • Das Motordrehmomentmodul 920 gibt ein befohlenes, angewiesenes Motordrehmoment 935 an die eine oder die mehreren Drehmomentmaschinen 40 aus, um das angewiesene Motordrehmoment 923 zu liefern.
  • 9 stellt die Auswahl des gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkts während stationärer Bedingungen dar, so dass der gewünschte Kraftmaschinen-Arbeitspunkt einem Einstellungspunkt für die Dieselkraftmaschine entspricht, der die geringsten Leistungsverluste während des Betriebs bewirkt. Es ist jedoch zusätzlich wünschenswert, dass ein gewünschtes Luft-Kraftstoffverhältnis während Übergangsbetriebsbedingungen aufrecht erhalten wird, so dass ein gewünschtes Gleichgewicht zwischen der Emissionseffizienz, der Kraftstoffeffizienz, dem Geräusch, den Schwingungen und der Rauheit erreicht wird. 10 stellt ein nicht einschränkendes Diagramm 1000 während eines Antippens eines Bedieners, das ein momentanes Kraftmaschinendrehmoment anfordert, und während einer Optimierung der Dieselkraftmaschine, so dass die eingespritzte Kraftstoffmasse zum Erreichen des momentanen Kraftmaschinendrehmoments bei einem gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnis gesteuert wird, gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Die horizontale x-Achse bezeichnet die Zeit (in sec), und die vertikale y-Achse bezeichnet die eingespritzte Kraftstoffmasse (in mg). Es ist einzusehen, dass die eingespritzte Kraftstoffmasse einem Kraftmaschinendrehmoment entspricht. Das Diagramm umfasst eine gewünschte Achsendrehmomentanforderung 1002, ein Drehmomentformungsprofil 1004, ein Rauchgrenzenprofil 1006, ein Profil 1008 für eine eingespritzte Kraftstoffmasse und ein Profil 1010 für eine gewünschte eingespritzte Kraftstoffmasse zum Aufrechterhalten des gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses. Folglich entspricht das Profil 1010 für die gewünschte eingespritzte Kraftstoffmasse einer eingespritzten Kraftstoffmasse, die verwendet wird, um das gewünschte momentane Luft-Kraftstoffverhältnis aufrecht zu erhalten.
  • Am Punkt 1050 tritt eine Übergangs-Drehmomentanforderung eines Bedieners auf, die einen Übergangs-Schwellenwert überschreitet. Es ist einzusehen, dass die Dieselkraftmaschine bis zu dem Punkt 1050 an einem gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkt unter stationären Bedingungen arbeitet. Die gewünschte Achsendrehmomentanforderung 1002 nimmt in Ansprechen auf die Übergangs-Drehmomentanforderung des Bedieners bis zum Punkt 1052 zu, wobei ein gewünschtes Übergangs-Achsendrehmoment basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Übergangs-Drehmomentanforderung des Bedieners ermittelt wird. Das Drehmomentformungsprofil 1004 stellt einen gewünschten Pfad dar, über den das Achsendrehmoment erhöht werden sollte, um das gewünschte Übergangs-Achsendrehmoment zu erreichen, während eine akzeptierbare Fahrbarkeit aufrecht erhalten wird. Das Drehmomentformungsprofil 1004 kann vorbestimmt sein und auf Systembeschränkungen eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs basieren. Das Rauchgrenzenprofil 1006 gibt eine eingespritzte Kraftstoffmasse an, die einem Wert des Luft-Kraftstoffverhältnisses (z. B. einem Lambdawert) entspricht, wobei eingespritzte Kraftstoffmassen oberhalb des Rauchgrenzenprofils 1006 die Rauchgrenze verletzen, indem bei der Verbrennung Rauch erzeugt wird. Es ist jedoch einzusehen, dass die Fahrbarkeit zum Erreichen des gewünschten Übergangs-Achsendrehmoments umso besser ist, je näher die eingespritzte Kraftstoffmasse bei der Rauchgrenze liegt. Das Profil 1010 für die gewünschte eingespritzte Kraftstoffmasse, die dem gewünschten momentanen Luft-Kraftstoffverhältnis entspricht, gibt eine gewünschte eingespritzte Kraftstoffmasse an, die notwendig ist, um das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis zum Erreichen eines gewünschten Gleichgewichts zwischen der Emissionseffizienz, der Kraftstoffeffizienz, dem Geräusch, den Schwingungen und der Rauheit aufrecht zu erhalten. Wenn die eingespritzte Kraftstoffmasse erhöht wird, muss die Einlassluftmasse derart angepasst werden, dass das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis aufrecht erhalten wird. Das Anpassen der Einlassluftmasse gemäß den Zunahmen in der eingespritzten Kraftstoffmasse zum Erreichen des gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses führt jedoch zu einer Zeitverzögerung. Dementsprechend würde eine Erhöhung der eingespritzten Kraftstoffmasse gemäß dem Drehmomentformungsprofil 1004 zu einem tatsächlichen Luft-Kraftstoffverhältnis führen, das aufgrund der Zeitverzögerung, die mit dem Einstellen der Einlassluftmasse verbunden ist, unter das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis fällt.
  • Ausführungsformen sind hierin ferner darauf gerichtet, die Dieselkraftmaschine derart zu optimieren, dass die eingespritzte Kraftstoffmasse zum Erreichen des gewünschten Übergangs-Achsendrehmoments auf das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis gesteuert wird, im Gegensatz dazu, dass sie anhand des Drehmomentformungsprofils 1004 gesteuert wird. Speziell wird die Dieselkraftmaschine optimiert, um eine erste Priorität auf das Formungsprofil und eine zweite Priorität auf das Profil 1010 für die gewünschte eingespritzte Kraftstoffmasse zu legen, wobei das Profil 1008 für die eingespritzte Kraftstoffmasse in die Nähe des Profils 1010 für die gewünschte eingespritzte Kraftstoffmasse gesteuert wird, um schließlich das Drehmomentformungsprofil 1004 ungefähr bei dem gewünschten Übergangs-Achsendrehmoment zu erreichen. Obgleich sich das Profil 1008 für die eingespritzte Kraftstoffmasse stets unterhalb des Rauchgrenzenprofils 1006 befindet und dadurch die Rauchgrenze nicht verletzt, wird keine akzeptierbare Fahrbarkeit erreicht, wie es durch die Verschiebung zwischen dem Profil 1008 für die eingespritzte Kraftstoffmasse und dem Drehmomentformungsprofil 1004 angegeben ist. In diesem Fall kann ein Motordrehmoment, das durch die eine oder die mehreren Drehmomentmaschinen 40 geliefert wird, angewiesen werden, um die Differenz, z. B. die Verschiebung, zwischen dem Profil 1008 für die eingespritzte Kraftstoffmasse und dem Drehmomentformungsprofil 1004 zu kompensieren, so dass eine akzeptierbare Fahrbarkeit erreicht werden kann, ohne dass die Rauchgrenze verletzt wird.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 9 ist es dann wünschenswert, wenn Übergänge in dem gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkt 919 ermittelt werden, die Dieselkraftmaschine derart zu optimieren, dass eine eingespritzte Kraftstoffmasse zum Erreichen des gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkts für den Übergang auf ein gewünschtes Luft-Kraftstoffverhältnis gesteuert wird, so dass ein tatsächliches Luft-Kraftstoffverhältnis nicht infolge einer Zeitverzögerung, die mit dem Einstellen der Einlassluftmasse verbunden ist, unter das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis fällt. Bei einer Ausführungsform können Übergänge in dem gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkt 919 während Bedingungen mit Antippen eines Bedieners ermittelt werden, wenn das gewünschte Achsendrehmoment 903 ein gewünschtes Übergangs-Achsendrehmoment basierend auf einer Übergangs-Drehmomentanforderung des Bedieners umfasst, die einen Übergangs-Schwellenwert überschreitet. Bei einer anderen Ausführungsform können Übergänge in dem gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkt 919 ermittelt werden, wenn der gewünschte Kraftmaschinen-Arbeitspunkt 919 ein nicht ausreichender Kraftmaschinen-Arbeitspunkt ist und ein Motordrehmoment verwendet wird, um das gewünschte Achsendrehmoment zu erreichen, wobei ein Ladungszustand des elektrischen Hochspannungssystems 80 ungenügend wird, um das Motordrehmoment zu liefern, das zum Erreichen des gewünschten Achsendrehmoments verwendet wird. Dementsprechend muss der gewünschte Kraftmaschinen-Arbeitspunkt zum Erreichen des Achsendrehmoments angepasst werden, um das Motordrehmoment zu kompensieren, das nicht länger verfügbar sein kann. Daher bleibt das Achsendrehmoment bei der letzteren Ausführungsform stationär, obwohl sich der gewünschte Kraftmaschinen-Arbeitspunkt in einem Übergang befindet. Das Steuern der eingespritzten Kraftstoffmasse zum Erreichen des gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses erfordert, dass eine momentane Einlassluftmasse, die in die Dieselkraftmaschine eintritt, geschätzt wird. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff ”momentane Einlassluftmasse” auf eine gegenwärtig auftretende Einlassluftmasse, die in die Dieselkraftmaschine eintritt. Ein Modul 950 für eine geschätzte Einlassluftmasse gibt eine geschätzte momentane Einlassluftmasse 952 an ein Modul 960 für eine gewünschte eingespritzte Kraftstoffmasse aus.
  • Das Modul 960 für die gewünschte eingespritzte Kraftstoffmasse überwacht ein gewünschtes momentanes Luft-Kraftstoffverhältnis, das dem gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkt für den Übergang entspricht. Das Modul 960 für die gewünschte eingespritzte Kraftstoffmasse ermittelt eine gewünschte momentane eingespritzte Kraftstoffmasse zum Erreichen des gewünschten momentanen Luft-Kraftstoffverhältnisses basierend auf der geschätzten momentanen Einlassluftmasse 952. Das Modul 960 für die gewünschte eingespritzte Kraftstoffmasse übersetzt die gewünschte momentane eingespritzte Kraftstoffmasse in eine gewünschte Drehmomentanforderung 962, die an ein Modul 970 zur taktischen Ausführung des HCP 230 übertragen wird.
  • Das Modul 970 zur taktischen Ausführung gibt eine momentane Drehmomentanforderung 972 an das Dieselkraftmaschinen-Drehmomentmodul 908 aus. Die momentane Drehmomentanforderung 972 basiert auf der gewünschten Drehmomentanforderung 962 und der Motordrehmomentkapazität. Es ist wünschenswert, dass die momentane Drehmomentanforderung 972 der gewünschten Drehmomentanforderung derart entspricht, dass ein Motordrehmoment angewendet werden kann, um das gewünschte Achsendrehmoment zu erreichen. Es können jedoch Bedingungen auftreten, bei denen die Motordrehmomentkapazität nicht ausreichend ist, um das erforderliche Motordrehmoment zum Erreichen des gewünschten Achsendrehmoments auszuüben. Unter diesen Bedingungen kann die momentane Drehmomentanforderung 972 von der gewünschten Drehmomentanforderung weg gesteuert werden, wie es notwendig ist, so dass das gewünschte Achsendrehmoment erreicht werden kann. Anschließend übersetzt das Dieselkraftmaschinen-Drehmomentmodul 908 die empfangene momentane Drehmomentanforderung 972 in eine eingespritzte Kraftstoffmasse 927. Wenn die momentane Drehmomentanforderung 972 kleiner als ein Drehmomentformungsprofil zum Erreichen des gewünschten Achsendrehmoments 903 ist, so dass beispielsweise keine akzeptierbare Fahrbarkeit erreicht wird, gibt das Modul 970 zur taktischen Ausführung ein momentanes Motordrehmoment 974 an das Motordrehmomentmodul 920 aus, um die Differenz zwischen der momentanen Drehmomentanforderung 972 und dem Drehmomentformungsprofil derart zu kompensieren, dass eine akzeptierbare Fahrbarkeit erreicht wird.
  • Basierend auf der momentanen Drehmomentanforderung 972 ermittelt das Dieselkraftmaschinen-Drehmomentmodul 908 die eingespritzte Kraftstoffmasse 927, um das gewünschte Achsendrehmoment zu erreichen, während das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis aufrecht erhalten wird. Wie vorstehend erwähnt wurde, passt das Dieselkraftmaschinen-Drehmomentmodul 908 die Einlassluftmasse durch Luftströmungsaktuatoren an, wie beispielsweise die Abgasrückführung 929, den Einlassluftdruck 931 und die Drosselöffnung 933, um eine Einlassluftmasse zu erreichen (und einen Inhalt der Luftströmung wie beispielsweise Abgasreste aus der Abgasrückführung), um zu ermöglichen, dass die Kraftmaschine an dem gewünschten Arbeitspunkt 919 mit einer optimalen Emissionseffizienz im stationären Zustand arbeitet. Basierend auf der Einlassluftmasse am gewünschten Arbeitspunkt 919 sollte die eingespritzte Kraftstoffmasse dann, wenn die momentane Drehmomentanforderung 972 für den ausgewählten Verbrennungsmodus 921 gesteuert wird, sowohl das Drehmoment am gewünschten Arbeitspunkt 919 im stationären Zustand als auch die optimale Emissionseffizienz sowohl im stationären Zustand als auch bei Übergangsbetriebsweisen erreichen. Das Steuern der eingespritzten Kraftstoffmasse 927 basierend auf der momentanen Drehmomentanforderung 972 ermöglicht, dass das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis stets aufrecht erhalten wird, wenn die momentane Einlassluftmasse geschätzt wird, wobei eine beliebige verlorengegangene Fahrbarkeit durch das momentane Motordrehmoment 974 kompensiert werden kann.
  • Das Motordrehmomentmodul 920 gibt ein befohlenes, angewiesenes Motordrehmoment 935 an die eine oder die mehreren Drehmomentmaschinen 40 aus, um das momentane Motordrehmoment 974 zu liefern.
  • 11 stellt ein Flussdiagramm 1100 zum Auswählen eines gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkts während stationärer Bedingungen und zum Ermitteln einer momentanen Drehmomentanforderung während Übergangsbedingungen gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Das Flussdiagramm 1100 kann in dem Controller 5 von 1 implementiert sein, der das Kraftmaschinen-Steuermodul (ECM 210) und das Überwachungs-Hybridsteuermodul (HCP 230) von 9 umfasst.
  • Tabelle 1 ist ein als ein Schlüssel für 11 vorgesehen, wobei die numerisch bezeichneten Blöcke und die entsprechenden Funktionen wie folgt dargelegt werden. Tabelle 1
    BLOCK BLOCKINHALTE
    1102 Start
    1104 Überwache ein gewünschtes Achsendrehmoment.
    1106 Empfange einen Kraftmaschinen-Drehmomentbereich von einem minimalen Kraftmaschinendrehmoment bis zu einem maximalen Kraftmaschinendrehmoment und einen Kraftmaschinen-Drehzahlbereich von einer minimalen Kraftmaschinendrehzahl bis zu einer maximalen Kraftmaschinendrehzahl.
    1108 Empfange mehrere Kraftstoffverluste.
    1110 Empfange mehrere Emissionsverluste.
    1112 Vergleiche jeweilige Kraftstoff- und Emissionsverluste bei jedem von mehreren möglichen Kraftmaschinen-Arbeitspunkten.
    1114 Wähle einen gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkt in einem der verfügbaren Verbrennungsmodi aus.
    1116 Überwache ein gewünschtes momentanes Luft-Kraftstoffverhältnis, das einem gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkt für einen Übergang entspricht.
    1118 Schätze eine momentane Einlassluftmasse.
    1120 Ermittle eine gewünschte momentane eingespritzte Kraftstoffmasse zum Erreichen des gewünschten momentanen Luft-Kraftstoffverhältnisses und übersetze die gewünschte momentane eingespritzte Kraftstoffmasse in eine gewünschte Drehmomentanforderung.
    1122 Ermittle eine momentane Drehmomentanforderung.
  • Das Flussdiagramm beginnt bei Block 1102 und schreitet zu Block 1104 voran. Bei Block 1104 wird ein gewünschtes Achsendrehmoment basierend auf einer Drehmomentanforderung eines Bedieners und einer Fahrzeuggeschwindigkeit überwacht. Die Drehmomentanforderung des Bedieners kann auf eine Bedienereingabe an ein Gaspedal oder ein Bremspedal ansprechen. Das Modul 918 zur taktischen Auswahl kann das gewünschte Achsendrehmoment 903 überwachen, das durch das Schnittstellenmodul 902 ermittelt wird.
  • Bei Block 1106 wird ein Kraftmaschinen-Drehmomentbereich von einem minimalen Kraftmaschinendrehmoment bis zu einem maximalen Kraftmaschinendrehmoment für jeden mehrerer verfügbarer Verbrennungsmodi empfangen. Die Verbrennungsmodi können den ersten, zweiten und dritten Verbrennungsmodus von 8 umfassen, wobei der erste Verbrennungsmodus stets verfügbar ist und der zweite sowie dritte Verbrennungsmodus verfügbar sind, wenn keine Störungsbedingung existiert. Ein Kraftmaschinen-Drehzahlbereich von einem minimalen Kraftmaschinendrehmoment bis zu einem maximalen Kraftmaschinendrehmoment wird ferner bei Block 1106 für jeden verfügbaren Verbrennungsmodus empfangen. Das Modul 918 zur taktischen Auswahl von 9 empfängt den Kraftmaschinen-Drehmoment- und den Kraftmaschinen-Drehzahlbereich von dem Verbrennungsverfügbarkeitsmodul 904.
  • Bei Block 1108 werden mehrere Kraftstoffverluste für jeden verfügbaren Verbrennungsmodus abgerufen, wobei jeder Kraftstoffverlust jeweiligen mehrerer Kraftmaschinen-Arbeitspunkte innerhalb des Kraftmaschinen-Drehmoment- und des Kraftmaschinen-Drehzahlbereichs entspricht. Die Kraftstoffverluste können durch das Modul 918 zur taktischen Auswahl aus dem Kraftstoff-Kennfeldmodul 912 von 9 abgerufen werden, welches mehrere Kraftstoffverluste für Drehzahl-Lastpunkte jedes verfügbaren Verbrennungsmodus speichert. Die Kraftstoffverluste können BSFC-Werte angeben, die von 5 erhalten werden.
  • Unter Bezugnahme auf Block 1110 können mehrere Emissionsverluste für jeden verfügbaren Verbrennungsmodus abgerufen werden, wobei jeder Emissionsverlust einem jeweiligen mehrerer Kraftmaschinen-Arbeitspunkte innerhalb des Kraftmaschinen-Drehmoment- und des Kraftmaschinen-Drehzahlbereichs entspricht. Es ist einzusehen, dass die Blöcke 1108 und 1110 gleichzeitig ausgeführt werden können. Die Emissionsverluste können durch das Modul 918 zur taktischen Auswahl aus dem Emissionen-Kennfeldmodul 914 von 9 abgerufen werden, das mehrere Emissionsverluste für Drehzahl-Lastpunkte jedes verfügbaren Verbrennungsmodus speichert. Die Emissionsverluste können NOx-Emissionswerte angeben, die von 6 erhalten werden, und/oder sie können Kohlenwasserstoff-Emissionswerte angeben, die von 7 erhalten werden.
  • Unter Bezugnahme auf Block 1112 werden die jeweiligen Kraftstoff- und Emissionsverluste an jedem mehrerer möglicher Kraftmaschinen-Arbeitspunkte innerhalb des Kraftmaschinen-Drehmoment- und des Kraftmaschinen-Drehzahlbereichs der verfügbaren Verbrennungsmodi verglichen. Einer oder mehrere der möglichen Arbeitspunkte können das gewünschte Achsendrehmoment ausschließlich aufgrund des Kraftmaschinendrehmoments erreichen. Zusätzlich oder alternativ können einer oder mehrere der möglichen Arbeitspunkte nicht ausreichende Kraftmaschinen-Arbeitspunkte umfassen, die verwendet werden, um das gewünschte Achsendrehmoment nur dann zu erreichen, wenn sie mit einem angewiesenen Motordrehmoment kombiniert werden, das durch die eine oder die mehreren Drehmomentmaschinen 40 von 1 geliefert wird.
  • Unter Bezugnahme auf Block 1114 wird ein gewünschter Kraftmaschinen-Arbeitspunkt in einem der verfügbaren Verbrennungsmodi ausgewählt. Der gewünschte Kraftmaschinen-Arbeitspunkt kann durch das Modul 918 zur taktischen Auswahl von 9 ausgewählt werden. Der gewünschte Kraftmaschinen-Arbeitspunkt entspricht einem der möglichen Kraftmaschinen-Arbeitspunkte mit einem geringsten Leistungsverlust basierend auf den verglichenen jeweiligen Kraftstoff- und Emissionsverlusten. Bei bestimmten Ausführungsformen kann der Leistungsverlust ferner auf einem jeweiligen Energieverlust basieren, der aus der elektrischen Leistung resultiert, die zum Versorgen der einen oder der mehreren Drehmomentmaschinen erforderlich ist, um ein angewiesenes Motordrehmoment zu liefern, wenn der gewünschte Kraftmaschinen-Arbeitspunkt einem nicht ausreichenden Kraftmaschinen-Arbeitspunkt entspricht. Bei anderen Ausführungsformen kann der Leistungsverlust ferner auf einem jeweiligen Getriebedrehverlust basieren, der auf einem ausgewählten Übersetzungsverhältnis des Getriebes 20 von 1 basiert.
  • Unter Bezugnahme auf Block 1116 wird dann, wenn ein Übergang in dem gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkt ermittelt wird (z. B. ein gewünschter Kraftmaschinen-Arbeitspunkt für einen Übergang), ein gewünschtes momentanes Luft-Kraftstoffverhältnis, das dem gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkt entspricht, durch das Modul 918 zur taktischen Auswahl von 9 ermittelt.
  • Unter Bezugnahme auf Block 1118 wird eine momentane Einlassluftmasse geschätzt. Das Modul 950 für die geschätzte Einlassluftmasse kann die momentane Einlassluftmasse schätzen. Bei Block 1120 wird eine gewünschte momentane eingespritzte Kraftstoffmasse zum Erreichen des gewünschten momentanen Luft-Kraftstoffverhältnisses basierend auf der geschätzten momentanen Einlassluftmasse ermittelt. Anschließend wird die gewünschte momentane eingespritzte Kraftstoffmasse in eine gewünschte Drehmomentanforderung übersetzt.
  • Unter Bezugnahme auf Block 1122 wird eine momentane Drehmomentanforderung basierend auf der Motordrehmomentkapazität und der gewünschten Drehmomentanforderung ermittelt. Die momentane Drehmomentanforderung kann in dem Modul 970 zur taktischen Ausführung von 9 ermittelt werden. Wenn das gewünschte Achsendrehmoment mit einem angeforderten Motordrehmoment erreicht werden kann, das durch die eine oder die mehreren Drehmomentmaschinen 40 geliefert wird, während bei der gewünschten Drehmomentanforderung gearbeitet wird, entspricht die momentane Drehmomentanforderung der gewünschten Drehmomentanforderung. Folglich ist die Motordrehmomentkapazität ausreichend. Wenn die Motordrehmomentkapazität nicht ausreichend ist, um das angeforderte Motordrehmoment zu liefern, kann die momentane Drehmomentanforderung von der gewünschten Drehmomentanforderung weg gesteuert werden, wie es erforderlich ist, um das gewünschte Achsendrehmoment zu erreichen. Wie vorstehend erwähnt wurde, kann die Motordrehmomentkapazität nicht ausreichend sein, wenn der Ladungszustand des elektrischen Hochspannungssystems 80 zu niedrig ist, d. h. unterhalb eines Zustands eines Ladungsschwellenwerts liegt. Anschließend übersetzt Block 1122 die momentane Drehmomentanforderung in eine eingespritzte Kraftstoffmasse. Daher kann die eingespritzte Kraftstoffmasse, z. B. das Kraftmaschinendrehmoment, in Einklang mit dem Aufrechterhalten eines gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses gesteuert werden, wobei ein beliebiger Verlust an Fahrbarkeit durch ein momentanes Motordrehmoment kompensiert werden kann, das durch die eine oder die mehreren Drehmomentmaschinen geliefert wird.
  • Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und deren Modifikationen beschrieben. Weitere Modifikationen und Veränderungen können Anderen während des Lesens und Verstehens der Beschreibung auffallen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Offenbarung nicht auf die spezielle Ausführungsform bzw. die speziellen Ausführungsformen beschränkt ist, die als die beste Weise offenbart wird bzw. werden, die für die Ausführung dieser Offenbarung in Erwägung gezogen wird, sondern dass die Offenbarung alle Ausführungsformen umfassen wird, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Auswählen eines Kraftmaschinen-Arbeitspunkts in einem Antriebsstrangsystem mit mehreren Modi, das eine Dieselkraftmaschine und eine oder mehrere Drehmomentmaschinen ohne Verbrennung verwendet, die ausgebildet sind, um ein Drehmoment mittels einer Getriebeeinrichtung auf einen Endantrieb zu übertragen, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein gewünschtes Achsendrehmoment basierend auf einer Drehmomentanforderung eines Bedieners und einer Fahrzeuggeschwindigkeit überwacht wird; eine Verfügbarkeit mehrerer Verbrennungsmodi der Dieselkraftmaschine überwacht wird; für jeden verfügbaren Verbrennungsmodus: ein Kraftmaschinen-Drehmomentbereich von einem minimalen Kraftmaschinendrehmoment bis zu einem maximalen Kraftmaschinendrehmoment empfangen wird, ein Kraftmaschinen-Drehzahlbereich von einer minimalen Kraftmaschinendrehzahl bis zu einer maximalen Kraftmaschinendrehzahl empfangen wird, mehrere Kraftstoffverluste abgerufen werden, wobei jeder Kraftstoffverlust jeweiligen mehrerer Kraftmaschinen-Arbeitspunkte innerhalb des Kraftmaschinen-Drehmomentbereichs und des Kraftmaschinen-Drehzahlbereichs entspricht, mehrere Emissionsverluste abgerufen werden, wobei jeder Emissionsverlust jeweiligen der mehreren Kraftmaschinen-Arbeitspunkte innerhalb des Kraftmaschinen-Drehmomentbereichs und des Kraftmaschinen-Drehzahlbereichs entspricht, und an jedem mehrerer möglicher Kraftmaschinen-Arbeitspunkte innerhalb des Kraftmaschinen-Drehmomentbereichs und des Kraftmaschinen-Drehzahlbereichs der verfügbaren Verbrennungsmodi die jeweiligen Kraftstoff- und Emissionsverluste verglichen werden; und ein gewünschter Kraftmaschinen-Arbeitspunkt in einem der verfügbaren Verbrennungsmodi ausgewählt wird, wobei der gewünschte Kraftmaschinen-Arbeitspunkt einem der möglichen Kraftmaschinen-Arbeitspunkte mit einem geringsten Leistungsverlust basierend auf den verglichenen jeweiligen Kraftstoff- und Emissionsverlusten entspricht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei jeder der mehreren möglichen Kraftmaschinen-Arbeitspunkte innerhalb des Kraftmaschinen-Drehmomentbereichs und des Kraftmaschinen-Drehzahlbereichs der verfügbaren Verbrennungsmodi verwendet wird, um das gewünschte Achsendrehmoment zu erreichen.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass: für jeden jeweiligen möglichen Kraftmaschinen-Arbeitspunkt, der das gewünschte Achsendrehmoment nicht erreicht, ein jeweiliges Motordrehmoment von der einen oder den mehreren elektrischen Maschinen angewiesen wird, um das gewünschte Achsendrehmoment bei einer Kombination mit dem jeweiligen möglichen Kraftmaschinen-Arbeitspunkt zu erreichen.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei jeder der mehreren möglichen Kraftmaschinen-Arbeitspunkte jeweiligen mehrerer Übersetzungsverhältnisse der Getriebeeinrichtung entspricht, wobei jeder mögliche Kraftmaschinen-Arbeitspunkt verwendet wird, um das gewünschte Achsendrehmoment bei einer Multiplikation mit einem der mehreren Übersetzungsverhältnisse der Getriebeeinrichtung zu erreichen.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Vergleichen der jeweiligen Kraftstoff- und Emissionsverluste umfasst, dass: die jeweiligen Kraftstoff- und Emissionsverluste summiert werden; und ein jeweiliger Leistungsverlust basierend auf der Summation ermittelt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, das ferner umfasst, dass: an jedem der mehreren möglichen Kraftmaschinen-Arbeitspunkte: ein jeweiliger Energieverlust basierend auf einer elektrischen Leistung ermittelt wird, die zum Versorgen der einen oder der mehreren Drehmomentmaschinen erforderlich ist, die ein Motordrehmoment liefern, wobei der jeweilige Leistungsverlust ferner auf dem jeweiligen Energieverlust basiert.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: eine eingespritzte Kraftstoffmasse zum Erreichen des gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkts ermittelt wird; und eine Einlassluftmasse angepasst wird, um ein gewünschtes Luft-Kraftstoffverhältnis bei dem gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkt basierend auf der ermittelten eingespritzten Kraftstoffmasse zu erreichen.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: dann, wenn ein Übergang in dem gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkt ermittelt wird, ein gewünschtes momentanes Luft-Kraftstoffverhältnis überwacht wird, das dem gewünschten Kraftmaschinen-Arbeitspunkt entspricht; eine momentane Einlassluftmasse geschätzt wird; eine gewünschte momentane eingespritzte Kraftstoffmasse zum Erreichen des gewünschten momentanen Luft-Kraftstoffverhältnisses basierend auf der geschätzten momentanen Einlassluftmasse ermittelt wird; und die gewünschte momentane eingespritzte Kraftstoffmasse in eine gewünschte Drehmomentanforderung übersetzt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mehreren Verbrennungsmodi umfassen: einen ersten Verbrennungsmodus, der stets verfügbar ist; und einen zweiten Verbrennungsmodus, der bezüglich eines Betriebs in dem ersten Verbrennungsmodus einen verkleinerten Kraftmaschinen-Drehmomentbereich und einen verkleinerten Kraftmaschinen-Drehzahlbereich, verringerte Emissionsverluste, erhöhte Kraftstoffverluste und eine verringerte Fahrbarkeit aufweist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, das ferner umfasst, dass: ein dritter Verbrennungsmodus umfasst: einen Kraftmaschinen-Drehmomentbereich und einen Kraftmaschinen-Drehzahlbereich, die bezüglich eines Betriebs in dem ersten Verbrennungsmodus verkleinert sind und bezüglich eines Betriebs in dem zweiten Verbrennungsmodus vergrößert sind, Emissionsverluste, die bezüglich des Betriebs in dem ersten Verbrennungsmodus verringert sind und bezüglich des Betriebs in dem zweiten Verbrennungsmodus erhöht sind, Kraftstoffverluste, die bezüglich des Betriebs in dem ersten Verbrennungsmodus erhöht sind und bezüglich des Betriebs in dem zweiten Verbrennungsmodus verringert sind, und eine Fahrbarkeit, die bezüglich des Betriebs in dem ersten Verbrennungsmodus verringert ist und bezüglich des Betriebs in dem zweiten Verbrennungsmodus erhöht ist.
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