DE102019115836A1

DE102019115836A1 - Temperaturbasiertes emissionsstabilitätskennzeichen für die übergabe von hybriddrehmomenten

Info

Publication number: DE102019115836A1
Application number: DE102019115836.2A
Authority: DE
Inventors: Brian P. Hannon; Daniel S. Dimoski; Timothy Wendling
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-12-06
Filing date: 2019-06-11
Publication date: 2020-06-10
Also published as: CN111284473A; US20200180597A1; CN111284473B

Abstract

Ein System und Verfahren zum Implementieren einer Drehmomentübergabe zwischen und einer elektrischen Maschine und einem Verbrennungsmotor in einem Kraftfahrzeug sind vorgesehen. Um die Drehmomentübergabe ohne unangemessene Verzögerung durchzuführen, wird die Temperatur des Abgases berücksichtigt, um zu bestimmen, ob ein Emissionsstabilitätskriterium für die Drehmomentübergabe erfüllt ist, und wenn das Emissionsstabilitätskriterium erfüllt ist, sind das System und das Verfahren eingerichtet, um das Drehmoment von der Elektromaschine an den Verbrennungsmotor zu übergeben. Wenn das Abgas ausreichend warm ist, kann bestimmt werden, dass der Motor gemäß den Emissionsvorschriften mit ausreichend niedrigen Kohlenwasserstoffen arbeitet, so dass die Drehmomentübertragung im Vertrauen auf die Einhaltung der Abgasnormen erfolgen kann.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf die emissionskonforme Drehmomentübertragung von einer Elektromaschine an einen Verbrennungsmotor in einem Hybridfahrzeug.
Die Strategie zur Reduzierung der Kaltstart-Emission von Fahrzeugen wird normalerweise bei stabilen Motordrehzahlen und Lastbedingungen umgesetzt. Typischerweise schützt ein Hybridsystem den Verbrennungsmotor für eine vorbestimmte Zeit, um das Aufwärmen des Katalysators eines Katalysators zu ermöglichen, damit der Katalysator ausreichend warm genug ist, um Kohlenwasserstoffe effizient in weniger schädliche Verbindungen umzuwandeln. Ein erhöhter Leerlauf und eine erhöhte Zündverzögerung des Motors werden während der Strategie zur Reduzierung der Kaltstartemissionen durchgeführt, typischerweise für einen vorbestimmten Zeitraum, z.B. etwa 10 bis 20 Sekunden. Nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne ist die Abstrahlung des Katalysators erfolgt und es finden Oxidations- und Reduktionsprozesse des Katalysators statt. Nach erfolgter Katalysatorabschaltung kann das Drehmoment von der Elektromaschine emissionsgerecht an den Verbrennungsmotor weitergegeben werden. Dies wird als geschützter Start bezeichnet.
Neuere Antriebstechnologien können eine Drehmomentübergabe an den Verbrennungsmotor erforderlich machen, bevor die normale Kaltstartstrategie zur Emissionsreduzierung abgeschlossen ist. So kann beispielsweise ein Hybridsystem, das eine geringe Batteriekapazität zum Bewegen des Fahrzeugs aufweist, einen sehr kurzen, geschützten Start erfordern. Es ist dann zu erwarten, dass das Fahrzeug den Verbrennungsmotor nutzt, um vor der normalen Wartezeit für die Kaltstartstrategie zur Emissionsreduzierung das gewünschte Drehmoment zu erreichen.
Während die derzeitigen Strategien zur Reduzierung der Kaltstartemissionen von Fahrzeugen ihren Zweck erfüllen, bedarf es daher eines neuen und verbesserten Systems und Verfahrens zur Implementierung einer schnelleren Drehmomentübertragung unter Einhaltung der Abgasnormen.
BESCHREIBUNG
Die vorliegende Offenbarung stellt ein physikalisches Verfahren zur Verfügung, um zu bestimmen, wann die Drehmomentübertragung von der elektrischen Maschine an den Motor emissionskonform erfolgen kann. Es wurde festgestellt, dass der Grad der Temperaturerhöhung des Abgases mit dem Grad der Kraftstoffanreicherung in der Brennkammer korreliert. Der Temperaturanstieg ist ein Indikator für eine Menge an Rohkohlenwasserstoffen, die vom Motor produziert werden. Die Kohlenwasserstoffproduktion wird mit zunehmender Erwärmung des Motors geringer. Indem man wartet, bis der Motor warm genug ist, bevor man das Motordrehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet, können die Kohlenwasserstoffwerte innerhalb der Emissionsnormen gehalten werden, indem man den Massenluftstrom durch den Motor unter einem Luftstromschwellenwert hält, bis die Kohlenwasserstoffproduktion unter einem bestimmten Schwellenwert liegt. Dementsprechend stellt die vorliegende Offenbarung ein System und Verfahren zum Messen der Temperatur von Abgasen dar, und die Bestimmung, ob ein Drehmoment abgegeben werden soll, basiert auf der gemessenen Abgastemperatur. Wenn der Motor warm genug ist, liegen die Kohlenwasserstoffwerte unter einem akzeptablen Schwellenwert, und der Massenluftstrom kann durch den Motor erhöht werden, ohne die Abgasnormen zu verletzen. So kann das Drehmoment emissionsgerecht an den Motor weitergegeben werden.
In einer Form, die mit den anderen hierin offenbarten Formen kombiniert oder getrennt werden kann, ist ein hybrides Fahrzeugsystem vorgesehen, das eingerichtet ist, um eine Drehmomentübertragung in einem Kraftfahrzeug durchzuführen. Das System beinhaltet einen Verbrennungsmotor, der eingerichtet ist, um das Kraftfahrzeug in einem Verbrennungsmodus zu betreiben, und eine elektrische Maschine, die eingerichtet ist, um das Kraftfahrzeug in einem Elektromotor-Modus zu betreiben. Eine Temperaturmessvorrichtung ist eingerichtet, um eine Betriebsabgastemperatur des vom Verbrennungsmotor abgegebenen Abgases zu messen. Eine Steuerung ist eingerichtet, um: die Betriebsabgastemperatur zu empfangen; zu bestimmen, ob ein Emissionsstabilitätskriterium basierend auf der Betriebsabgastemperatur erfüllt ist; und ein Emissionsstabilitätskennzeichen auszugeben, wenn das Emissionsstabilitätskriterium erfüllt ist. Das System beinhaltet auch ein Stellglied, das eingerichtet ist, um eine Drehmomentübertragung von der elektrischen Maschine an den Verbrennungsmotor basierend auf der Leistung der Steuerung des Emissionsstabilitätskennzeichen durchzuführen.
In einer anderen Form, die mit den anderen hierin offenbarten Formen kombiniert oder getrennt werden kann, ist ein Verfahren zur Durchführung einer Drehmomentübergabe in einem Kraftfahrzeug vorgesehen. Das Verfahren beinhaltet das Bestimmen einer Betriebsabgastemperatur eines Abgases eines Verbrennungsmotors; das Bestimmen, ob ein Emissionsstabilitätskriterium basierend auf der Betriebsabgastemperatur erfüllt ist; und das Durchführen einer Drehmomentübertragung von einer elektrischen Maschine an einen Verbrennungsmotor basierend auf dem erfüllten Emissionsstabilitätskriterium.
In noch einer weiteren Form, die mit den anderen hierin offenbarten Formen kombiniert oder getrennt werden kann, ist ein Steuerungssystem eingerichtet, um eine Drehmomentübergabe in einem Kraftfahrzeug zu realisieren. Das Steuerungssystem ist eingerichtet, um: zu bestimmen, ob eine Betriebsabgastemperatur eines Abgases eines Verbrennungsmotors; zu bestimmen, ob ein Emissionsstabilitätskriterium basierend auf der Betriebsabgastemperatur erfüllt ist; und eine Drehmomentweitergabe von einer elektrischen Maschine an einen Verbrennungsmotor basierend auf dem erreichten Emissionsstabilitätskriterium zu aktivieren.
Zusätzliche Merkmale können vorgesehen werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: die Steuerung, das Steuerungssystem oder das Verfahren, das ferner eingerichtet ist, um einen Betrag der erreichten Drehmomentübergabebereitschaft basierend auf der Betriebsabgastemperatur zu bestimmen, und um zu bestimmen, ob der Betrag der erreichten Drehmomentübergabebereitschaft einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, und um zu bestimmen, ob das Emissionsstabilitätskriterium erfüllt ist, basierend darauf, ob der Betrag der erreichten Drehmomentübergabebereitschaft den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, und/oder um eine Anfahr-Abgastemperatur und eine emissionskonforme Abgastemperatur zu bestimmen. Die erreichte Drehmomentübergabebereitschaft kann weiterhin basierend auf der Anfahr-Abgastemperatur und der emissionskonformen Abgastemperatur erfolgen. Das System kann einen Katalysator beinhalten, der eingerichtet ist, um Kohlenwasserstoffe im Abgas in andere Verbindungen umzuwandeln.
Weitere zusätzliche Funktionen können bereitgestellt werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: die emissionskonforme Abgastemperatur eine Temperatur ist, bei der der Motor nicht mehr Kohlenwasserstoffe als eine obere Schwellenwertmenge an Kohlenwasserstoffen erzeugt; wobei die Steuerung, das Steuerungssystem oder das Verfahren ferner eingerichtet ist, um zu bestimmen, ob sich das Kraftfahrzeug in einem Kaltstart-Emissionskontrollmodus befindet, wobei die Steuerung, das Steuerungssystem oder das Verfahren ferner eingerichtet ist, um zu bestimmen, ob das Emissionsstabilitätskriterium erfüllt ist, wenn sich das Kraftfahrzeug im Kaltstart-Emissionskontrollmodus befindet, wobei sich das Kraftfahrzeug im Kaltstart-Emissionskontrollmodus befindet, wenn der Verbrennungsmotor innerhalb eines vorbestimmten Kühlmitteltemperaturbereichs arbeitet; und wobei die Drehmomentweitergabe als Reaktion auf das Emissionsstabilitätskennzeichen eingeleitet wird.
Weitere Anwendungsbereiche ergeben sich aus der hierin enthaltenen Beschreibung. Es ist zu verstehen, dass die Beschreibung und die konkreten Beispiele nur zur Veranschaulichung dienen und nicht dazu dienen, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Figuren dienen nur der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.

1 ist eine schematische Darstellung eines Hybridfahrzeugsystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Variation eines Verfahrens zur Durchführung einer Drehmomentübergabe in einem Kraftfahrzeug gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht; und
3 ist ein Blockdiagramm, das eine weitere Variation eines Verfahrens zur Durchführung einer Drehmomentübergabe in einem Kraftfahrzeug gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung eines Aspekts ist lediglich exemplarischer Natur und dient in keiner Weise dazu, die Erfindung, ihre Anwendung oder Verwendung einzuschränken. Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen verwendet, um gleiche Elemente zu identifizieren. Wie hierin verwendet, bezieht sich die Aktivierung auf den Betrieb mit allen Motorzylindern. Deaktiviert bezieht sich auf den Betrieb mit weniger als allen Zylindern des Motors (ein oder mehrere Zylinder nicht aktiv). Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff Prozessor auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, ein Modul (shared, dedicated oder group) und einen Speicher, die zusammen ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme, eine kombinatorische Logikschaltung oder andere geeignete Komponenten ausführen, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Hybridfahrzeugsystem 10 vorgesehen, das einen Verbrennungsmotor 12 und einen Elektromotor 24 beinhaltet, die jeweils ein Getriebe 14 antreiben können. Das Getriebe 14 kann von beliebiger Konfiguration sein, wie beispielsweise ein Automatik- oder Schaltgetriebe oder ein stufenloses Getriebe. In einem Verbrennungsmodus wird das Getriebe 14 vom Motor 12 über einen entsprechenden Drehmomentwandler oder eine Kupplung 16 angetrieben. Die Luft strömt durch eine Drosselklappe 18 in den Motor 12. Der Motor 12 beinhaltet N Zylinder 20. In einigen Beispielen kann einer oder mehrere der Zylinder 20 während des Motorbetriebs selektiv deaktiviert werden. Obwohl 1 acht Zylinder (N=8) darstellt, ist zu beachten, dass der Motor 12 zusätzliche oder weniger Zylinder 20 beinhalten kann. So werden beispielsweise Motoren mit 4, 5, 6, 8, 10, 12 und 16 Zylindern in Betracht gezogen. Die Luft strömt über einen Ansaugkrümmer 22 in den Motor 12 und wird in den Zylindern 20 mit Kraftstoff verbrannt.
Die elektrische Maschine 24 ist jeweils in einem Elektromotor-Modus und einem Generator-Modus betreibbar. Im Elektromotor-Modus wird die elektrische Maschine 24 von einer Batterie 26 angetrieben und treibt das Getriebe 14 an. Im Generatorbetrieb wird die elektrische Maschine 24 durch das Getriebe 14 angetrieben und erzeugt elektrische Energie, die zum Laden der Batterie 26 verwendet wird. Die Batterie 26 kann neben der elektrischen Maschine 24 auch für die Versorgung anderer Fahrzeugzubehörteile verwendet werden.
Eine Steuerung 28 kommuniziert mit dem Motor 12 und der elektrischen Maschine 24 und kann verschiedene Eingaben von Abgasparameter-Messgeräten empfangen, wie beispielsweise Sensoren, wie hierin beschrieben. Ein Fahrzeugführer betätigt ein Gaspedal 30, um die Drosselklappe 18 zu regeln. Insbesondere erzeugt ein Pedalpositionssensor 32 ein Pedalstellungssignal, das an die Steuerung 28 übermittelt wird. Die Steuerung 28 erzeugt basierend auf dem Pedalstellungssignal ein Drosselklappensteuersignal. Ein Drosselklappenstellglied (nicht dargestellt) stellt die Drossel 18 basierend auf dem Drosselklappensteuersignal ein, um den Luftstrom in den Motor 12 zu regeln.
Der Fahrzeugführer betätigt auch ein Bremspedal 34, um die Fahrzeugbremsung zu regeln. Beim Betätigen des Bremspedals 34 erzeugt ein Bremspositionssensor 36 ein Bremspedalstellungssignal, das an die Steuerung 28 übermittelt wird. Die Steuerung 28 erzeugt ein Bremssteuersignal basierend auf dem Bremspedalstellungssignal. Ein Bremssystem (nicht dargestellt) stellt die Fahrzeugbremsung basierend auf dem Bremssteuersignal ein, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu regeln. Zusätzlich zum Pedalpositionssensor 32 und dem Bremspositionssensor 36 erzeugt ein Motordrehzahlsensor 38 ein Signal basierend auf der Motordrehzahl. Ein Einlasskrümmer-Absolutdrucksensor („manifold absolute pressure“ MAP) 40 erzeugt ein Signal basierend auf einem Druck des Einlasskrümmers 22. Ein Drosselklappensensor („throttle position sensor“ TPS) 42 erzeugt ein Signal basierend auf der Drosselklappenposition. Ein Luftmassenstromsensor („mass air flow sensor“ MAF) 44 erzeugt ein Signal basierend auf dem Luftstrom in die Drossel 18. Ein Kraftstoff-Massenstromsensor 58 kann ebenfalls vorgesehen werden.
Wenn die Anforderungen an die Fahrzeuglast mit einem Drehmoment erfüllt werden können, das von weniger als allen Zylindern 20 erzeugt wird, schaltet die Steuerung 28 den Motor 12 in den deaktivierten Modus. In einer exemplarischen Ausführungsform sind N/2-Zylinder 20' deaktiviert, wobei ein oder mehrere Zylinder 20' deaktiviert werden können. Beim Deaktivieren der ausgewählten Zylinder 20' erhöht die Steuerung 28 die Leistungsabgabe der verbleibenden Zylinder 20' durch Einstellen der Position der Drossel 18. Die Motorlast wird basierend auf den Eingaben MAP, MAF, RPM und anderen bestimmt. Wenn beispielsweise ein Motorvakuum bei einer bestimmten Drehzahl über einem Schwellenwert liegt, kann die Motorlast von weniger als allen Zylindern aufgebracht werden und der Motor 12 wird im deaktivierten Modus betrieben. Wenn das Vakuum unter einem zweiten Schwellenwert für die gegebene Drehzahl liegt, kann die Motorlast nicht von weniger als allen Zylindern bereitgestellt werden, und der Motor 12 wird im aktivierten Modus betrieben.
Die Steuerung 28 bietet eine Motordrehzahlregelung, um das Motorabtriebsdrehmoment durch Ansaugluft-/Kraftstoff- und Zündzeitpunktregelungen anzupassen, um eine Soll-Motordrehzahl einzuhalten. Die Steuerung 28 stellt ein elektronisches Zündzeitpunkt-Signal („electronic spark timing“ EST) zur Verfügung, das über eine Leitung 46 an eine Zündsteuerung 48 ausgegeben wird. Die Zündsteuerung 48 reagiert auf das EST-Signal, um eine zeitgesteuerte Ausgabe der Antriebssignale an die Zündkerzen 50 zum Verbrennen der Kraftstoffladung in den Motorzylindern 20 bereitzustellen. Das EST-Signal kann auch Funkenzeitsignale über einen weiten Zeitbereich liefern. Normalerweise ist es wünschenswert, dass der Zündzeitpunkt vor dem oberen Totpunkt des Kolbens liegt, und mit zunehmender Motordrehzahl ist es typisch, den Zündzeitpunkt weiter zu verschieben.
In einigen Fällen kann es zu einem Zündzeitpunkt nach dem oberen Totpunkt kommen. Das Zündzeitpunkt kann verzögert werden, z.B. um das Motorabtriebsdrehmoment schnell zu begrenzen oder bei Kaltstarts des Motors, um die Abgastemperatur zu erhöhen, im Wesentlichen durch den Handel mit dem Motorabtriebsdrehmoment für Wärme.
Der Abgasstrom aus dem Motor 12 wird über mindestens einen Katalysator 52 mit einem Katalysator 54 abgegeben, der benötigt wird, um eine vorgegebene Temperatur zu erreichen (Definition „Katalysatorlicht“), bevor seine Oxidations- und Reduzierungsreaktionen optimal durchgeführt werden. Die Zündzeitpunktverzögerung kann sich bei Kaltstarts des Motors verzögern, um die Abgastemperatur schneller zu erhöhen und damit die Temperatur des Katalysators 54 so schnell wie möglich zu erhöhen und damit die Kraftstoffemissionsnormen schneller zu erreichen. Die vorgegebene temperaturbestimmende Katalysatorabschaltung kann in einem Speicher 59 der Steuerung 28 gespeichert werden.
Als weiteres Verfahren zum Anheben der Temperatur des Katalysators 54 während des Kaltstarts des Motors kann ein „erhöhter Leerlauf“ durchgeführt werden, wobei die Steuerung 28 eine vorübergehend erhöhte Leerlaufdrehzahl des Motors über die normale Leerlaufdrehzahl des Motors signalisiert. Der erhöhte Leerlauf kann sich für einen Zeitraum von ca. 10 bis 40 Sekunden nach dem Motorstart erstrecken. Ein vorgegebenes Ziel wird verwendet, um die Motordrehzahl und das Zündzeitpunkt oder die Verzögerung bei erhöhtem Leerlaufbetrieb zu steuern.
Während bestimmter Betriebszeiten ist der gesamte Zeitraum für die Durchführung eines erhöhten Leerlaufs möglicherweise nicht verfügbar. Wenn das Fahrzeug beispielsweise mit der von der Batterie 26 angetriebenen elektrischen Maschine 24 beschleunigt, um das Getriebe 14 anzutreiben, aber das Drehmoment nicht ausreicht, um die Drehmomentanforderung zu erfüllen, kann ein Motorstart und eine Drehmomentabgabe erforderlich sein, bevor der Katalysator 54 die minimal erforderliche Temperatur für die Katalysatorabschaltung erreichen kann. Unter solchen Bedingungen ist es wünschenswert, die Abgasnormen weiterhin zu erreichen, während die Motordrehzahl dem Drehmomentbedarf entspricht.
Wenn möglich, ist es jedoch wünschenswert, das Drehmoment der elektrischen Maschine 24 schnell an den Motor 12 weiterzugeben, sobald die Menge der letztlich emittierten Kohlenwasserstoffe unter einem Schwellenwert liegt, der ausreicht, um die Emissionsnormen zu erfüllen. Um zu bestimmen, wann eine solche Drehmomentübertragung von der elektrischen Maschine 24 an den Motor 12 unter Einhaltung der Abgasnormen erfolgen kann, können ein oder mehrere Abgastemperatursensoren 56 verwendet werden, die entweder stromaufwärts oder stromabwärts oder sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts des Katalysators 52 positioniert werden können.
Unter Bezugnahme auf 2 und unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1 ist eine High-Level-Version eines Verfahrens zur Durchführung einer hybriden Drehmomentübergabe von der elektrischen Maschine 24 an den Motor 12 dargestellt und im Allgemeinen mit 100 bezeichnet. Das Verfahren 100 kann durch die Steuerung 28 oder eine andere Steuerung oder Kombination von Steuerungen implementiert werden, um eine Drehmomentübergabe innerhalb des Hybridfahrzeugsystems 10 zu implementieren. Das Verfahren 100 beinhaltet einen Schritt 102 zum Bestimmen einer Betriebsabgastemperatur eines Abgases des Motors 12. So kann beispielsweise der Temperatursensor 56 zum Messen der Abgastemperatur im Abgasrohr 60 verwendet werden, das sich vom Motor 12 durch den Katalysator 52 erstreckt. In anderen Variationen könnte die Abgastemperatur mit anderen Parametern geschätzt werden, im Gegensatz zur direkten Messung.
Das Verfahren 100 beinhaltet ferner einen Schritt 104 zum Bestimmen, ob ein Emissionsstabilitätskriterium basierend auf der Betriebsabgastemperatur erfüllt ist. Im Allgemeinen emittiert der Motor weniger Kohlenwasserstoffe und weniger als einen Schwellenwert für Kohlenwasserstoffe, um die Emissionsnormen zu erfüllen, wenn das Abgas relativ höhere Temperaturen aufweist und/oder mit einer niedrigeren Rate ansteigt. Die Temperatur des Abgases hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, wie z.B. der Umgebungstemperatur und der Dauer der Fahrt oder des Parkens des Fahrzeugs vor dem Start. Daher kann die Menge der produzierten Kohlenwasserstoffe basierend auf der Abgastemperatur vorhergesagt werden, aber die Zeit, die benötigt wird, um das Abgas ausreichend aufzuwärmen, variiert. Ein Modell der Kohlenwasserstoffproduktion in Abhängigkeit von der Betriebsabgastemperatur kann beispielsweise in die Steuerung 28 aufgenommen werden. Dementsprechend erfolgt die Bestimmung der Einsatzbereitschaft des Abgassystems zur Drehmomentübergabe basierend auf der Betriebsabgastemperatur.
Das Verfahren 100 beinhaltet dann einen Schritt 106 zum Durchführen einer Drehmomentübergabe von der elektrischen Maschine 24 an den Verbrennungsmotor 12 basierend auf dem Emissionsstabilitätskriterium (Temperaturkriterium), das erfüllt ist.
Unter Bezugnahme auf 3, mit weiterem Bezug auf 1, wird eine detailliertere Version eines Verfahrens zur Durchführung einer hybriden Drehmomentübergabe von einer elektrischen Maschine 24 an einen Motor 12 dargestellt und im Allgemeinen mit 200 bezeichnet. Wie beim Verfahren 100 kann das Verfahren 200 durch die Steuerung 28 oder eine andere Steuerung oder Kombination von Steuerungen implementiert werden, um eine Drehmomentübergabe innerhalb des Hybridfahrzeugsystems 10 zu realisieren.
Das Verfahren beinhaltet einen Schritt 210 zum Sammeln von parametrischen Daten zum Bestimmen, ob sich das Hybrid-Automobilsystem 10 des Kraftfahrzeugs in einem CSEC-Modus (Cold Start Emission Control) befindet. So können beispielsweise die gesammelten Daten die Motordrehzahl und das Zündzeitpunkt beinhalten. In Schritt 212 beinhaltet das Verfahren 200 das Bestimmen, ob sich das Kraftfahrzeug im CSEC-Modus befindet. In einigen Beispielen kann das Kraftfahrzeug oder das Hybridsystem 10 als im CSEC-Modus befindlich bestimmt werden, wenn der Verbrennungsmotor 12 innerhalb eines vorgegebenen Kühlmitteltemperaturbereichs arbeitet. In einigen Fällen kann der CSEC-Modus auch in bestimmten Bereichen der bestimmten Katalysatortemperatur implementiert werden (z.B. basierend auf dem Schätzen der Katalysatortemperatur durch andere gemessene Parameter), oder wenn der Motor 12 unterhalb einer vorgegebenen Motordrehzahl, wie beispielsweise 1500 U/min, und/oder in einem vorgegebenen Zündwinkelbereich, wie beispielsweise weniger als -10 Grad, betrieben wird. Der Zündwinkelbereich ist der Punkt, an dem der Funke in der Brennkammer in Bezug auf den oberen Totpunkt entsteht. Der CSEC-Modus ist ein Zustand, in dem sich der Katalysator 52 auf einer Temperatur unterhalb der für die katalytische Abschaltung erforderlichen Temperatur befindet, z. B. wenn der Katalysator 52 eine Umgebungstemperatur aufweist.
Wenn sich das Hybridsystem 10 des Kraftfahrzeugs nicht im CSEC-Modus befindet, ist der Motor 12 bereits warm und das Verfahren 200 folgt dem Weg 214 zurück zu Block 210, um weiter Daten zu sammeln und erneut zu bestimmen, ob sich das Fahrzeug im CSEC-Modus befindet. Wenn sich das Fahrzeug jedoch im CSEC-Modus befindet, fährt das Verfahren 200 auf dem Weg 216 zu einem Schritt 218 fort.
In Schritt 218 beinhaltet das Verfahren 200 das Bestimmen einer Betriebsabgastemperatur, beispielsweise mit dem Temperatursensor 56. Das Verfahren 200 oder das Steuerungssystem fährt dann mit einem Schritt 224 fort, der das Berechnen eines Prozentsatzes der erreichten Drehmomentübergabebereitschaft beinhaltet; mit anderen Worten, der Betrag der Drehmomentübergabebereitschaft gibt an, wie bereit das Hybridsystem ist, das Drehmoment an den Motor 12 weiterzugeben, basierend auf der Menge der Kohlenwasserstoffemissionen, die aus dem Motor 12 emittiert werden, wobei die Menge der Kohlenwasserstoffemissionen basierend auf der bestimmten Betriebsabgastemperatur ungefähr bekannt ist.
In einem Beispiel werden zur Berechnung des Prozentsatzes der erreichten Drehmomentübergabebereitschaft mehrere Eingaben verwendet. So wird beispielsweise aus der in Schritt 218 bestimmten Betriebsabgastemperatur der Prozentsatz der erreichten Drehmomentübergabebereitschaft berechnet. Darüber hinaus beinhaltet das Verfahren 200, wie durch Schritt oder Block 220 dargestellt, das Bestimmen einer anfänglichen Abgastemperatur, wobei die anfängliche Abgastemperatur beim Starten des Motors 12 bestimmt werden kann. Somit stellt der Schritt 220 einen Datenpunkt von Temperaturinformationen dar, der zu einem früheren Zeitpunkt gemessen wird, aber in den Schritt oder das Modul 224 eingegeben wird. Ein weiterer Beitrag zur Berechnung des Prozentsatzes der erreichten Drehmomentübergabebereitschaft ist eine emissionskonforme Abgastemperatur, die in Block oder Schritt 223 bestimmt und dem Block oder Schritt 224 zur Verfügung gestellt werden kann. Die emissionskonforme Abgastemperatur ist eine Temperatur, bei der der Motor 12 nicht mehr Kohlenwasserstoffe als eine obere Schwellenwertmenge an Kohlenwasserstoffen produziert. Die emissionsgerechte Abgastemperatur kann beispielsweise in der Steuerung 28 vorprogrammiert oder kalibriert werden. So kann in diesem Beispiel der Block oder Schritt 224 den Prozentsatz der erreichten Drehmomentübergabebereitschaft mit der folgenden Gleichung bestimmen: $Prozentsatz der erreichten Drehmoment \ddot{u} bergabebereitschaft = \frac{T_{C} - T_{0}}{T_{H} - T_{0}} * 100 %$
wobei T_C die Betriebs- (oder aktuelle) Abgastemperatur ist, T₀ die anfängliche Abgastemperatur ist und T_H die emissionskonforme Abgastemperatur ist. Somit beinhaltet das Verfahren 200 das Bestimmen des Betrags der erreichten Drehmomentübergabebereitschaft basierend auf der Betriebsabgastemperatur T_C, und das Bestimmen des Betrags oder Prozentsatzes der erreichten Drehmomentübergabebereitschaft kann ferner basierend auf der anfänglichen Abgastemperatur T₀ und der emissionskonformen Abgastemperatur T_H erfolgen.
Das Verfahren 200 fährt dann mit einem Schritt 226 fort, um zu bestimmen, ob der Betrag der erreichten Drehmomentübergabebereitschaft einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Der vorgegebene Schwellenwert für die Drehmomentübergabebereitschaft nach Gleichung (1) kann beispielsweise 100% betragen. Der Schritt 226 kann auch das Bestimmen beinhalten, ob das Emissionsstabilitätskriterium erfüllt ist, basierend darauf, ob der Betrag der erreichten Drehmomentübergabebereitschaft den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
Wenn der Betrag der erreichten Drehmomentübergabebereitschaft den vorgegebenen Schwellenwert nicht überschreitet, folgt das Verfahren 200 dem Weg 228 zurück zu Schritt 210. Wenn jedoch der Betrag der erreichten Drehmomentübergabebereitschaft den vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet, fährt das Verfahren 200 mit dem Weg 230 zu Schritt 234 fort. Im Beispiel von 3 wird das Bestimmen, ob das Emissionsstabilitätskriterium erfüllt ist, nur durchgeführt, wenn sich das Kraftfahrzeug im Kaltstart-Emissionskontrollmodus (CSEC) befindet, wie in Schritt 212 bestimmt. Das Verfahren 200 kann auch die Ausgabe eines Emissionsstabilitätskennzeichens beinhalten, wenn das Emissionsstabilitätskriterium erfüllt ist, und dann mit Schritt 234 fortfahren.
In Schritt 234 beinhaltet das Verfahren 200 das Betätigen einer Drehmomentübergabe von der elektrischen Maschine 24 an den Verbrennungsmotor 12 basierend auf dem erreichten Emissionsstabilitätskriterium. Wenn das Emissionsstabilitätskennzeichen verwendet wird, wird der Schritt 234 zur Durchführung der Drehmomentübergabe als Reaktion auf das Emissionsstabilitätskennzeichen eingeleitet.
Das hierin offenbarte System und Verfahren zur Durchführung einer hybriden Drehmomentübergabe bietet mehrere Vorteile. Dazu gehört die Möglichkeit, das Drehmoment entsprechend den Bedingungen zu übergeben, anstatt eine vorgegebene Wartezeit zu verwenden, die die Drehmomentübergabe unter bestimmten Bedingungen beschleunigt. Das vorliegende System und Verfahren ist physikalisch aufgebaut und kann ein Modell verwenden, um die Leistung der Kohlenwasserstoffemissionen in Abhängigkeit von der Betriebsabgastemperatur zu projizieren, wodurch eine angemessene Drehmomentübertragung an den Verbrennungsmotor 12 basierend auf der Betriebsabgastemperatur ermöglicht wird.
Die Steuerung 28 ist ein Steuerungssystem mit einer oder mehreren Steuerungen und kann ein computerlesbares Medium (auch als prozessorlesbares Medium bezeichnet) beinhalten, einschließlich aller nichtflüchtigen (z.B. materiellen) Medien, die an der Bereitstellung von Daten (z.B. Anweisungen) beteiligt sind, die von einem Computer (z.B. von einem Prozessor eines Computers) gelesen werden können. Ein solches Medium kann viele Formen annehmen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, nichtflüchtige Medien und flüchtige Medien. Nichtflüchtige Medien können beispielsweise optische oder magnetische Platten und andere persistente Speicher beinhalten. Flüchtige Medien können beispielsweise den dynamischen Direktzugriffsspeicher (DRAM) beinhalten, der einen Hauptspeicher darstellen kann. Diese Anweisungen können durch ein oder mehrere Übertragungsmedien übertragen werden, einschließlich Koaxialkabel, Kupferdraht und Glasfaser, einschließlich der Drähte, die einen Systembus umfassen, der mit einem Prozessor eines Computers gekoppelt ist. Einige Formen von computerlesbaren Medien sind beispielsweise eine Diskette, eine flexible Diskette, eine Festplatte, ein Magnetband, ein beliebiges anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, DVD, ein anderes optisches Medium, Lochkarten, Papierband, ein anderes physikalisches Medium mit Lochmustern, ein RAM, ein PROM, ein EPROM, ein FLASH-EEPROM, ein anderer Speicherchip oder eine Kassette oder ein anderes Medium, von dem ein Computer lesen kann.
Nachschlagetabellen, Datenbanken, Datenspeicher oder andere hierin beschriebene Datenspeicher können verschiedene Arten von Mechanismen zum Speichern, Zugreifen und Abrufen verschiedener Arten von Daten beinhalten, einschließlich einer hierarchischen Datenbank, eines Satzes von Dateien in einem Dateisystem, einer Anwendungsdatenbank in einem proprietären Format, eines relationalen Datenbank-Managementsystems (RDBMS) usw. Jeder dieser Datenspeicher kann in eine Computervorrichtung integriert werden, die ein Computerbetriebssystem wie eines der oben genannten verwendet, und kann über ein Netzwerk auf eine oder mehrere der unterschiedlichsten Arten angesprochen werden. Ein Dateisystem kann von einem Computerbetriebssystem aus zugänglich sein und Dateien enthalten, die in verschiedenen Formaten gespeichert sind. Ein RDBMS kann die Structured Query Language (SQL) zusätzlich zu einer Sprache zum Erstellen, Speichern, Bearbeiten und Ausführen von Stored Procedures verwenden, wie beispielsweise die oben genannte PL/SQL-Sprache.
Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung ist lediglich exemplarischer Natur und Abweichungen, die nicht vom Kern der vorliegenden Offenbarung abweichen, sollen im Rahmen der vorliegenden Offenbarung liegen. Die verschiedenen angeführten Beispiele können auf verschiedene Weise kombiniert werden, ohne den Geist und den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.

Claims

Ein Hybrid-Automobilsystem, das eingerichtet ist, um eine Drehmomentübergabe in einem Kraftfahrzeug durchzuführen, wobei das System umfasst: einen Verbrennungsmotor, der eingerichtet ist, um das Kraftfahrzeug in einem Verbrennungsmodus zu betreiben; eine elektrische Maschine, die eingerichtet ist, um das Kraftfahrzeug in einem Elektromotor-Modus zu betreiben; eine Temperaturmessvorrichtung, die eingerichtet ist, um eine Betriebsabgastemperatur des aus dem Verbrennungsmotor abgegebenen Abgases zu messen; eine Steuerung, die eingerichtet ist, zum: Empfangen der Betriebsabgastemperatur; Bestimmen, ob ein Emissionsstabilitätskriterium basierend auf der Betriebsabgastemperatur erfüllt ist; und Ausgeben eines Emissionsstabilitätskennzeichens, wenn das Emissionsstabilitätskriterium erfüllt ist, und ein Stellglied, das eingerichtet ist, um eine Drehmomentübergabe von der elektrischen Maschine an den Verbrennungsmotor basierend auf der Ausgabe des Emissionsstabilitätskennzeichens der Steuerung durchzuführen.
Das Hybrid-Automobilsystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner eingerichtet ist zum: Bestimmen einer Menge der erreichten Drehmomentübergabebereitschaft basierend auf der Betriebsabgastemperatur; Bestimmen, ob der Betrag der erreichten Drehmomentübergabebereitschaft einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet; und Bestimmen, ob das Emissionsstabilitätskriterium erfüllt ist, basierend darauf, ob der Betrag der erreichten Drehmomentübergabebereitschaft den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
Das Hybrid-Automobilsystem nach Anspruch 2, wobei die Steuerung ferner eingerichtet ist, um eine Anlauf-Abgastemperatur und eine emissionskonforme Abgastemperatur zu bestimmen, wobei der Betrag der erreichten Drehmomentübergabebereitschaft ferner auf der Anlauf-Abgastemperatur und der emissionskonformen Abgastemperatur basiert.
Das Hybrid-Automobilsystem nach Anspruch 3, wobei die emissionskonforme Abgastemperatur eine vorbestimmte Temperatur ist, bei der der Motor nicht mehr Kohlenwasserstoffe als eine obere Schwellmenge an Kohlenwasserstoffen erzeugt, wobei die Steuerung ferner eingerichtet ist, um zu bestimmen, ob sich das Kraftfahrzeug in einem Kaltstart-Emissionskontrollmodus befindet, wobei die Steuerung eingerichtet ist, um zu bestimmen, ob das Emissionsstabilitätskriterium erfüllt ist, wenn sich das Kraftfahrzeug im Kaltstart-Emissionskontrollmodus befindet.
Das Hybrid-Automobilsystem nach Anspruch 4, wobei sich das Kraftfahrzeug im Kaltstart-Emissionskontrollmodus befindet, wenn der Verbrennungsmotor innerhalb eines vorbestimmten Kühlmitteltemperaturbereichs betrieben wird.
Ein Verfahren zum Durchführen einer Drehmomentübergabe in einem Kraftfahrzeug, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen einer Betriebsabgastemperatur eines Abgases eines Verbrennungsmotors; Bestimmen, ob ein Emissionsstabilitätskriterium basierend auf der Betriebsabgastemperatur erfüllt ist; und Durchführen einer Drehmomentübergabe von einer elektrischen Maschine an einen Verbrennungsmotor basierend darauf, dass das Emissionsstabilitätskriterium erreicht wurde.
Das Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend: Ausgeben eines Emissionsstabilitätskennzeichen, wenn das Emissionsstabilitätskriterium erfüllt ist, wobei der Schritt zum Durchführen der Drehmomentübergabe als Reaktion auf das Emissionsstabilitätskennzeichen eingeleitet wird; Bestimmen eines Betrags der erreichten Drehmomentübergabebereitschaft basierend auf der Betriebsabgastemperatur; Bestimmen, ob der Betrag der erreichten Drehmomentübergabebereitschaft einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet; und Bestimmen, ob das Emissionsstabilitätskriterium erfüllt ist, basierend darauf, ob der Betrag der erreichten Drehmomentübergabebereitschaft den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
Das Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend: Bestimmen einer Anlauf-Abgastemperatur und einer emissionskonformen Abgastemperatur, wobei der Schritt des Bestimmens des Betrags der erreichten Drehmomentübergabebereitschaft ferner auf der Anlauf-Abgastemperatur und der emissionskonformen Abgastemperatur basiert, wobei die emissionskonforme Abgastemperatur eine vorbestimmte Temperatur ist, bei der der Motor nicht mehr Kohlenwasserstoffe als eine obere Schwellmenge an Kohlenwasserstoffen erzeugt; Bestimmen, ob sich das Kraftfahrzeug in einem Kaltstart-Emissionskontrollmodus befindet, wobei der Schritt des Bestimmens, ob das Emissionsstabilitätskriterium erfüllt ist, durchgeführt wird, wenn sich das Kraftfahrzeug im Kaltstart-Emissionskontrollmodus befindet, und Bestimmen, dass sich das Kraftfahrzeug im Kaltstart-Emissionskontrollmodus befindet, wenn der Verbrennungsmotor innerhalb eines vorbestimmten Kühlmitteltemperaturbereichs arbeitet.
Ein Steuerungssystem, das eingerichtet ist, um eine Drehmomentübergabe in einem Kraftfahrzeug zu implementieren, wobei das Steuerungssystem eingerichtet ist, zum: Bestimmen einer Betriebsabgastemperatur eines Abgases eines Verbrennungsmotors; Bestimmen, ob ein Emissionsstabilitätskriterium basierend auf der Betriebsabgastemperatur erfüllt ist, und Betätigen einer Drehmomentübergabe von einer elektrischen Maschine an einen Verbrennungsmotor basierend auf dem erreichten Emissionsstabilitätskriterium.
Das Steuerungssystemnach Anspruch 9, wobei das Steuerungssystemferner eingerichtet ist zum: Ausgeben eines Emissionsstabilitätskennzeichens, wenn das Emissionsstabilitätskriterium erfüllt ist, und Aktivieren der Drehmomentübergabe als Reaktion auf das Emissionsstabilitätskennzeichen; Bestimmen eines Betrags der erreichten Drehmomentübergabebereitschaft basierend auf der Betriebsabgastemperatur; Bestimmen, ob der Betrag der erreichten Drehmomentübergabebereitschaft einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet; Bestimmen, ob das Emissionsstabilitätskriterium erfüllt ist, basierend darauf, ob der Betrag der erreichten Drehmomentübergabebereitschaft den vorgegebenen Schwellwert überschreitet; Bestimmen einer Anlauf-Abgastemperatur und einer emissionskonformen Abgastemperatur; Bestimmen des Betrags der erreichten Drehmomentübergabebereitschaft ferner basierend auf der Anlauf-Abgastemperatur und der emissionskonformen Abgastemperatur, wobei die emissionskonforme Abgastemperatur eine vorbestimmte Temperatur ist, bei der der Motor nicht mehr Kohlenwasserstoffe als eine obere Schwellmenge an Kohlenwasserstoffen produziert; Bestimmen, ob sich das Kraftfahrzeug in einem Kaltstart-Emissionskontrollmodus befindet, und Bestimmen, dass sich das Kraftfahrzeug in dem Kaltstart-Emissionskontrollmodus befindet, wenn der Verbrennungsmotor innerhalb eines vorbestimmten Kühlmitteltemperaturbereichs arbeitet; und Bestimmen, ob das Emissionsstabilitätskriterium erfüllt ist, wenn sich das Kraftfahrzeug im Kaltstart-Emissionskontrollmodus befindet.