DE102014204229A1

DE102014204229A1 - Hybridfahrzeugabgasdiagnostik

Info

Publication number: DE102014204229A1
Application number: DE102014204229.1A
Authority: DE
Inventors: Douglas Raymond Martin; Richard Paul Taylor; Matt D. Smith
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2014-09-18
Also published as: CN104047694B; US20140277998A1; CN104047694A; US9296390B2

Abstract

Es werden Verfahren zum Durchführen von Diagnoseroutinen in einem Hybridfahrzeug bereitgestellt. In einem beispielhaften Ansatz umfasst ein Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs das Hemmen eines Motorabschaltens und Aktivieren eines Abbremsungs-Kraftstoffabschaltens, um einen Überwachungstest durchzuführen, während die Fahrzeuggeschwindigkeit über einer Geschwindigkeitsschwelle liegt.

Description

Geringere Motorbetriebszeiten bei Hybridfahrzeugen ermöglichen das Einsparen von Kraftstoff und Vorteile durch geringere Kraftstoffemissionen. Kürzere Motorbetriebszeiten können jedoch bewirken, dass nicht genug Zeit für das Abschließen verschiedener Bord-Diagnosevorgänge bleibt. Diese umfassen zum Beispiel Diagnoseverfahren für verschiedene Motorauspuffsensoren, Auspuffkatalysatorüberwachung usw.
Ein beispielhafter Ansatz zum Aktivieren des Abschlusses von Bord-Diagnoseroutinen umfasst das Aufrechterhalten oder Wiederaufnehmen des Motorbetriebs für eine Dauer, um die Routinen abzuschließen. Ein weiterer beispielhafter Ansatz wird von Matsuoka et al. in US 6,446,61 aufgezeigt, worin ein Motor während des Motorbetriebs in einem stabilen Zustand gehalten wird, sodass eine Diagnoseroutine ablaufen kann.
Die Erfinder haben erkannt, dass diese Ansätze mit Problemen verbunden sind. Zum Beispiel kann das Starten eines Motors oder das Halten eines Motors in einem stabilen Zustand, um Diagnoseroutinen durchzuführen, den Fahrzeugbetrieb beeinträchtigen und sich negativ auf die Wahrnehmung der Verbraucher in Bezug auf die Motorlaufzeiten bei Hybridfahrzeugen auswirken. Darüber hinaus ist die Kraftstoffeffizienz bei Ansätzen, bei denen die Motorlaufzeit wahllos gestartet oder verlängert wird, um Diagnosetests durchzuführen, während das Hybridfahrzeug in Betrieb ist, möglicherweise geringer.
Es kann ferner wünschenswert sein, ein Abbremsungs-Kraftstoffabschalten (DFSO) durchzuführen, wobei die Kraftstoffzufuhr an den Motor unterbrochen wird, um einen Sensor oder Katalysator größeren Extremen von Luft-/Kraftstoffmischungen auszusetzen, um besonders verlässliche Fehlerkodeeinstellungen beim Diagnostizieren von Fehlern in Auspuffsystemkomponenten, wie etwa Luft-/Kraftstoffsensoren und -katalysatoren, zu gewährleisten. Aufgrund der minimalen Motorlaufzeit bei Hybridfahrzeugen können solche Fahrzeuge zum Beispiel konfiguriert sein, um den Motor als Antwort auf Fahrer-Gaswegnehmen abzustellen, und Abgassensoren im Abgassystem sind womöglich nicht stark genug Fett- und Mager-Luft-/Kraftstoff-Mischungen ausgesetzt, die für die Überwachung erforderlich sind.
In einem Beispiel können einige der genannten Probleme durch ein Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs beseitigt werden, das das Hemmen eines Motorabschaltens und das Aktivieren eines Abbremsungs-Kraftstoffabschaltens umfasst, um einen Überwachungstest durchzuführen, während die Fahrzeuggeschwindigkeit über einer Geschwindigkeitsschwelle liegt.
Auf diese Weise können Diagnoseroutinen unter Verwendung eines DFSO durchgeführt werden, um Abgassensoren in ausreichendem Ausmaß Fett- und Mager-Luft-/Kraftstoff-Mischungen auszusetzen, um genauere Diagnosen für Abgassystemkomponenten vorzunehmen und gleichzeitig die Beeinträchtigung des Fahrzeugbetriebs durch die Überwachungsroutinen zu verringern. Bei einem solchen Ansatz können darüber hinaus Kraftstoffeinsparungen gesteigert werden, indem ein Herabregeln des Motors erst dann gehemmt wird, wenn der Diagnosemonitor betriebsbereit ist. Da der Motor nicht dazu gebracht wird, Geschwindigkeiten unter der Schwelle beizubehalten, kann die Zufriedenheit der Verbraucher mit dem Hybridfahrzeugbetrieb steigen.
Es wird darauf hingewiesen, dass die obige Zusammenfassung dazu dient, auf vereinfachte Weise eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben werden. Sie dient nicht dazu, wichtige oder wesentliche Funktionen des beanspruchten Gegenstands anzugeben, dessen Schutzumfang ausschließlich durch die auf die detaillierte Beschreibung folgenden Ansprüche festgelegt wird. Zudem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Ausführungsformen beschränkt, die jegliche oben oder in sonstigen Teilen dieser Offenbarung genannten Nachteile beseitigen.
1 zeigt ein beispielhaftes Fahrzeugsystem.
2 zeigt einen beispielhaften Motor.
3 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs gemäß der Offenbarung.
4 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs gemäß der Offenbarung.
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Hybridfahrzeugs, wie des elektrischen Steckdosen-Hybridfahrzeugs nach 1. Solche Hybridfahrzeuge können einen Motor umfassen, wie den in 2 gezeigten Motor, der während bestimmter Zustände selektiv betrieben werden kann. Zum Beispiel kann der Motor betrieben oder „hinaufgeregelt“ werden, um Drehmomentanforderungen zu erfüllen, oder aber während anderer Zustände abgestellt oder „herabgeregelt“ werden. Zum Beispiel kann der Motor als Antwort auf ein Gaswegnehmen des Fahrers herabgeregelt werden, wobei der Fahrer eine Drehmomentanforderung unterbricht oder verringert, z.B. indem er ein Beschleunigungspedal anpasst. Ein Hinaufregeln des Motors findet statt, wenn der Motor von einem Generator bis zu einer Ziel-Drehzahl, z.B. ~1000 RPM, gedreht und mit Kraftstoff versorgt und gezündet wird, bis der Motor startet. Bei Hybridfahrzeugen findet jedoch das Hinaufregeln des Motors unabhängig vom Fahrzeugstart statt, der über eine alternative Spannungsquelle erfolgen kann. Ein Herabregeln des Motors findet statt, wenn der Motor gestoppt wird, das Fahrzeug aber weiterläuft.
Da Hybridfahrzeuge eine kürzere Motorlaufzeit aufweisen können, haben die Diagnosetests von Sensoren und Katalysatoren, wie bereits erwähnt, womöglich nicht genug Zeit, um vollständig durchgeführt zu werden, und werden möglicherweise nicht stark genug den Luft-/Kraftstoffübergängen ausgesetzt, die erforderlich sind, um eine genaue Diagnose der Abgassystemkomponenten vorzunehmen und gleichzeitig die Beeinträchtigungen der Überwachungsroutinen auf den Fahrzeugbetrieb zu reduzieren. Wie in 3 und 4 gezeigt, kann daher während bestimmter nichtintrusiver Zustände ein Herabregeln des Motors gehemmt und ein Abbremsungs-Kraftstoffabschalten (DFSO) ermöglicht werden, während das Fahrzeug läuft, um Diagnosetests von Abgassystemkomponenten wie Abgassensoren und Katalysatoren durchzuführen. Zum Beispiel kann ausschließlich dann ein Herabregeln des Motors gehemmt und ein Abbremsungs-Kraftstoffabschalten (DFSO) ermöglicht werden, wenn das Diagnoseüberwachungselement betriebsbereit ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit über einer Geschwindigkeitsschwelle liegt.
1 zeigt ein beispielhaftes Fahrzeugbetriebssystem 100. Ein Fahrzeugbetriebssystem 100 umfasst einen Kraftstoffverbrennungsmotor 10 und einen Motor 20. Als nicht einschränkendes Beispiel umfasst der Motor 10 einen Verbrennungsmotor und der Motor 20 umfasst einen Elektromotor. Der Motor 20 kann konfiguriert sein, um eine andere Energiequelle als der Motor 10 zu nutzen oder zu verbrauchen. Zum Beispiel kann der Motor 10 einen flüssigen Kraftstoff verbrauchen (z.B. Benzin), um eine Motorleistung zu erzeugen, während der Motor 20 elektrische Energie verbrauchen kann, um eine Motorleistung zu erzeugen. Ein Fahrzeug mit Antriebssystem 100 kann somit als elektrisches Hybridfahrzeug (HEV) bezeichnet werden. Insbesondere ist das Antriebssystem 100 hierin als elektrisches Steckdosen-Hybridfahrzeug (PHEV) dargestellt.
Ein Fahrzeugbetriebssystem 100 kann abhängig von den Bedingungen des Fahrzeugbetriebs auf verschiedene Weise angetrieben werden. Einige dieser Modelle können ermöglichen, dass der Motor 10 in einem Aus-Zustand (oder deaktiviertem Zustand) gehalten wird, wenn die Kraftstoffverbrennung im Motor unterbrochen ist. Zum Beispiel kann der Motor 20 in ausgewählten Betriebszuständen das Fahrzeug über das Antriebsrad 30 antreiben, während der Motor 10 deaktiviert ist.
Während anderer Betriebszustände kann der Motor 10 deaktiviert sein, während der Motor 20 angetrieben wird, um die Energiespeichervorrichtung 50 durch Rekuperationsbremsung aufzuladen. Dabei kann der Motor 20 Drehmoment vom Antriebsrad 30 verliehen bekommen und die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie zum Speichern in der Energiespeichervorrichtung 50 umwandeln. Der Motor 20 kann dadurch in manchen Ausführungsformen eine Generatorfunktion bereitstellen. In weiteren Ausführungsformen jedoch kann stattdessen eine spezielle Energieumwandlungsvorrichtung, hierin ein Generator 60, Drehmoment vom Antriebsrad 30 empfangen und die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie zum Speichern in einer Energiespeichervorrichtung 50 umwandeln.
Während weiterer Betriebszustände kann der Motor 10 durch das Verbrennen von vom Kraftstoffsystem 40 empfangenem Kraftstoff angetrieben werden. Zum Beispiel kann der Motor 10 angetrieben werden, um das Fahrzeug über das Antriebsrad 30 anzutreiben, während der Motor 20 deaktiviert ist. Während weiterer Betriebszustände können sowohl der Motor 10 als auch der Motor 20 jeweils angetrieben werden, um das Fahrzeug über das Antriebsrad 30 anzutreiben. Eine Konfiguration, bei der sowohl der Motor als auch der Elektromotor selektiv das Fahrzeug antreiben können, wird als Paralleltyp-Fahrzeugbetriebssystem bezeichnet. Es ist zu beachten, dass in einigen Ausführungsformen der Motor 20 das Fahrzeug über eine erste Gruppe von Antriebsrädern und der Motor 10 das Fahrzeug über eine zweite Gruppe von Antriebsrädern antreiben kann.
In weiteren Ausführungsformen kann das Fahrzeugbetriebssystem 100 als Serientyp-Fahrzeugbetriebssystem konfiguriert sein, wobei der Motor die Antriebsräder nicht direkt antreibt. Vielmehr kann der Motor 10 betrieben werden, um den Motor 20 anzutreiben, der wiederum das Fahrzeug über das Antriebsrad 30 antreibt. Zum Beispiel kann der Motor 10 während ausgewählter Betriebszustände den Generator 60 antreiben, der wiederum den einen oder die mehreren Motoren 20 oder die Energiespeichervorrichtung 50 mit elektrischer Energie versorgt. Als ein weiteres Beispiel kann der Motor 10 begetrieben werden, um den Motor 20 anzutreiben, der wiederum eine Generatorfunktion bereitstellt, um die Ausgangsenergie in elektrische Energie umzuwandeln, wobei die elektrische Energie zum späteren Gebrauch durch den Motor in der Energiespeichervorrichtung 50 gespeichert wird. Das Fahrzeugbetriebssystem kann konfiguriert sein, um je nach Betriebszustand zwischen zwei oder mehr der beschriebenen Antriebsbetriebsarten zu wechseln.
Ein Kraftstoffsystem 40 kann einen oder mehrere Kraftstoffspeichertanks 44 zum Speichern von Kraftstoff an Bord des Fahrzeugs und zum Bereitstellen von Kraftstoff an der Motor 10 umfassen. Zum Beispiel kann der Tank 44 einen oder mehrere Flüssigkraftstoffe speichern, darunter, aber nicht eingeschränkt auf: Benzin, Diesel und Alkoholkraftstoffe. In einigen Beispielen kann der Kraftstoff als ein Gemisch von zwei oder mehreren verschiedenen Kraftstoffen an Bord des Fahrzeugs gespeichert werden. Zum Beispiel kann der Kraftstofftank 44 konfiguriert sein, um ein Gemisch von Benzin und Ethanol (z.B. E10, E85, usw.) oder ein Gemisch von Benzin und Methanol (z.B. M10, M85, usw.) zu speichern, wobei diese Kraftstoffe oder Kraftstoffgemische dem Motor 10 zugeführt werden. Noch weitere geeignete Kraftstoffe oder Kraftstoffgemische können dem Motor 10 zugeführt werden, wo sie verbrannt werden um eine Ausgangsenergie zu erzeugen. Die Motorausgangsleistung kann verwendet werden, um das Fahrzeug anzutreiben und/oder die Energiespeichervorrichtung 50 über den Motor 20 oder den Generator 60 wieder aufzuladen.
Der Kraftstofftank 44 kann einen Kraftstoffpegelsensor 46 zum Senden eines Signals in Bezug auf einen Kraftstoffpegel im Tank an die Steuereinheit (oder Steuereinheit) 12 umfassen. Der Kraftstoffpegelsensor 46 kann einen Schwimmer umfassen, der wie gezeigt mit einem variablen Widerstand verbunden ist. Alternativ dazu können andere Arten von Kraftstoffpegelsensoren verwendet werden. Der Pegel des im Kraftstofftank 44 gespeicherten Kraftstoffs (z.B. wie durch den Kraftstoffpegelsensor ermittelt), kann dem Fahrzeugbetreiber zum Beispiel über eine Kraftstoffanzeige oder eine Anzeigeleuchte, als 52 gekennzeichnet, mitgeteilt werden. Das Kraftstoffsystem 40 kann periodisch Kraftstoff von einer externen Kraftstoffquelle empfangen. Zum Beispiel kann, wenn der Kraftstoffpegel im Kraftstofftank unter eine Schwelle sinkt, als Antwort darauf eine Kraftstofftankauffüllanforderung gestellt werden und der Fahrzeugbetreiber kann das Fahrzeug zum Auffüllen anhalten. Kraftstoff kann von einer Kraftstoffabgabevorrichtung 70 über eine Auffüllleitung 48, die einen Durchlass von einer an einem Außenkörper des Fahrzeugs angeordneten Auffülltür 62 ausbildet, in den Kraftstofftank gepumpt werden.
Das Fahrzeugsystem kann verschiedene Sensoren und Überwachungseinheit umfassen, die regelmäßig bewertet werden müssen. Diese umfassen zum Beispiel eine VCI-Überwachungseinheit, eine EGR-Überwachungseinheit, einen EGO-Sensor, eine Kraftstoff-Überwachungseinheit, eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Ungleichgewichts-Überwachungseinheit, einen FAOS-Sensor sowie sonstige Routinen wie Leckage-Ermittlungsroutinen. Es können regelmäßige Bord-Diagnoseroutinen durchgeführt werden, um das Funktionieren des Sensors/ der Überwachungseinheit zu bestätigen. Um bundesstaatliche Emissionsanforderungen zu erfüllen, müssen Bord-Diagnose-(OBD-)Routinen darüber hinaus möglicherweise innerhalb eines Fahrzeugbetriebszyklus durchgeführt werden. Aus diesem Grund erfordern manche der Diagnoseroutinen, dass der Motor im Betrieb befindlich ist, um vollständig durchgeführt zu werden. Andere wiederum verlangen keinen Motorbetrieb und können in einem Antriebszyklus durchgeführt werden, während ein Fahrzeug sich in einer elektrischen Betriebsart befindet. Zumindest einige der Diagnoseroutinen werden günstigerweise vollständig durchgeführt, wenn der Motorbetrieb zwischen einem Motor-Ein-Betrieb und einem Motor-Aus-Betrieb variiert. Wie in 3 und 4 gezeigt, kann daher während bestimmter nichtintrusiver Zustände ein Herabregeln des Motors gehemmt und ein Abbremsungs-Kraftstoffabschalten ermöglicht werden, während das Fahrzeug läuft, um Diagnosetests von Abgassystemkomponenten wie Abgassensoren und Katalysatoren durchzuführen. Zum Beispiel kann ausschließlich dann, ein Herabregeln des Motors gehemmt und ein Abbremsungs-Kraftstoffabschalten (DFSO) ermöglicht werden, wenn die Diagnoseüberwachungselement betriebsbereit ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit über einer Geschwindigkeitsschwelle liegt.
Ein Steuereinheit 12 kann mit einem oder mehreren Motoren 10, einem Motor 20, einem Kraftstoffsystem 40, einer Energiespeichervorrichtung 50 und einem Generator 60 kommunizieren. Insbesondere kann die Steuereinheit 12 von einem oder mehreren Motoren 10, dem Motor 20, dem Kraftstoffsystem 40, der Energiespeichervorrichtung 50 und dem Generator 60 Rückmeldungen empfangen und als Antwort Steuersignale an einen oder mehrere von ihnen senden. Die Steuereinheit 12 kann ferner einen Hinweis auf eine von einem Betreiber angefragte Ausgangsleistung des Fahrzeugbetriebssystems von einem Fahrzeugbetreiber 130 empfangen. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 12 Rückmeldungen von einem Pedalpositionssensor 134 empfangen, der mit dem Pedal 132 kommuniziert. Das Pedal 132 bezieht sich schematisch auf ein Beschleunigungspedal (wie gezeigt) oder ein Bremspedal.
Eine Energiespeichervorrichtung 50 kann eine oder mehrere Batterien und/oder Kondensatoren umfassen. Die Energiespeichervorrichtung 50 kann konfiguriert sein, um elektrische Energie zu speichern, die anderen an Bord des Fahrzeug angeordneten elektrischen Lasten (anderen als der Motor) zugeführt wird, darunter ein Passagierraumbeheizungs- und -klimaanlagensystem (z.B. HVAC-System), ein Motorstartsysteme (z.B. Startermotor), Scheinwerfer, Passagierraum-Audio- und Videosysteme usw.
Die Energiespeichervorrichtung 50 kann periodisch elektrische Energie von einer externen Spannungsquelle 80 empfangen, die nicht im Fahrzeug angeordnet ist. Als nicht-einschränkendes Beispiel kann das Fahrzeugbetriebssystem 100 als elektrisches Steckdosen-Hybridfahrzeug (HEV) konfiguriert sein, wobei der Energiespeichervorrichtung 50 elektrische Energie über ein Elektrische-Energie-Übertragungskabel 82 von der Spannungsquelle 80 zugeführt wird. Während eines Aufladevorgangs der Energiespeichervorrichtung 50 von der Spannungsquelle 80 kann das Elektrische-Energie-Übertragungskabel 82 die Energiespeichervorrichtung 50 und Spannungsquelle 80 elektrisch verbinden. Während das Fahrzeugbetriebssystem betrieben wird, um das Fahrzeug anzutreiben, kann das Elektrische-Energie-Übertragungskabel 82 zwischen der Spannungsquelle 80 und der Energiespeichervorrichtung 50 getrennt werden. Die Steuereinheit 12 kann die Menge elektrischer Energie, die in der Energiespeichervorrichtung gespeichert ist und hierin als Ladezustand (SOC) bezeichnet wird, schätzen und/oder steuern.
In weiteren Ausführungsformen kann das Elektrische-Energie-Übertragungskabel 82 weggelassen werden, wobei die elektrische Energie drahtlos in der Energiespeichervorrichtung 50 von der Spannungsquelle 80 empfangen wird. Zum Beispiel kann die Energiespeichervorrichtung 50 elektrische Energie von der Spannungsquelle 80 über eines oder mehrere von elektromagnetischer Induktion, Funkwellen und elektromagnetische Resonanz empfangen. Es ist daher darauf hinzuweisen, dass jeder geeignete Ansatz verwendet werden kann, um die Energiespeichervorrichtung 50 durch die externe Spannungsquelle 80 aufzuladen. Auf diese Weise kann der Motor 20 das Fahrzeug antreiben, indem eine andere Energiequelle als der vom Motor 10 verwendete Kraftstoff verwendet wird.
Wie in 2 veranschaulicht kann die Steuereinheit 12 Dateneingaben von verschiedenen Sensoren empfangen, die Dateneingaben verarbeiten und verschiedene Aktuatoren als Antwort auf die verarbeiteten Dateneingaben basierend auf darin programmierten Anweisungen oder Kodes, die einer oder mehreren Routinen entsprechen, auslösen. Eine beispielhafte Steuerroutine ist hierin mit Bezug auf 3 beschrieben.
2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Verbrennungsraums oder eines Zylinders des inneren Verbrennungsmotors 10. Der Motor 10 kann Steuerparameter von einem Steuereinheit, das die Steuereinheit 12 umfasst, und über eine Eingabevorrichtung (132) Eingaben von einem Fahrzeugbetreiber 130 empfangen. In diesem Beispiel umfasst eine Eingabevorrichtung 132 ein Beschleunigungspedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Der Zylinder (hierin auch als „Verbrennungsraum“ bezeichnet) 14 des Motors 10 kann Verbrennungsraumwände 136 mit einem darin angeordneten Kolben 138 umfassen. Der Kolben 138 kann mit einer Kurbelwelle 140 verbunden sein, damit die Hin- und Her-Bewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle übertragen wird. Die Kurbelwelle 140 kann über ein Getriebesystem mit zumindest einem Antriebsrad des Passagierfahrzeugs verbunden sein. Außerdem kann ein Startermotor über ein Schwungrad mit der Kurbelwelle 140 verbunden sein, um einen Startantrieb des Motors 10 zu ermöglichen.
Der Zylinder 14 kann über eine Reihe von Lufteinlassdurchlässen 142, 144 und 146 Luftzufuhr empfangen. Der Lufteinlassdurchlass 146 kann mit weiteren Zylindern des Motors 10 zusätzlich zum Zylinder 14 kommunizieren. In einigen Ausführungsformen kann/können einer oder mehrere der Lufteinlassdurchlässe eine Schubvorrichtung wie einen Turbolader oder Superlader umfassen. 2 zeigt zum Beispiel einen Motor 10, der mit einem Turbolader konfiguriert ist, der einen zwischen den Einlassdurchlässen 142 und 144 angeordneten Kompressor 174 und eine entlang dem Abgasdurchlass 148 angeordnete Abgasturbine 176 umfasst. Der Kompressor 174 kann über eine Welle 180 zumindest teilweise von einer Abgasturbine 176 mit Leistung versorgt werden, wobei die Schubvorrichtung als ein Turbolader konfiguriert ist. In weiteren Beispielen, in denen etwa der Motor 10 mit einem Superlader bereitgestellt ist, kann die Abgasturbine 176 wahlweise weggelassen werden, wobei der Kompressor 174 durch eine mechanisch zugeführte Leistung von einem Elektromotor oder dem Motor mit Leistung versorgt wird. Eine Drossel 162, die eine Drosselplatte 164 umfasst, kann entlang eines Einlassdurchlasses des Motors bereitgestellt sein, um die Durchflussrate und/oder den Druck der Luftzufuhr an den Zylinder des Motors zu verändern. Zum Beispiel kann die Drossel 162 stromabwärts des Kompressors 174, wie in 2 gezeigt, angeordnet oder alternativ dazu stromaufwärts des Kompressors 174 bereitgestellt sein.
Der Abgasdurchlass 148 kann Abgase von weiteren Zylindern des Motors 10 zusätzlich zum Zylinder 14 aufnehmen. Ein Abgassensor 128 ist mit dem Abgasdurchlass 148 stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung 178 verbunden gezeigt. Der Sensor 128 kann aus verschiedenen geeigneten Sensoren ausgewählt sein, um Angaben über ein Abgasluft-/Kraftstoff-Verhältnis bereitzustellen, wie ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO(Universal- oder Breitbandabgassauerstoff), ein Zweiphasensauerstoffsensor oder EGO (wie gezeigt), ein HEGO (Wärme-EGO), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor, zum Beispiel. Die Emissionssteuervorrichtung 178 kann ein Dreiweg-Katalysator (TWC), eine NOx-Falle, verschiedene weitere Emissionssteuervorrichtungen oder Kombinationen davon sein. Darüber hinaus kann ein Stromabwärts-Katalysatorüberwachungssensor (CMS) 179 im Auspuff in einer Position stromabwärts des Katalysators 178 angeschlossen sein. Der Sensor 179 kann aus verschiedenen geeigneten Sensoren ausgewählt sein, um Angaben über ein Abgasluft-/Kraftstoff-Verhältnis bereitzustellen, wie ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO (Universal- oder Breitbandabgassauerstoff), ein Zweiphasensauerstoffsensor oder EGO (wie gezeigt), ein HEGO (Wärme-EGO), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor, zum Beispiel.
Die Abgastemperatur kann durch einen oder mehrere Temperatursensoren (nicht gezeigt) geschätzt werden, die im Abgasdurchlass 148 angeordnet sind. Alternativ dazu kann die Abgastemperatur basierend auf Motorbetriebszuständen wie Geschwindigkeit, Luft-/Kraftstoffverhältnis (AFR), Zündfunkenverzögerung ermittelt werden.
Jeder Zylinder des Motors 10 kann eines oder mehrere Einlassventile und eines oder mehrere Auslassventile umfassen. Zum Beispiel umfasst der gezeigte Zylinder 14 zumindest ein Einlasstellerventil 150 und zumindest ein Auslasstellerventil 156. In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10, einschließlich des Zylinders 14, zumindest zwei Einlasstellerventile und zumindest zwei Auslasstellerventile, die in einem Oberbereich des Zylinders 14 angeordnet sind, umfassen.
Das Einlassventil 150 kann durch Nockenansteuerung über ein Nockenansteuerungssystem 151 durch die Steuereinheit 12 gesteuert werden. Auf ähnliche Weise kann das Auslassventil 156 über ein Nockenansteuerungssystem 153 durch die Steuereinheit 12 gesteuert werden. Nockenansteuerungssysteme 151 und 153 können jeweils eine oder mehrere Nocken umfassen und eine oder mehrere Nockenprofilschaltungen (CPS) umfassen, variable Nockentaktung (VCT), variable Ventiltaktung (VVT) und/oder veränderbare Ventilhub-(VVL-)Systeme, die durch die Steuereinheit 12 angetrieben werden, um den Ventilbetrieb zu verändern. Die Position des Einlassventils 150 und des Auslassventils 156 kann jeweils durch Ventilpositionssensoren 155 und 157 bestimmt werden. In alternativen Ausführungsformen kann das Einlass- und/oder Auslassventil durch elektrische Ventilansteuerung erfolgen. Zum Beispiel kann der Zylinder 14 alternativ dazu ein Einlassventil, das über elektrische Ventilansteuerung gesteuert wird, und ein Auslassventil umfassen, das über Nockenansteuerung mit CPS- und/oder VCT-Systemen gesteuert wird. In weiteren Ausführungsformen können die Einlass- und Auslassventile durch ein gemeinsames Ventilbetätigungselement oder -betätigungssystem oder ein veränderbares Ventiltaktungsbetätigungselement oder betätigungssystem gesteuert werden.
Der Zylinder 14 kann ein Kompressionsverhältnis aufweisen, das das Verhältnis von Volumen ist, wenn der Kolben 138 sich mittig unten oder mittig oben befindet. Günstigerweise liegt das Kompressionsverhältnis im Bereich von 9:1 bis 10:1. In einigen Beispielen, in denen verschiedene Kraftstoffe verwendet werden, kann das Kompressionsverhältnis größer sein. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn Kraftstoffe mit höherer Oktanzahl oder Kraftstoffe mit höherer latenter Verdampfungsenthalpie verwendet werden. Das Kompressionsverhältnis kann auch dann größer sein, wenn Direkteinspritzung aufgrund ihrer Auswirkung auf Motorklopfen verwendet wird.
In einigen Ausführungsformen kann ein Zylinder des Motors 10 eine Zündkerze 192 zum Einleiten des Verbrennungsprozesses umfassen. Ein Zündungssystem 190 kann im Rahmen von ausgewählten Antriebsbetriebsarten als Antwort auf ein Frühzündungssignal SA von der Steuereinheit 12 über die Zündkerze 192 einen Zündfunken an den Verbrennungsraum 14 bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann jedoch die Zündkerze 192 weggelassen werden, etwa wenn der Motor 10 den Verbrennungsprozess durch Selbstzündung oder durch Kraftstoffeinspritzung einleitet, wie es bei einigen Dieselmotoren der Fall ist.
In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10 mit einem oder mehreren Einspritzaggregaten konfiguriert sein, um Kraftstoff dafür bereitzustellen. Als nicht einschränkendes Beispiel ist der Zylinder 14 mit einem Einspritzaggregat 166 bezeigt. Das gezeigte Einspritzaggregat 166 ist direkt mit dem Zylinder 14 verbunden, um im Verhältnis zu der Impulsbreite des von der Steuereinheit 12 über den elektrischen Treiber 168 empfangenen Signals FPW Kraftstoff direkt darin einzuspritzen. Auf diese Weise stellt das Einspritzaggregat 166 das bereit, was als Direkteinspritzung (nachstehend auch als „DI“ bezeichnet) von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 14 bekannt ist. 2 zeigt die Einspritzdüse 166 als Seiteneinspritzdüse, doch kann diese auch oberhalb des Kolbens angeordnet sein, etwa nahe der Position der Zündkerze 192. Eine solche Position kann beim Antreiben des Motors mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis aufgrund der geringeren Flüchtigkeit einiger Kraftstoffe auf Alkoholbasis das Mischen und das Verbrennen verbessern. Alternativ dazu kann die Einspritzdüse oberhalb und nahe dem Einlassventil angeordnet sein, um das Mischen zu verbessern. Der Kraftstoff kann dem Einspritzaggregat 166 von einem Hochdruckkraftstoffsystem 8 zugeführt werden, das Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen und ein Kraftstoffzuführelement umfasst. Alternativ dazu kann der Kraftstoff durch eine Einzelphasenkraftstoffpumpe bei niedrigerem Druck zugeführt werden, wobei die Taktung der Kraftstoffdirekteinspritzung womöglich während des Kompressionsschubs begrenzter ist als in Fällen, in denen ein Hochdruckkraftstoffsystem verwendet wird. Ferner können, obwohl dies nicht gezeigt ist, die Kraftstofftanks einen Druckwandler aufweisen, der ein Signal für die Steuereinheit 12 bereitstellt. Wie ersichtlich ist, kann die Einspritzdüse 166 in einer alternativen Ausführungsform eine Anschlusseinspritzdüse sein, die Kraftstoff für den Einlassanschluss stromaufwärts des Zylinders 14 bereitstellt.
Wie oben beschrieben zeigt 2 nur einen Zylinder eines Mehrfach-Zylinder-Motors. Daher kann der Zylinder einen eigenen Satz von Einlass-/Auslassventilen, Einspritzaggregat(en), Zündkerze, usw. umfassen.
Kraftstofftanks im Kraftstoffsystem 8 können Kraftstoff mit verschiedenen Kraftstoffeigenschaften enthalten, wie zum Beispiel verschiedenen Kraftstoffzusammensetzungen. Diese Unterschiede können verschiedenen Alkoholgehalt, verschiedene Oktanzahl, verschiedene Verdampfungswärme, verschiedene Kraftstoffmischungen, verschiedene Kraftstoffflüchtigkeit und/oder Kombinationen davon usw. umfassen.
Die Steuereinheit 12 ist in 2 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 106, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 108, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem bestimmten Beispiel als Festwertspeicher 110 dargestellt ist, einen Direktzugriffspeicher 112, einen Hilfsspeicher 114, und einen Datenbus umfasst. Der Festwertspeicher 110 des Speichermediums kann mit Computer-lesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die durch den Prozessor 106 auszuführen sind, um die nachstehend beschriebenen Verfahren und Routinen sowie weitere bereits erwähnte Varianten durchzuführen, die nicht spezifisch aufgeführt werden. Die Steuereinheit 12 kann verschiedene Signale von Sensoren empfangen, die mit dem Motor 10 verbunden sind, zusätzlich zu den bereit erörterten Signalen, die das Messen des eingeleiteten Massenluftstroms (MAF) durch den Massenluftstromsensor 122; der Motorkühlungstemperatur (ECT) durch den mit einer Kühlhülse 118 verbundenen Temperatursensor; eines Profilzündungsaufnahmesignals (PIP) durch einen mit der Kurbelwelle 140 verbundenen Hall-Effekt-Sensor 120 (oder sonstigem Typ); der Drosselposition (TP) durch einen Drosselpositionssensor; eines Signals für den absoluten Ladedruck (MAP) durch einen Sensor 124, des Zylinder-AFR durch einen EGO-Sensor 128, des Ablass-AFR durch einen CMS 179, und der abnormalen Verbrennung durch einen Klopfsensor und Kurbelwellenbeschleunigungssensor umfasst. Ein Motordrehzahlsignal RPM, kann durch die Steuereinheit 12 von einem Signal-PIP erzeugt werden. Ladedrucksignal MAP von einem Ladedrucksensor kann verwendet werden, um einen Hinweis auf Vakuum oder Druck im Ansaugstutzen bereitzustellen.
Basierend auf Eingaben von einem oder mehreren der genannten Sensoren kann die Steuereinheit 12 einen oder mehrere Aktuatoren wie das Einspritzaggregat 166, die Drossel 162, die Zündkerze 192, Einlass-/Auslassventile und Nocken usw. einstellen. Die Steuereinheit kann Eingabedaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingabedaten verarbeiten und die Aktuatoren als Antwort auf die verarbeiteten Eingabedaten basierend auf den darin programmierten, einer oder mehreren Routinen entsprechenden Anweisungen oder Kodes, die darin programmiert sind, aktivieren. Eine beispielhafte Steuerroutine ist hierin in Bezug auf 3 gezeigt.
3 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 300 zum Hemmen des Herabregelns des Motors und Aktivieren des DFSO während ausgewählter Fahrzeug-Betriebszustände, sodass Überwachungsroutinen durchgeführt werden können, um Abgassystemkomponenten zu analysieren. Wie oben beschrieben kann während ausgewählter Fahrzeug-Betriebszustände, z.B. wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über einer Geschwindigkeitsschwelle liegt und wenn Eintrittsbedingungen zum Durchführen einer Überwachungsroutine erfüllt sind, das Motorabschalten für eine Dauer verschoben, das Bereitstellen von Kraftstoff an den Motor unterbrochen und Verhältnisse von Übergängen von fett zu mager durch das Abgassystem verfolgt werden, um zu bestimmen, ob in einer oder mehreren Abgassystemkomponenten, z.B. einem oder mehreren Sensoren oder Katalysatoren, eine Verschlechterung vorliegt. Diese Kraftstoffunterbrechung erfolgt zu einem Zeitpunkt, in dem bei einem Hybridfahrzeug normalerweise der Motor abgeschaltet wird, z.B. als Antwort auf eine Motorherabregelungsanforderung wie ein Gaswegnehmen des Fahrers. Der Motor muss sich weiterhin drehen, um den Mager-Übergang durch den Auspuff zu bewegen und das Beobachten durch das Überwachungselement zu ermöglichen.
Die hierin beschriebenen Sensor- und Katalysatorüberwachungsroutinen hängen von Übergängen zwischen Luft-/Kraftstoffverhältnissen durch Abgassystemkomponenten ab und somit von Veränderungen des Motorbetriebs, während der Motor läuft. Der Motor wird nicht allein dazu gestartet oder hochgeregelt, um einen Diagnosetest durchzuführen. Bei 302 umfasst daher das Verfahren 300 das Bestimmen davon, ob der Motor läuft. Läuft der Motor bei 302, geht das Verfahren 300 zu 304 über.
Bei 304 bestimmt das Verfahren 300, ob eine Motorherabregelungsanforderung eintritt. Eine Motorherabregelungsanforderung kann bei einem Hybridfahrzeug als Antwort auf eine Vielzahl von Betriebszuständen eintreten. In einem Beispiel kann eine Motorherabregelungsanforderung ein Gaswegnehmen des Fahrers umfassen, wobei eine Drehmomentanforderung unterbrochen oder durch eine Fahrereingabe verringert wird, etwa über ein Beschleunigungspedal. Als ein weiteres Beispiel kann eine Motorherabregelungsanforderung von der Fahrzeugbeladung und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängen. Zum Beispiel kann eine Motorherabregelungsanforderung als Antwort auf eine Fahrzeugbeladung und/oder Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgen, die unter einer Schwelle liegt. Eine Motorherabregelungsanforderung kann außerdem basierend auf Betriebszuständen des Motors 20, Betriebszuständen des Generators 50, und/oder einem Ladezustand der Energiespeichervorrichtung 50 erzeugt werden. In einigen Beispielen kann eine Motorherabregelungsanforderung jedes Mal, wenn ein Gaswegnehmen des Fahrers erfolgt, erzeugt werden.
Tritt in 304 eine Motorherabregelungsanforderung ein, geht das Verfahren 300 zu 306 über. Bei 306 umfasst das Verfahren 300 das Bestimmen davon, ob Sensortesteintrittsbedingungen erfüllt sind. Zum Beispiel kann ein Auspuffsensortest vorgesehen sein, um an einem oder mehreren Abgassensoren im Auspuff des Fahrzeugs durchgeführt zu werden. Zum Beispiel kann der Auspuffsensor 128 periodisch getestet werden, um zu bestimmen, ob seine Antwort auf Veränderungen des Luft-/Kraftstoffverhältnisses im Wesentlichen genau ist.
Sensortesteintrittsbedingungen können auf einer Vielzahl von Motor- und Fahrzeug-Betriebszuständen sowie einem Sensorüberwachungsplan basieren. Wurde zum Beispiel über einen bestimmten Zeitraum hinweg kein Sensortest vorgenommen, so kann das Durchführen eines Sensortests zur nächstbesten Gelegenheit vorgesehen werden, wenn eine Herabregelungsanforderung ausgelöst wird und sonstige Eintrittsbedingungen erfüllt. Ferner können die Sensortesteintrittsbedingungen basierend darauf erfüllt sein, wie lange der Motor schon läuft. Die Sensortesteintrittsbedingungen können somit eine Motorlaufzeit umfassen, die über einer Schwellendauer liegt.
Sensortesteintrittsbedingungen können ferner auch auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basieren, z.B. der Antriebsgeschwindigkeit des Fahrzeugs in eine Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung. Zum Beispiel können Sensortesteintrittsbedingungen eine Fahrzeuggeschwindigkeit umfassen, die über einer ersten Geschwindigkeitsschwelle liegt, z.B. über 47 mph. Auf diese Weise kann, wie unten beschrieben, ein Motorherabregeln nur dann gehemmt werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über dieser ersten Schwellen-Fahrzeuggeschwindigkeit liegt, sodass die Zufriedenheit der Verbraucher in Bezug auf das Hybridfahrzeug gesteigert werden kann.
Die Eintrittsbedingungen können zudem darauf basieren, ob ein Motorherabregeln gegenwärtig gehemmt wird oder wie lange das Motorherabregeln schon gehemmt wird. Zum Beispiel kann der Motor, wenn er weniger als eine Schwellendauer lang gehemmt wurde, z.B. weniger als fünf Minuten lang, weiterhin gehemmt werden, um den Sensortest wie nachstehend beschrieben durchzuführen. Wurde jedoch der Motor länger als die Schwellendauer gehemmt, z.B., länger als fünf Sekunden lang, sollte der Motor abgeschaltet werden und die Überwachungsroutine nicht erfolgen. Diese Eintrittsbedingungen können verwendet werden, um sicherzustellen, dass der Motor nur während Zuständen gehemmt wird, in denen das Sensorüberwachungselement betriebsbereit ist und der Fahrzeugzustand ein nichtintrusives Hemmen des Motorherabregelns ermöglichen, sodass der Motor nicht eingeschaltet bleibt, wenn dies nicht gewünscht wird.
Wenn Sensortesteintrittsbedingungen bei 306 erfüllt werden, geht das Verfahren 300 zu 308 über. In einigen Beispielen kann das Verfahren 300 bei 308 das Bestimmen davon umfassen, ob die Motortemperatur über einer Schwellentemperatur liegt. Zum Beispiel kann die Motorkühlmitteltemperatur, wie durch den Temperatursensor 116 bestimmt, verwendet werden, um zu bestimmen, ob die Motortemperatur über einer Schwellentemperatur liegt. Auf diese Weise gewährleistet das Verfahren 300, dass der Motor ausreichend aufgewärmt ist, um die Überwachungsroutine durchzuführen.
Liegt die Motortemperatur bei 308 nicht über der Schwellentemperatur, geht das Verfahren 300 zu 318 über, um das Motorherabregeln nicht zu hemmen. Zum Beispiel kann der Motorbetrieb als Antwort auf die Motorherabregelungsanforderung unterbrochen werden, während das Fahrzeug im Betrieb bleibt. Liegt die Motortemperatur bei 308 über der Schwellentemperatur, geht das Verfahren 300 zu 310 über.
Bei 310 umfasst das Verfahren 300 das Herabregeln des Motors. Zum Beispiel kann das Motorabschalten als Antwort auf die Motorherabregelungsanforderung für eine Dauer verschoben werden, sodass der Sensortest durchgeführt werden kann, um Fehler im Sensor zu diagnostizieren. Um größere Luft-/Kraftstoff-Schwankungen für das Sensorüberwachungselement bereitzustellen, während das Motorherabregeln gehemmt wird, umfasst das Verfahren 300 in 312 das Aktivieren eines DFSO. Das Aktivieren eines DFSO kann das Unterbrechen der Kraftstoffversorgung des Motors umfassen, während der Motor läuft und während das Motorherabregeln gehemmt wird. Durch das Einleiten des DFSO und das Hemmen des Motorherabregelns kann während des Sensortests durch den Abgassensor ein Übergang des Luft-/Kraftstoffverhältnisses von fett zu mager überwacht werden, um den Sensor wie nachstehend beschrieben zu testen.
Bei 314 umfasst das Verfahren 300 das Durchführen einer Sensorüberwachung. Zum Beispiel kann der Überwachungstest das Überwachen eines Übergangs von fett zu mager im Luft-/Kraftstoffsensor in einem Auspuff des Fahrzeugs umfassen. Zum Beispiel können, während das Motorherabregeln gehemmt und der DFSO ermöglicht wird, Luft-/Kraftstoffsensor-Ablesungen vom Abgassensor 128 überwacht und die Sensorverschlechterung als Antwort auf den Übergang von fett zu mager bei einem Luft-/Kraftstoffsensor angezeigt werden. Zum Beispiel kann der Übergang von fett zu mager auf dem Sensor mit einem erwarteten Übergang verglichen werden, um zu bestimmen, ob der Sensor sich verschlechtert hat. Darüber hinaus kann in einigen Beispielen, der von dem Sensor gemessene Übergang von fett zu mager mit einem oder mehreren vorbestimmten Übergangsmustern verglichen werden, um eine eventuell im Sensor vorhandene Fehlerart zu diagnostizieren.
Bei 316 umfasst das Verfahren 300 das Bestimmen davon, ob die Sensortestaustrittsbedingungen erfüllt sind. Die Sensortestaustrittsbedingungen können auf einem Zeitraum basieren, über den hinweg der Sensortest schon läuft, während das Motorherabregeln gehemmt und der DFSO ermöglicht wird. In einigen Beispielen kann das Motorherabregeln für eine Dauer unter einer Schwellendauer gehemmt werden, sodass der Fahrzeugbetrieb nicht signifikant beeinträchtigt wird, indem der Motor für eine Dauer nach der Herabregelungsanforderung eingeschaltet bleibt. In einigen Beispielen können ferner die Sensortestaustrittsbedingungen darauf basieren, ob der Sensortest abgeschlossen ist oder ausreichend Daten gesammelt hat, um effektiv eine Diagnose des Sensors vorzunehmen. Werden die Sensortestaustrittsbedingungen bei 316 nicht erfüllt, führt das Verfahren 300 weiterhin die Sensorüberwachung von 314 durch.
Werden die Sensortestaustrittsbedingungen in 316 erfüllt, geht das Verfahren 300 zu 318 über, um das Hemmen des Motorherabregelns zu unterbrechen. Zum Beispiel kann der Motor nach dem Abschluss des Überwachungstests abgeschaltet werden, während das Fahrzeug noch betrieben wird. Zum Beispiel kann nach Abschluss der Sensorüberwachung der Fahrzeugbetrieb zum Antreiben des Fahrzeugs unterbrochen werden und eine zusätzliche Spannungsquelle im Hybridfahrzeug kann stattdessen verwendet werden, um das Fahrzeug bei Nicht-Null-Geschwindigkeit anzutreiben oder das weiter zu bereiben.
Wurde während des Sensortests ein Hinweis auf einen Sensorfehler gefunden, so kann in einigen Beispielen eine Nachricht an eine Diagnosevorrichtung an Bord oder ein Fehlerkode festgelegt werden, um den Fahrer des Fahrzeugs darauf aufmerksam zu machen, dass Wartungsvorgänge einzuleiten sind. In einigen Beispielen können, wenn eine Sensorverschlechterung detektiert wird, Eindämmungsmaßnahmen durchgeführt werden. Zum Beispiel können Sensorablesungen durch den verschlechterten Sensor basierend auf einem Unterschied zwischen einem gemessenen und erwarteten Übergang eingestellt werden, sodass eine korrigierte Sensor Ablesung verwendet werden kann, um eine Diagnose weiterer Abgassystemkomponenten, wie Katalysatoren, vorzunehmen.
Zurück bei 306, geht das Verfahren 300, wenn die Sensortesteintrittsbedingungen bei 306 nicht erfüllt werden, zu 320 über. Bei 320 umfasst das Verfahren 300 das Bestimmen davon, ob die Katalysatorüberwachungseinheits-Eintrittsbedingungen erfüllt sind. Eine Katalysatorüberwachung kann durchgeführt werden, um zu bestimmen, ob ein Katalysator im Auspuff, z.B. Katalysator 178, abgebaut hat. Zum Beispiel kann die Katalysatorüberwachung durchgeführt werden, um die Speicherkapazität oder das Alter des Katalysators zu bestimmen.
Wie bei den Sensortesteintrittsbedingungen, können die Katalysatorüberwachungseinheits-Eintrittsbedingungen auf einer Vielzahl von Motor- und Fahrzeugbetriebszuständen sowie einem Katalysatorüberwachungsplan basieren. Wurde zum Beispiel über einen bestimmten Zeitraum hinweg kein Katalysatortest vorgenommen, so kann das Durchführen eines Katalysatortests zur nächstbesten Gelegenheit vorgesehen werden, wenn eine Herabregelungsanforderung ausgelöst wird und sonstige Katalysatorüberwachungseinheits-Eintrittsbedingungen erfüllt sind. Ferner können die Katalysatorüberwachungseinheits-Eintrittsbedingungen darauf basieren, wie lange der Motor schon läuft. Die Sensortesteintrittsbedingungen können somit eine Motorlaufzeit umfassen, die über einer Schwellendauer liegt.
Katalysatorüberwachungseinheits-Eintrittsbedingungen können ferner auch auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basieren. Zum Beispiel können Katalysatorüberwachungs-Eintrittsbedingungen eine Fahrzeuggeschwindigkeit umfassen, die über einer zweiten Geschwindigkeitsschwelle liegt, z.B. über 27 m/h. In manchen Beispielen kann diese zweite Schwellengeschwindigkeit niedriger sein als die erste Schwellengeschwindigkeit für einen oben beschriebenen Sensortest. Auf diese Weise kann, wie unten beschrieben, ein Motorherabregeln nur dann gehemmt werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über dieser ersten Schwellen-Fahrzeuggeschwindigkeit liegt, sodass die Zufriedenheit der Verbraucher in Bezug auf das Hybridfahrzeug gesteigert werden kann. Die Eintrittsbedingungen können zudem darauf basieren, ob ein Motorherabregeln gegenwärtig gehemmt wird oder wie lange das Motorherabregeln schon gehemmt wird. Zum Beispiel kann der Motor, wenn er weniger als eine Schwellendauer lang gehemmt wurde, z.B. weniger als fünf Sekunden lang, weiterhin gehemmt werden, um den Katalysatortest wie nachstehend beschrieben durchzuführen. Diese Eintrittsbedingungen können verwendet werden, um zu gewährleisten, dass der Motor nur während Zuständen gehemmt wird, in denen das Katalysatorüberwachungselement betriebsbereit ist und der Fahrzeugzustand ein nichtintrusives Hemmen des Motorherabregelns ermöglichen, sodass der Motor nicht eingeschaltet bleibt, wenn dies nicht gewünscht wird.
Katalysatorüberwachungseinheits-Eintrittsbedingungen können ferner auf Luft-/Kraftstoffsensor-Ablesungen an Sensoren stromaufwärts und/oder stromabwärts des Katalysators basieren. Zum Beispiel können die Katalysatorüberwachungseinheits-Eintrittsbedingungen Abgassensoren stromaufwärts und stromabwärts des Katalysators, der „fett“ anzeigt, umfassen. Zum Beispiel können Eintrittsbedingungen zum Überwachen des Katalysators 178 einen Stromaufwärts-Sensor 128 und einen Stromabwärts-Sensor 179 umfassen, die beide im Wesentlichen „fett“ oder beide eine Schwellenmenge an Fettigkeit im Abgas anzeigen.
Zum Beispiel kann der Zeitpunkt der Unterbrechung der Kraftstoffversorgung beeinflussen, wie groß die von den Katalysatorüberwachungselementsensoren beobachteten Luft-Kraftstoff-Schwankungen sind. Durch Starten der Kraftstoffversorgung, wenn die Stromaufwärts- und Stromabwärtsabgassensoren im Wesentlichen „fett“ anzeigen, wird ein großer Unterschied gemessen. Dem gegenüber steht das Unterbrechen der Kraftstoffversorgung, wenn Stromaufwärts- und Stromabwärtsabgassensoren bereits „mager“ anzeigen. Durch Starten, wenn sowohl der CMS 179 als auch der EGO-Sensor 128 “fett” oder fetter als eine Schwelle anzeigen, zeigt die CMS-Ablesung zuerst “fett” an und dann, nach dem Unterbrechen der Kraftstoffversorgung, den Übergang zu “mager”. Dieser Übergang kann verwendet werden, um eine Diagnose des Katalysators vorzunehmen. Der Motor muss sich weiterhin drehen, um den Mager-Übergang durch den Auspuff zu bewegen und das Beobachten durch das Überwachungselement zu ermöglichen. Der Katalysatormonitor basiert auf Ablesungen der CMS-Spannung vom CMS 179. Somit können die Eintrittsbedingungen für die Katalysatorüberwachung umfassen, dass die CMS-Spannung über einer Fett-Spannungsschwelle liegt.
Werden Katalysatorüberwachungseinheits-Eintrittsbedingungen bei 320 nicht erfüllt, geht das Verfahren 300 zu 318 über, um das Motorherabregeln nicht zu hemmen. Zum Beispiel wird als Antwort auf die Motorherabregelungsanforderung der Motor abgeschaltet und die Katalysatorüberwachung nicht durchgeführt. Zum Beispiel kann das Abschalten des Motors nicht gehemmt werden, wenn Abgassensoren stromaufwärts und stromabwärts des Katalysators „mager“ anzeigen. Werden die Katalysatorüberwachungseinheits-Eintrittsbedingungen bei 320 nicht erfüllt, so geht das Verfahren 300 zu 322 über.
Bei 322 kann das Verfahren 300 das Bestimmen davon umfassen, ob die Motortemperatur über einer Schwellentemperatur liegt. Zum Beispiel kann die Motorkühlmitteltemperatur, wie durch den Temperatursensor 116 bestimmt, verwendet werden, um zu bestimmen, ob die Motortemperatur über einer Temperaturschwelle liegt. So kann das Verfahren 300 gewährleisten, dass der Motor ausreichend aufgewärmt ist, um die Überwachungsroutine durchzuführen. Liegt die Motortemperatur bei 322 nicht über der Temperaturschwelle, geht das Verfahren 300 zu 318 über, um das Motorherabregeln nicht zu hemmen und den Motor abzuschalten. Liegt die Motortemperatur bei 322 jedoch über der Schwellentemperatur, geht das Verfahren 300 zu 324 über.
Bei 324 umfasst das Verfahren 300 das Hemmen des Motorherabregelns. Zum Beispiel kann das Motorabschalten als Antwort auf Abgassensoren stromaufwärts und stromabwärts des Katalysators, die „fett“ anzeigen, gehemmt werden. Bei 326 umfasst das Verfahren 300 das Aktivieren des DFSO. Das Aktivieren des DFSO kann das Unterbrechen der Kraftstoffversorgung des Motors umfassen, während der Motor läuft und das Motorherabregeln gehemmt wird. Beim Einleiten des DFSO und Hemmen des Motorherabregelns kann ein Übergang von fettem zu magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch die KatalysatorÜberwachungseinheitsensoren überwacht werden, um wie unten beschrieben eine Diagnose des Katalysators vorzunehmen.
Bei 328 umfasst das Verfahren 300 das Durchführen einer Katalysatorüberwachung. Zum Beispiel kann ein Übergang von fett zu mager stromaufwärts und stromabwärts eines Katalysators in einem Auspuff des Fahrzeugs überwacht und eine Katalysatorverschlechterung basierend auf dem Übergang von fett zu mager stromabwärts eines Katalysators angezeigt werden. Zum Beispiel kann der Übergang von fett zu mager stromabwärts des Katalysators mit einem erwarteten Übergang verglichen werden, um zu bestimmen, ob der Katalysator abgebaut hat, z.B. um die Speicherkapazität oder das Alter des Katalysators zu bestimmen.
Bei 330 umfasst das Verfahren 300 das Bestimmen davon, ob die Katalysatortestaustrittsbedingungen erfüllt sind. Die Katalysatortestaustrittsbedingungen können auf einem Zeitraum basieren, über den hinweg der Katalysatortest schon läuft, während das Motorherabregeln gehemmt und der DFSO ermöglicht wird. In einigen Beispielen kann das Motorherabregeln für eine Dauer unter einer Schwellendauer gehemmt werden, sodass der Fahrzeugbetrieb nicht signifikant beeinträchtigt wird, indem der Motor für eine Dauer nach der Herabregelungsanforderung eingeschaltet bleibt. In einigen Beispielen können ferner die Sensortestaustrittsbedingungen darauf basieren, ob der Sensortest abgeschlossen ist oder ausreichend Daten gesammelt hat, um effektiv eine Diagnose des Sensors vorzunehmen. Werden die Sensortestaustrittsbedingungen bei 330 nicht erfüllt, führt das Verfahren 300 weiterhin die Sensorüberwachung von 328 durch.
Werden die Katalysatortestaustrittsbedingungen in 330 erfüllt, geht das Verfahren 300 zu 318 über, um das Hemmen des Motorherabregelns zu unterbrechen. Zum Beispiel kann der Motor nach dem Abschluss des Überwachungstests angeschaltet werden, während das Fahrzeug noch betrieben wird. Zum Beispiel kann nach Abschluss der Katalysatorüberwachung der Fahrzeugbetrieb zum Antreiben des Fahrzeugs unterbrochen werden und eine zusätzliche Spannungsquelle im Hybridfahrzeug kann stattdessen verwendet werden, um das Fahrzeug bei Nicht-Null-Geschwindigkeit anzutreiben oder das Fahrzeug weiter zu betreiben.
Wurde während des Katalysatortests ein Hinweis auf eine Katalysatorverschlechterung gefunden, z.B. wenn das Alter des Katalysators über einer Schwelle liegt oder wenn die Speicherkapazität unter einer Speicherschwelle liegt, so kann in einigen Beispielen eine Nachricht an eine Diagnosevorrichtung an Bord gesendet oder ein Fehlerkode gesetzt werden, um den Fahrer des Fahrzeugs darauf aufmerksam zu machen, dass Wartungsvorgänge einzuleiten sind.
4 zeigt ein beispielhaftes Verfahren, wie das oben beschriebene Verfahren 300, zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs, um das Motorherabregeln während ausgewählter Fahrzeug-Betriebszustände zu hemmen, um Auspuffsensor- und Katalysatorüberwachungstests durchzuführen. Bei 402 zeigt 4 ein beispielhaftes Diagramm einer Fahrzeuggeschwindigkeit als Funktion der Zeit. Bei 404 zeigt 4 ein beispielhaftes Diagramm eines Motorbetriebs, z.B. ob der Motor ein- oder abgeschaltet ist, als Funktion der Zeit. Bei 406 zeigt 4 einen gesteuerten DFSO, z.B., ob der DFSO aktiviert (ein) oder deaktiviert (aus) ist, als eine Funktion der Zeit. Bei 408 zeigt 4 beispielhafte Luft-/Kraftstoffablesungen eines stromabwärts eines Katalysators im Auspuff positionierten Auspuffsensors, z.B. eines stromabwärts des Katalysators 178 angeordneten CMS 179. Bei 410 zeigt 4 beispielhafte Luft-/Kraftstoffablesungen eines stromaufwärts des Katalysators im Auspuff angeordneten Auspuffsensors, z.B. eines Luft-/Kraftstoffsensors 128.
Vor dem Zeitpunkt t0 in 4 wird das Fahrzeug in einem Motor-Ein-Modus angetrieben, wobei der Motor verwendet wird, um das Fahrzeug zumindest teilweise anzutreiben. Während dieses Zeitpunkts, wie im Diagramm bei 402 gezeigt, liegt die Fahrzeuggeschwindigkeit unter der zweiten Geschwindigkeitsschwelle v2. Zum Beispiel kann das Motorherabregeln unter dieser zweiten Geschwindigkeitsschwelle nicht gehemmt werden.
Zum Zeitpunkt t0 erfolgt die Motorherabregelungsanforderung. Zum Beispiel kann der Fahrer des Fahrzeugs ein Gaswegnehmen vornehmen, um bei t0 ein Motorabschaltereignis einzuleiten. Wie im Diagramm 404 gezeigt, wird der Motor bei t0 abgeschaltet und das Fahrzeug wird zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 unter Verwendung einer zusätzlichen Spannungsquelle betrieben, während der Motor deaktiviert ist. Da die Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 jedoch unter der Geschwindigkeitsschwelle v1 liegt, wird während dieses Zeitraums das Motorherabregeln nicht verschoben und es werden keine Diagnosetests an Auspuffkomponenten durchgeführt.
Zum Zeitpunkt t1 erfolgt eine Motorhinaufregelungsanforderung. Zum Beispiel kann zum Zeitpunkt t1 ein Fahrer ein Gasgeben vornehmen, um eine höhere Drehzahl anzufordern. Somit wird bei t1 der Motor aktiviert, um der Drehmomentanforderung nachzukommen. Zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 steigt die Fahrzeuggeschwindigkeit über die Geschwindigkeitsschwelle v2 und bei t2 tritt eine Motorherabregelungsanforderung ein, z.B., wenn der Fahrer des Fahrzeugs erneut ein Gaswegnehmen vornimmt. In diesem Fall kann, da die Fahrzeuggeschwindigkeit über der Geschwindigkeitsschwelle v2 liegt und sowohl der CMS als auch der A/F-Sensor „fett“ anzeigen, wie jeweils in den Diagrammen 408 und 410 gezeigt, die Katalysatorüberwachung eingeleitet werden, sodass Motorherabregeln gehemmt und der DFSO aktiviert wird. Die Katalysatorüberwachung wird dann zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 durchgeführt, während das Motorherabregeln verschoben und der DFSO aktiviert wird. Bei t3 werden die Austrittsbedingungen für die Katalysatorüberwachung erfüllt, z.B. ist die Katalysatorüberwachung abgeschlossen oder es ist eine Zeitschwellendauer abgelaufen. Somit wird bei t3 das Motorherabregeln nicht länger verschoben und der Motor wird abgeschaltet.
Bei t4 tritt ein erneutes Motorhinaufregeln ein, z.B. als Antwort auf ein Gasgeben des Fahrers, sodass der Motor aktiviert wird, um der Drehmomentanforderung nachzukommen. Zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 steigt die Fahrzeuggeschwindigkeit über die erste Geschwindigkeitsschwelle v1 an, die über der zweiten Geschwindigkeitsschwelle v2 liegt. Bei t5 wird erneut eine Herabregelungsanforderung ausgeführt, z.B. wenn der Fahrer ein Gaswegnehmen vornimmt, und das Sensorüberwachungselement kann, da die Fahrzeuggeschwindigkeit über v2 liegt, eingeleitet werden, um das Motorherabregeln zu verschieben und den DFSO zu aktivieren. Die in 410 gezeigten Ablesungen vom A/F-Sensor zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 können dann verwendet werden, um eine Diagnose des Sensors vorzunehmen. Zum Zeitpunkt t6 werden die Austrittsbedingungen für den Sensortest erfüllt und das Motorherabregeln wird nicht länger verschoben, sodass der Motor bei t6 wieder abgeschaltet wird.
Indem ein Hybridfahrzeug betrieben wird, um ein Motorherabregeln während ausgewählter Fahrzeug-Betriebszustände zu hemmen, um Auspuffsensor- und Katalysatorüberwachungstest bei gleichzeitigem Aktivieren des DFSO durchzuführen, wie oben beschrieben, können Diagnoseroutinen unter Verwendung des DFSO durchgeführt werden, um Abgassensoren in ausreichendem Ausmaß Fett- und Mager-Luft-/Kraftstoff-Mischungen auszusetzen, um genauere Diagnosen für Abgassystemkomponenten vorzunehmen und gleichzeitig die Beeinträchtigung des Fahrzeugbetriebs durch die Überwachungsroutinen zu verringern. Bei einem solchen Ansatz können darüber hinaus Kraftstoffeinsparungen gesteigert werden, indem ein Herabregeln des Motors erst dann gehemmt wird, wenn die Diagnoseüberwachungseinheiten betriebsbereit sind. Da der Motor nicht dazu gebracht wird, Geschwindigkeiten unter der Schwelle beizubehalten, kann außerdem die Zufriedenheit der Verbraucher mit dem Hybridfahrzeugbetrieb steigen.
Es ist zu beachten, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzungsroutinen mit verschiedenen Getriebe- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die spezifischen hierin beschriebenen Routinen können eine oder mehrere einer Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie Ereignis-angetrieben, Unterbrechnungs-angetrieben, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Verschiedene dargelegte Handlungen, Vorgänge oder Funktionen können daher in der dargelegten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in manchen Fällen auch weggelassen werden. Ebenso ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hierin beschrieben beispielhafte Ausführungsformen zu erreichen, sondern zur leichteren Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der beschriebenen Vorgänge oder Funktionen können je nach Art der angewandten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Vorgänge graphisch einen Kode darstellen, der auf dem Computer-lesbaren Speichermedium im Steuereinheit des Motors programmiert wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen in ihrer Art beispielhaft sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht als Einschränkung zu betrachten sind, da zahlreiche Abwandlungen möglich sind. Zum Beispiel, kann die obigen ausgeführte Technologie technisch auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, 4-Zylinder-, und weitere Motorarten angewandt werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und sonstiger hierin offenbarter Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die folgenden Ansprüche weisen insbesondere auf bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen hin, die als neu und nicht offensichtlich erachtet gelten. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ oder „ein erstes“ Element oder ein Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie eines oder mehrere solcher Elemente umfassen, wobei zwei oder mehrere solcher Elemente weder erforderlich, noch ausgeschlossen sind. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der gegenwärtigen Ansprüche oder Vorlegen von neuen Ansprüchen in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, werden, unabhängig davon, ob sie breiter oder enger gefasst sind oder entweder gleich oder unterschiedlich im Schutzumfang in Bezug auf die ursprünglichen Ansprüchen sind, werden ebenfalls als im Rahmen des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung liegend betrachtet
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 644661 [0002]

Claims

Verfahren für ein Hybridfahrzeug mit einem Motor, umfassend: Hemmen eines Motorabschaltens und Aktivieren des Abbremsungs-Kraftstoffabschaltens, um einen Überwachungstest durchzuführen, während die Fahrzeuggeschwindigkeit über einer Geschwindigkeitsschwelle liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Hemmen eines Motorabschaltens zum Durchführen eines Überwachungstests als Antwort auf eine Motorherabregelungsanforderung durchgeführt wird, während der Motor läuft und eine Motortemperatur höher ist als eine Temperaturschwelle.
Verfahren nach Anspruch 2, worin die Motorherabregelungsanforderung als Antwort auf ein Gaswegnehmen des Fahrers erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Abschalten des Motors, sobald der Überwachungstest abgeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Überwachungstest das Überwachen eines Übergangs von fett zu mager in einem Luft-/Kraftstoffsensor in einem Auspuff des Fahrzeugs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend das Anzeigen von Sensorverschlechterung als Antwort auf den Übergang von fett zu mager in einem Luft-/Kraftstoffsensor.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Überwachungstest das Überwachen eines Übergangs von fett zu mager stromaufwärts und stromabwärts eines Katalysators in einem Auspuff des Fahrzeugs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, worin das Hemmen eines Motorabschaltens als Antwort auf Abgassensoren stromaufwärts und stromabwärts des Katalysators, die „fett“ anzeigen, durchgeführt wird, und wobei das Verfahren ferner das Nicht-Hemmen eines Motorabschaltens umfasst, wenn die Abgassensoren stromaufwärts und stromabwärts des Katalysators „mager“ anzeigen.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend das Anzeigen von Katalysatorverschlechterung als Antwort auf den Übergang von fett zu mager stromabwärts eines Katalysators.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: als Antwort auf eine Motorherabregelungsanforderung, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einer ersten Geschwindigkeitsschwelle liegt: Hemmen eines Motorabschaltens; Aktivieren eines Abbremsungs-Kraftstoffabschaltens; Überwachen eines Übergangs von fett zu mager in einem Luft-/Kraftstoffsensor in einem Auspuff des Fahrzeugs; und Anzeigen einer Sensorverschlechterung basierend auf dem Übergang von fett zu mager im Luft-/Kraftstoffsensor; und als Antwort auf eine Motorherabregelungsanforderung, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einer zweiten Geschwindigkeitsschwelle liegt, die geringer als die erste ist: Hemmen eines Motorabschaltens; Aktivieren eines Abbremsungs-Kraftstoffabschaltens; Überwachen eines Übergangs von fett zu mager stromaufwärts und stromabwärts eines Katalysators in einem Auspuff des Fahrzeugs; und Anzeigen von Katalysatorverschlechterung basierend auf dem Übergang von fett zu mager stromaufwärts und stromabwärts des Katalysators.