DE102019128254A1

DE102019128254A1 - Systeme und verfahren zum verringern des motordrehmoments

Info

Publication number: DE102019128254A1
Application number: DE102019128254.3A
Authority: DE
Inventors: Ralph Wayne Cunningham; Joseph Ulrey; William Cary Cole; Brad Boyer; Ross Dykstra Pursifull
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-10-19
Filing date: 2019-10-18
Publication date: 2020-04-23
Also published as: US20200122709A1; US11066062B2; CN111075574A

Abstract

Die Offenbarung stellt Systeme und Verfahren zum Verringern eines Motorverdichterdrehmoments bereit.Es sind Verfahren und Systeme zum Verringern eines Motorverdichterdrehmoments bereitgestellt, wenn ein Motor, der ein geteiltes Abgassystem aufweist, ohne Kraftstoffzufuhr rotiert wird. In einem Beispiel kann ein Verfahren Folgendes beinhalten: Geschlossenhalten eines Abblasauslassventils eines Zylinders, wobei das Abblasauslassventil an einen ersten Abgaskrümmer gekoppelt ist, der Gase von dem Zylinder zu einem Katalysator leitet, und Öffnen eines Spülauslassventils des Zylinders, wobei das Spülauslassventil an einen zweiten Abgaskanal gekoppelt ist, der Gase von dem Zylinder zu einem Abgasrückführsystem leitet. Auf diese Weise wird eine Verdichtung von Gasen in dem Zylinder verringert, während ein Gasstrom zu dem Katalysator verhindert wird.

Description

GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Steuern eines Fahrzeugmotors, um Motordrehmomentschwankungen zu verringern, während der Motor ohne Kraftstoffzufuhr rotiert wird.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein Motor kann in einem Hybridfahrzeug-Antriebsstrang integriert sein, der ferner eine elektrische Maschine beinhaltet. Solche Hybridfahrzeugsysteme können durch Nutzbremsen, elektrisches Kriechen und/oder leichtes Starten eine Kraftstoffeffizienz erhöhen. Um diese Funktionen zu nutzen, muss jedoch ein Gang eines Getriebes des Fahrzeugs eingelegt sein und einige Hybridfahrzeugarchitekturen, wie etwa P0- und P1-Architekturen, ermöglichen es nicht, dass der Motor von der elektrischen Maschine entkoppelt wird. Somit wird durch ein Rotieren der elektrischen Maschine zum Nutzbremsen, elektrischen Kriechen und leichten Starten der Motor ebenfalls rotiert, wodurch ein Nutzbremsen, elektrischen Kriechen und leichtes Starten bei einer niedrigen Geschwindigkeit aufgrund von Motordrehmomentschwankungen für Fahrzeuginsassen unangenehm werden. Beispielsweise können ein Verdichtungsdrehmoment, das durch die Verdichtung von Gasen in Motorzylindern (z. B. während des Verdichtungstaktes) hervorgerufen wird, sowie die resultierende Ausdehnung (z. B. während des Arbeitstaktes) dazu führen, dass der Antriebsstrang beschleunigt und abgebremst wird. Folglich sind bestimmte Hybridfahrzeugarchitekturen (z. B. P0 und P1) nicht in der Lage, ein Nutzbremsen, elektrisches Kriechen und/oder leichtes Starten bei niedrigen Motordrehzahlen zu verwenden, was zu einer verringerten Kraftstoffeffizienz führt.
Andere Versuche, das Verdichtungsdrehmoment zu verringern, während ein Motor ohne Kraftstoffzufuhr rotiert wird, beinhalten Verringern eines Luftstroms durch den Motor. Ein beispielhafter Ansatz wird von Gibson et al. in US 7,930,087 gezeigt. Darin werden/wird ein Auslassnockenhub und/oder eine Auslassnockenphase und/oder eine Einlassventilsteuerungszeit eingestellt, wie etwa durch Geschlossenhalten der Einlassventile, während die Auslassventile betätigt werden, um ein Pumpverlustdrehoment zu erzeugen, oder durch Geschlossenhalten von sowohl den Einlass- als auch den Auslassventilen, um das Pumpverlustdrehmoment zu verringern. Ferner kann ein Krümmerluftdruck herabgesetzt werden, wie etwa über eine Drosselsteuerung.
Die Erfinder dieser Schrift haben jedoch mögliche Probleme im Zusammenhang mit derartigen Systemen erkannt. Als ein Beispiel kann die Ventilsteuerung kostspielig sein, zum Beispiel aufgrund einer Steuerflexibilität und/oder aufgrund eines Ventil-Kolben-Abstands. Ferner verhindert ein Deaktivieren von sowohl dem Einlassventil als auch dem Auslassventil unter Umständen kein Drehmomentpulsieren. Noch ferner haben die Erfinder dieser Schrift erkannt, dass ein geteiltes Abgassystem eine Möglichkeit zum Verringern des Motorverdichtungsdrehmoments bereitstellt. Beispielsweise kann das geteilte Abgassystem einen ersten Abgaskrümmer, der Abgas zu einer Turbine eines Turboladers und zu einem stromabwärtigen Katalysator leitet, und einen zweiten Abgaskrümmer beinhalten, der eine Abgasrückführung (AGR) zu einem Einlass des Motors stromaufwärts eines Verdichters des Turboladers leitet, um ein Motorklopfen zu verringern und einen Motorwirkungsgrad zu erhöhen. In einem solchen Motorsystem kann jeder Zylinder zwei Einlassventile und zwei Auslassventile beinhalten, wobei ein erster Satz von Zylinderauslassventilen (z. B. Abblasauslassventilen) ausschließlich an den ersten Abgaskrümmer gekoppelt ist und ein zweiter Satz von Zylinderauslassventilen (z. B. Spülauslassventilen) ausschließlich an den zweiten Abgaskrümmer gekoppelt ist. Der erste Satz von Zylinderauslassventilen kann mit einer anderen Steuerungszeit betrieben werden als der zweite Satz von Zylinderauslassventilen, wodurch ein Abblasteil und ein Spülteil der Abgase isoliert werden. Die Steuerungszeit des zweiten Satzes von Zylinderauslassventilen kann zudem mit einer Steuerungszeit der Zylindereinlassventile koordiniert werden, um einen positiven Ventilüberschneidungszeitraum zu erzeugen, in dem frische Ansaugluft (oder ein Gemisch aus frischer Ansaugluft und AGR), auch als Durchblasung bezeichnet, durch die Zylinder und zurück zu dem Einlass vor dem Verdichter über einen AGR-Kanal, der an den zweiten Abgaskrümmer gekoppelt ist, strömen kann. Aufgrund der Ventilkonfiguration des Motors mit geteiltem Abgassystem, der zum Beispiel ein Durchblasen ermöglicht, weist der Motor mit geteiltem Abgassystem bereits den Ventil-Kolben-Abstand auf, um den zweiten Satz von Zylinderauslassventilen offen zu halten, wenn sich der Kolben an dem oberen Totpunkt befindet.
KURZDARSTELLUNG
In einem Beispiel können die vorangehend beschriebenen Schwierigkeiten durch ein Verfahren angegangen werden, das Folgendes umfasst: Geschlossenhalten eines ersten Auslassventils eines Zylinders, während ein Motor ohne Kraftstoffzufuhr mit einer Geschwindigkeit ungleich null gedreht wird, wobei das erste Auslassventil an einen Abblasabgaskrümmer gekoppelt ist, der an einen Abgaskanal gekoppelt ist, und Verlängern einer Öffnungsdauer eines zweiten Auslassventils des Zylinders, wobei das zweite Auslassventil an einen Spülkrümmer gekoppelt ist, der an einen Ansaugkanal gekoppelt ist. Auf diese Weise kann ein Motorverdichtungsdrehmoment verringert werden. Tatsächlich ist stets zumindest eines der Ventile des Motors (Einlass- oder eines der Auslassventile) offen, wodurch eine Verdichtung verhindert wird.
Als ein Beispiel beinhaltet das Verlängern der Öffnungsdauer des zweiten Auslassventils Offenhalten des zweiten Auslassventils, während Ansaugventile des Zylinders geschlossen sind. Als ein weiteres Beispiel beinhaltet das Verlängern der Öffnungsdauer des zweiten Auslassventils Offenhalten des zweiten Auslassventils während eines gesamten Motorzyklus. Als noch ein weiteres Beispiel beinhaltet das Verlängern der Öffnungsdauer des zweiten Auslassventils Öffnen des zweiten Auslassventils während zumindest eines Verdichtungstaktes und eines Ausstoßtaktes des Zylinders. Durch die verschiedenen Ventilsteuerstrategien des zweiten Auslassventils wird ein Druckanstieg in dem Zylinder verringert, wodurch ein erzeugter Betrag an Verdichtungs- und Ausdehnungsdrehmoment verringert und ermöglicht wird, dass der Motor selbst bei niedrigen Geschwindigkeiten (z. B. unter dem Leerlauf) während verschiedenen Fahrzeugbetriebensmodi, einschließlich eines Nutzbremsens, elektrischen Kriechens und leichten Startens, ohne Zündung gedreht wird. Durch Ermöglichen des Nutzbremsens, elektrischen Kriechens und leichten Startens während des Rotierens des Motors ohne Zündung bei niedrigen Motordrehzahlen wird eine Kraftstoffeffizienz erhöht. Ferner kann durch Geschlossenhalten des ersten Auslassventils ein Luftstrom zu dem Katalysator verhindert werden. Folglich wird ein Verwenden von zusätzlichem Kraftstoff zur Katalysatorregenerierung nach dem Motor-Aus-Ereignis vermieden, wodurch die Kraftstoffeffizienz weiter erhöht wird.
Es versteht sich, dass die vorangehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben werden. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Patentansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die beliebige der vorangehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile überwinden.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Darstellung eines turboaufgeladenen Motorsystems mit einem geteilten Abgassystem.
2 zeigt eine Ausführungsform eines Zylinders des Motorsystems aus 1.
3 ist eine schematische Darstellung einer Fahrzeuggetriebeanordnung.
4 zeigt beispielhafte Steuerungszeiten von Zylindereinlassventilen und -auslassventilen für einen Motorzylinder eines Motorsystems mit Abgasteilung.
5 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Verringern eines Verdichtungsdrehmoments eines Motors, der ein geteiltes Abgassystem aufweist.
6 zeigt ein erstes Beispiel für Einstellungen von Steuerungszeiten eines Zylindereinlassventils und -auslassventils für einen Motorzylinder eines Motorsystems mit Abgasteilung zum Verringern eines Motorverdichtungsdrehmoments.
7 zeigt ein zweites Beispiel für Einstellungen von Steuerungszeiten eines Zylindereinlassventils und -auslassventils für einen Motorzylinder eines Motorsystems mit Abgasteilung zum Verringern eines Motorverdichtungsdrehmoments.
8 zeigt eine beispielhafte prognostische Zeitachse zum Einstellen einer Zylinderventilsteuerungszeit während des Rotierens eines Motors eines Hybridantriebsstrangs ohne Kraftstoffzufuhr.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Verringern eines Verdichtungsdrehmoments in einem Motor, der ein geteiltes Abgassystem aufweist, wie etwa das Motorsystem, das in 1-2 gezeigt ist. Ferner kann das Motorsystem in einem Hybridantriebsstrang integriert sein, wie etwa dem beispielhaften Antriebsstrang, der in 3 gezeigt ist. Beispielsweise kann der Hybridantriebsstrang eine Architektur beinhalten, bei welcher der Motor ohne eine dazwischen gekoppelte Ausrückkupplung an eine elektrische Maschine drehgekoppelt ist. Um das Verdichtungsdrehmoment während des Rotierens des Motors ohne Kraftstoffzufuhr zu verringern, kann eine Steuerung Steuerungszeiten eines Zylindereinlass- und -auslassventils gemäß dem in 5 gezeigten beispielhaften Verfahren einstellen. Beispielsweise können die Steuerungszeiten des Zylindereinlass- und - auslassventils von der beispielhaften Nominalventilsteuerungszeit, die in 4 gezeigt ist und die während einer Verbrennung verwendet werden kann, um eine Abgasrückführung und eine Durchblasung zu unterstützen, in eine von den beispielhaften eingestellten Steuerungszeiten eingestellt werden, die in 6 und 7 gezeigt sind. Ein beispielhafter Zeitstrahl des Betreibens des Fahrzeugs während verschiedenen Motor-Aus-Modi mit eingelegtem Gang, einschließlich Verzögerungskraftstoffabsperrung, Nutzbremsen, elektrischem Kriechen und leichtem Starten, ist in 8 gezeigt.
Nun unter Bezugnahme auf die Figuren zeigt 1 eine schematische Darstellung einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine 10, die in einem Antriebssystem eines Fahrzeugs 100 integriert sein kann. Der Motor 10 beinhaltet eine Vielzahl von Brennkammern (z. B. Zylindern), die auf der Oberseite durch einen Zylinderkopf (nicht gezeigt) abgedeckt sein können. In dem in 1 gezeigten Beispiel beinhaltet der Motor 10 Zylinder 13, 14, 15 und 18, die in einer 4er-Reihenkonfiguration angeordnet sind. Es versteht sich jedoch, dass, obwohl 1 vier Zylinder zeigt, der Motor 10 eine beliebige Anzahl von Zylindern in einer beliebigen Konfiguration beinhalten kann, z. B. V-6, 1-6, V-12, gegenüberliegende 4 usw. Ferner können die in 1 gezeigten Zylinder eine Zylinderkonfiguration aufweisen, wie etwa die in 2 gezeigte Zylinderkonfiguration, wie nachfolgend genauer beschrieben wird. Jeder der Zylinder 13, 14, 15 und 18 beinhaltet zwei Einlassventile, einschließlich eines ersten Einlassventils 2 und eines zweiten Einlassventils 4, und zwei Auslassventile, einschließlich eines ersten Auslassventils (in dieser Schrift als Abblasauslassventil oder Abblasventil bezeichnet) 8 und eines zweiten Auslassventils (in dieser Schrift als Spülauslassventil oder Spülventil bezeichnet) 6. Die Einlassventile und Auslassventile können in dieser Schrift jeweils als Zylindereinlassventile und Zylinderauslassventile bezeichnet werden. Wie nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 erläutert, kann eine Steuerungszeit (z. B. eine Öffnungssteuerungszeit, Schließsteuerungszeit, Öffnungsdauer usw.) jedes der Einlassventile über verschiedene Nockenwellensteuerungszeitssysteme gesteuert werden. In einem Beispiel können sowohl die ersten Einlassventile 2 als auch die zweiten Einlassventile 4 auf eine gleiche Ventilsteuerungszeit gesteuert werden (z. B., sodass sie sich in dem Motorzyklus zur gleichen Zeit öffnen und schließen). In einem alternativen Beispiel können die ersten Einlassventile 2 und die zweiten Einlassventile 4 zu einer anderen Ventilsteuerungszeit gesteuert werden. Ferner können die ersten Auslassventile 8 zu einer anderen Ventilsteuerungszeit als die zweiten Auslassventile 6 gesteuert werden, sodass sich das erste Auslassventil und das zweite Auslassventil eines gleichen Zylinders zu anderen Zeitpunkten als das andere öffnen und schließen, wie nachfolgend genauer erörtert.
Jeder Zylinder nimmt Ansaugluft (oder ein Gemisch aus Ansaugluft und rückgeführtem Abgas, wie nachfolgend dargelegt) aus einem Ansaugkrümmer 44 über einen Luftansaugkanal 28 auf. Der Ansaugkrümmer 44 ist über Ansaugöffnungen (z.B. Leitungen) an die Zylinder gekoppelt. Beispielsweise ist der Ansaugkrümmer 44 der Darstellung in 1 nach über eine erste Ansaugöffnung 20 an jedes erste Einlassventil 2 jedes Zylindersgekoppelt. Ferner ist der Ansaugkrümmer 44 über eine zweite Ansaugöffnung 22 an jedes zweiten Einlassventil 4 jedes Zylinders gekoppelt. Auf diese Weise kann jede Zylinderansaugöffnung selektiv mit dem Zylinder, an den sie über ein entsprechendes von dem ersten Einlassventil 2 oder dem zweiten Einlassventil 4 gekoppelt ist, kommunizieren. Jede Ansaugöffnung kann dem Zylinder, an den sie gekoppelt ist, Luft und/oder Kraftstoff zur Verbrennung zuführen.
Eine oder mehrere der Ansaugöffnungen können eine Ladungsbewegungssteuervorrichtung, wie etwa ein Ladungsbewegungssteuerventil (charge motion control valve - CMCV), beinhalten. Wie in 1 gezeigt, beinhaltet jede erste Ansaugöffnung 20 jedes Zylinders ein CMCV 24. CMCVs 24 können auch als Wirbelsteuerventile oder Tumble-Steuerventile bezeichnet werden. CMCVs 24 können den Luftstrom, der über die ersten Einlassventile 2 in die Zylinder eintritt, einschränken. In dem Beispiel aus 1 kann jedes CMCV 24 eine Ventilplatte beinhalten; allerdings sind andere Konfigurationen des Ventils möglich. Für die Zwecke dieser Offenbarung gilt es zu beachten, dass sich das CMCV 24 in der „geschlossenen“ (z. B. vollständig geschlossenen) Position befindet, wenn es vollständig aktiviert ist und die Ventilplatte vollständig in die entsprechende erste Ansaugöffnung 20 geneigt ist, was zu einem maximalen Luftladungsstromhindernis führt. Alternativ dazu befindet sich das CMCV 24 in der „offenen“ (z. B. vollständig offenen) Position, wenn es deaktiviert ist und die Ventilplatte vollständig gedreht ist, um im Wesentlichen parallel zu dem Luftstrom zu liegen, wodurch das Luftstromladungshindernis erheblich minimiert oder beseitigt wird. Die CMCVs können grundsätzlich in ihrer „offenen“ Position gehalten werden und können nur „geschlossen“ aktiviert werden, wenn Wirbelbedingungen gewünscht sind. Wie in 1 gezeigt, beinhaltet lediglich eine Ansaugöffnung jedes Zylinders das CMCV 24. Allerdings können in anderen Beispielen beide Ansaugöffnungen jedes Zylinders ein CMCV 24 beinhalten. Eine Steuerung 12 kann die CMCVs 24 betätigen (z. B. über einen Ventilaktor, der an eine rotierende Welle gekoppelt sein kann, die direkt an jedes CMCV 24 gekoppelt ist), um die CMCVs als Reaktion auf Motorbetriebsbedingungen (wie etwa eine Motordrehzahl/-last und/oder, wenn die Durchblasung über die zweiten Auslassventile 6 aktiv ist) in die offene oder geschlossenen Position oder eine Vielzahl von Positionen zwischen der offenen und geschlossenen Position zu bewegen. Wie in dieser Schrift bezeichnet, kann sich Durchblasluft oder Durchblasverbrennungskühlung (blowthrough combustion cooling - BTCC) auf Ansaugluft beziehen, die während eines Ventilöffnungsüberschneidungszeitraums zwischen den Einlassventilen und den zweiten Auslassventilen 6 (z. B. eines Zeitraums, während dem sowohl die Einlassventile als auch die zweiten Auslassventile 6 zur gleichen Zeit offen sind) von dem einen oder den mehreren Einlassventilen jedes Zylinders zu den zweiten Auslassventilen 6 strömt, ohne dass die Durchblasluft verbrannt wird.
Ein zweistufiges Hochdruck-Kraftstoffsystem (wie etwa das in 2 gezeigte Kraftstoffsystem) kann verwendet werden, um Kraftstoffdrücke an einer Einspritzvorrichtung 66 zu erzeugen, die an jeden Zylinder gekoppelt ist. Somit kann Kraftstoff über die Kiraftstoffeinspritzvorrichtungen 66 direkt in die Zylinder eingespritzt werden. Ein verteilerloses Zündsystem 88 stellt als Reaktion auf ein Signal von der Steuerung 12, eine Verbrennung einzuleiten, einen Zündfunken über Zündkerzen 92 an den Zylindern 13, 14, 15 und 18 bereit. Die Zylinder 13, 14, 15 und 18 sind zum getrennten Leiten der Abblas- und Spülabschnitte der Verbrennungsgase jeweils an zwei Abgasöffnungen gekoppelt. Insbesondere geben die Zylinder 13, 14, 15 und 18, wie in 1 gezeigt, einen ersten Abblasteil der Verbrennungsgase an einen ersten Abgaskrümmer (in dieser Schrift auch als Abblaskrümmer bezeichnet) 84 über erste Abgasleitungen (z. B. Öffnungen) 86 und einen zweiten Spülteil der Verbrennungsgase an einen zweiten Abgaskrümmer (in dieser Schrift als Spülkrümmer bezeichnet) 80 über zweite Abgasleitungen (z. B. Öffnungen) 82 ab. Des Weiteren beinhaltet der erste Abgaskrümmer 84 einen ersten Krümmerabschnitt 81 und einen zweiten Krümmerabschnitt 85. Die ersten Abgasleitungen 86 der Zylinder 13 und 18 (in dieser Schrift als die äußeren Zylinder bezeichnet) erstrecken sich von den Zylindern 13 und 18 zu dem zweiten Krümmerabschnitt 85 des ersten Abgaskrümmers 84, wohingegen sich die ersten Abgasleitungen 86 der Zylinder 14 und 15 (in dieser Schrift als die inneren Zylinder bezeichnet) von den Zylindern 14 und 15 zu dem ersten Krümmerabschnitt 81 des ersten Abgaskrümmers 84 erstrecken. Die zweiten Abgasleitungen 82 erstrecken sich von den Zylindern 13, 14, 15 und 18 zu dem zweiten Abgaskrümmer 80.
Jede Abgasleitung kann über ein entsprechendes Auslassventil selektiv mit dem Zylinder, an den sie gekoppelt ist, kommunizieren. Beispielsweise kommunizieren die zweiten Abgasleitungen 82 mit ihren entsprechenden Zylindern über zweite Auslassventile 6 und die ersten Abgasleitungen 86 kommunizieren mit ihren entsprechenden Zylindern über erste Auslassventile 8. Die zweiten Abgasleitungen 82 sind von den ersten Abgasleitungen 86 isoliert, wenn sich zumindest ein Auslassventil jedes Zylinders in einer geschlossenen Position befindet. Abgase können nicht direkt zwischen den zweiten Abgasleitungen 82 und den ersten Abgasleitungen strömen. Das vorangehend beschriebene Abgassystem kann in dieser Schrift als ein geteiltes Abgaskrümmersystem bezeichnet werden, bei dem ein erster Teil der Abgase aus jedem Zylinder an den ersten Abgaskrümmer 84 ausgegeben wird und ein zweiter Teil der Abgase aus jedem Zylinder an den zweiten Abgaskrümmer 80 ausgegeben wird und bei dem der erste und zweite Abgaskrümmer nicht direkt miteinander kommunizieren (z. B. koppelt kein Kanal die zwei Abgaskrümmer direkt aneinander und somit vermischen sich der erste und der zweite Teil der Abgase innerhalb des ersten und des zweiten Abgaskrümmers nicht miteinander).
Der Motor 10 beinhaltet der Darstellung nach einen Turbolader, der eine zweistufige Abgasturbine 164 und einen Ansaugverdichter 162, die auf einer gemeinsamen Welle (nicht gezeigt) gekoppelt sind, beinhaltet. Die zweistufige Turbine 164 beinhaltet eine erste Turbine 163 und eine zweite Turbine 165. Die erste Turbine 163 ist direkt an den ersten Krümmerabschnitt 81 des ersten Abgaskrümmers 84 gekoppelt und nimmt lediglich Abgase aus den Zylindern 14 und 15 über erste Auslassventile 8 der Zylinder 14 und 15 auf. Die zweite Turbine 165 ist direkt an den zweiten Krümmerabschnitt 85 des ersten Abgaskrümmers 84 gekoppelt und nimmt lediglich Abgase aus den Zylindern 13 und 18 über erste Auslassventile 8 der Zylinder 13 und 18 auf. Eine Drehung der ersten und zweiten Turbine treibt eine Drehung des Verdichters 162, der in dem Ansaugkanal 28 angeordnet ist, an. Somit wird die Ansaugluft an dem Verdichter 162 aufgeladen (z. B. unter Druck gesetzt) und bewegt sich stromabwärts zu dem Ansaugkrümmer 44. Die Abgase treten sowohl aus der ersten Turbine 163 als auch der zweiten Turbine 165 in einen gemeinsamen Abgaskanal 74 aus. Anstelle einer zweistufigen Turbine kann die Turbine 164 in weiteren Beispielen ein einziges Turbinenrad umfassen, das von zwei Turbinen-Scrolls oder Kanälen gespeist wird, die Gas in unterschiedliche Abschnitte des Turbinenrades einführen. Zum Beispiel können die zwei Scrolls jeweils Gas um den gesamten Umfang des Rades einführen, aber an unterschiedlichen axialen Stellen (allgemein bekannt als Twin-Scroll-Turbine). Alternativ können die zwei Scrolls über einen Abschnitt des Umfangs, wie etwa ungefähr 180 Grad, jeweils Gas in die Turbine einführen. In einem weiteren Beispiel kann der Motor 10 eine einstufige Turbine beinhalten, bei der alle Abgase aus dem ersten Abgaskrümmer 84 direkt zu einem Einlass einer gleichen Turbine geleitet werden.
Ein Wastegate, das auch als Abblas-Wastegate bezeichnet wird, kann an einen ersten Abgaskrümmer 84 in einer der ersten Abgasleitungen gekoppelt sein. Wie in 1 gezeigt, kann ein Abblas-Wastegate-Ventil 76 (im Folgenden BDWG (blowdown wastegate valve) 76) in einer Umgehung 78 integriert sein, die (z. B. an einem ersten Ende) eine erste Abgasleitung 86 des Zylinders 18 (z. B. an einem zweiten Ende) an den Abgaskanal 74 koppelt. Das zweite Ende der Umgehung 78 kann in einer Region entlang des Abgaskanals 74 zwischen einer ersten Emissionssteuervorrichtung 70 und einer zweiten Emissionssteuervorrichtung 72, wie in 1 gezeigt, oder alternativ zwischen der Turbine 164 und der ersten Emissionssteuervorrichtung 70 in einen Strömungskanal 98 des zweiten Abgaskrümmers 80 übergehen. Wenn sich das BDWG 76 in einer geschlossenen Position befindet, wird Abgas, das in den ersten Abgaskrümmer 84 strömt, zu der Turbine 164 geleitet (und wird daran gehindert, durch die Umgehung 78 zu strömen). Wenn jedoch das BDWG 76 geöffnet ist, einschließlich in einer vollständig offenen Position und einer beliebigen Position zwischen vollständig offen und geschlossen, kann ein Teil des Abgases, das in den ersten Abgaskrümmer 84 strömt, durch die Umgehung 78 zu dem Abgaskanal 74 kanalisiert werden, wodurch eine Menge an Abgas verringert wird, die der zweistufigen Turbine 164 zugeführt wird. Insbesondere wird, wenn das BDWG 76 offen oder zumindest teilweise offen ist, zumindest ein Teil des Abgases von der ersten Abgasleitung 86 des Zylinders 18 durch die Umgehung 78 weg von der zweistufigen Turbine 164 und zu dem Abgaskanal 74 stromabwärts der ersten Emissionssteuervorrichtung 70 und stromaufwärts der zweiten Emissionssteuervorrichtung 72 kanalisiert. Des Weiteren kann ein Teil des Abgases von dem Zylinder 13, das in den zweiten Krümmerabschnitt 85 strömt, in Richtung der Abgasleitung 87 und in die Umgehung 78 durch das zumindest teilweise offene BDWG 76 strömen. Auf diese Weise kann eine Position des BDWG 76 eingestellt werden, um einen Betrag der Aufladung, die von dem Turbolader bereitgestellt wird, zu steuern. Beispielsweise wird durch Erhöhen des Öffnungsbetrags des BDWG 76 (z. B. von geschlossen zu offen oder teilweise offen) die Drehzahl der zweiten Turbine 165 (und somit des Verdichters 162) verringert, wodurch die Aufladung verringert wird. Es versteht sich, dass die Konfiguration des Motors 10, die in 1 gezeigt ist, ein nicht einschränkendes Beispiel des Motors ist und andere Beispiele das BDWG 76 beinhalten können, das an eine andere Abgasleitung der ersten Abgasleitungen 86 gekoppelt ist.
Abgase, die aus der zweistufigen Turbine 164 austreten, strömen stromabwärts in dem Abgaskanal 74 zu einer ersten Emissionssteuervorrichtung 70 und einer zweiten Emissionssteuervorrichtung 72, wobei die zweite Emissionssteuervorrichtung 72 in dem Abgaskanal 74 stromabwärts der ersten Emissionssteuervorrichtung 70 angeordnet ist. Die Emissionssteuervorrichtungen 70 und 72 können in einem Beispiel einen oder mehrere Katalysatorwabenkörper beinhalten. In einigen Beispielen können die Emissionssteuervorrichtungen 70 und 72 Dreiwegekatalysatoren sein. In weiteren Beispielen beinhalten die Emissionssteuervorrichtungen 70 und 72 einen oder eine Vielzahl von Dieseloxidationskatalysatoren (diesel oxidation catalyst - DOC) und selektiven katalytischen Reduktionskatalysatoren (selective catalytic reduction catalyst - SCR). In noch einem weiteren Beispiel kann die zweite Emissionssteuervorrichtung 72 ein Benzinpartikelfilter (BPF) beinhalten. In einem Beispiel kann die erste Emissionssteuervorrichtung 70 einen Katalysator beinhalten und kann die zweite Emissionssteuervorrichtung 72 einen BPF beinhalten. Nach dem Strömen durch die Emissionssteuervorrichtungen 70 und 72 können die Abgase nach außen zu einem Auspuffrohr geleitet werden.
Der Abgaskanal 74 beinhaltet ferner eine Vielzahl von Abgassensoren in elektronischer Kommunikation mit der Steuerung 12, die in einem Steuersystems 17 integriert ist, wie nachfolgend näher beschrieben wird. Wie in 1 gezeigt, beinhaltet der Abgaskanal 74 eine erste Lambdasonde 90, die zwischen der ersten Emissionssteuervorrichtung 70 und der zweiten Emissionssteuervorrichtung 72 positioniert ist. Die erste Lambdasonde 90 kann konfiguriert sein, um einen Sauerstoffgehalt von Abgasen zum messen, die in die zweite Emissionssteuervorrichtung 72 eintreten. Der Abgaskanal 74 kann eine oder mehrere zusätzliche Lambdasonden beinhalten, die entlang des Abgaskanals 74 positioniert sind, wie etwa eine zweite Lambdasonde 91, die zwischen der zweistufigen Turbine 164 und der ersten Emissionssteuervorrichtung 70 positioniert ist, und/oder eine dritte Lambdasonde 93, die stromabwärts der zweiten Emissionssteuervorrichtung 72 positioniert ist. Somit kann die zweite Lambdasonde 91 konfiguriert sein, um den Sauerstoffgehalt des Abgases, das in die erste Emissionssteuervorrichtung 70 eintritt, zu messen, und kann die dritte Lambdasonde 93 konfiguriert sein, um den Sauerstoffgehalt des Abgases, das aus der zweiten Emissionssteuervorrichtung 72 austritt, zu messen. In einem Beispiel kann es sich bei einer oder mehreren von der Lambdasonde 90, der Lambdasonde 91 und der Lambdasonde 93 um Breitbandlambda-Sonden (universal exhaust gas oxygen sensors - UEGO-Sonden) handeln. Alternativ dazu können die Lambdasonden 90, 91 und 93 durch eine binäre Abgaslambdasonde ersetzt werden. Der Abgaskanal 74 kann verschiedene andere Sensoren beinhalten, wie etwa einen oder mehrere Temperatur- und/oder Drucksensoren. Wie in 1 gezeigt, ist zum Beispiel ein Drucksensor 96 in dem Abgaskanal 74 zwischen der ersten Emissionssteuervorrichtung 70 und der zweiten Emissionssteuervorrichtung 72 positioniert.
Somit kann der Drucksensor 96 konfiguriert sein, um den Druck von Abgasen, die in die zweite Emissionssteuervorrichtung 72 eintreten, zu messen. Sowohl der Drucksensor 96 als auch die Lambdasonde 90 sind in dem Abgaskanal 74 an einem Punkt angeordnet, an dem ein Strömungskanal 98 und eine Umgehung 78 an den Abgaskanal 74 gekoppelt ist. Der Strömungskanal 98 kann in dieser Schrift als ein Spülkrümmerumgehungskanal (scavenge manifold bypass passage - SMBP) 98 bezeichnet werden. Der Spülkrümmerumgehungskanal 98 ist direkt an die zweiten Abgaskrümmer (z. B. den Spülkrümmer) 80 und den Abgaskanal 74 und zwischen diesen gekoppelt. Ein Ventil 97 (in dieser Schrift als Spülkrümmerumgehungsventil (scavenge manifold bypass valve - SMBV) bezeichnet) ist in dem Spülkrümmerumgehungskanal 98 angeordnet und kann durch die Steuerung 12 betätigt werden, um einen Betrag von Abgasstrom aus dem zweiten Abgaskrümmer 80 zu dem Abgaskanal 74 an einer Stelle zwischen der ersten Emissionssteuervorrichtung 70 und der zweiten Emissionssteuervorrichtung 72 einzustellen.
Der zweite Abgaskrümmer 80 ist direkt an einen ersten Abgasrückführkanal (AGR-Kanal) 50 gekoppelt. Der erste AGR-Kanal 50 ist direkt zwischen dem zweiten Abgaskrümmer 80 und dem Ansaugkanal 28 stromaufwärts des Verdichters (z. B. Turboladerverdichters) 162 gekoppelt (und kann somit als ein Niederdruck-AGR-Kanal bezeichnet werden). Somit werden Abgase (oder Durchblasluft, wie nachfolgend erläutert) von dem zweiten Abgaskrümmer 80 über den ersten AGR-Kanal 50 zu dem Luftansaugkanal 28 stromaufwärts des Verdichters 162 geleitet. Wie in 1 gezeigt, kann der erste AGR-Kanal 50 einen AGR-Kühler 52 beinhalten, der konfiguriert ist, um Abgase zu kühlen, die aus dem zweiten Abgaskrümmer 80 zu dem Ansaugkanal 28 strömen, und kann ferner ein erstes AGR-Ventil 54 (das in dieser Schrift als BTCC-Ventil bezeichnet werden kann) beinhalten, das darin angeordnet ist. Die Steuerung 12 ist konfiguriert, um eine Position des BTCC-Ventils 54 zu betätigen und einzustellen, um eine Strömungsrate und/oder -menge durch den ersten AGR-Kanal 50 zu steuern. Wenn sich das BTCC-Ventil 54 in einer geschlossenen (z. B. vollständig geschlossenen) Position befindet, können keine Abgase oder Ansaugluft aus dem zweiten Abgaskrümmer 80 zu dem Ansaugkanal 28 stromaufwärts des Verdichters 162 strömen. Wenn sich das BTCC-Ventil 54 in einer offenen Position befindet, können Abgase und/oder Durchblasluft ferner aus dem zweiten Abgaskrümmer 80 zu dem Ansaugkanal 28 stromaufwärts des Verdichters 162 strömen. Die Steuerung 12 kann zusätzlich das BTCC-Ventil 54 in eine Vielzahl von Position zwischen vollständig offen und vollständig geschlossen einstellen. In weiteren Beispielen kann die Steuerung 12 das BTCC-Ventil 54 lediglich derart einstellen, dass es entweder vollständig offen oder vollständig geschlossen ist.
Eine erste Ausstoßvorrichtung 56 ist an einem Auslass des AGR-Kanals 50 in dem Ansaugkanal 28 positioniert. Die erste Ausstoßvorrichtung 56 kann eine Verengung oder ein Venturi beinhalten, die/das eine Druckerhöhung an dem Einlass des Verdichters 162 bereitstellt. Infolgedessen kann AGR aus dem AGR-Kanal 50 mit frischer Luft gemischt werden, die durch den Ansaugkanal 28 zu dem Verdichter 162 strömt. Somit kann AGR aus dem AGR-Kanal 50 als die Bewegungsströmung an der ersten Ausstoßvorrichtung 56 wirken. In einem weiteren Beispiel ist unter Umständen keine Ausstoßvorrichtung vorhanden, die an dem Auslass des AGR-Kanals 50 positioniert ist. Stattdessen kann ein Auslass des Verdichters 162 als eine Ausstoßvorrichtung geformt sein, die den Gasdruck senkt, um den AGR-Strom zu unterstützen (und somit ist Luft in diesem Beispiel die Bewegungsströmung und ist AGR die sekundäre Strömung). In noch einem weiteren Beispiel kann AGR aus dem AGR-Kanal 50 an einer Hinterkante einer Schaufel des Verdichters 162 eingeführt werden, wodurch zuzuführende Durchblasluft über den AGR-Kanal 50 zu dem Ansaugkanal 28 gelassen wird.
Ein zweiter AGR-Kanal 58 ist zwischen dem ersten AGR-Kanal 50 und dem Ansaugkanal 28 gekoppelt. Insbesondere ist der zweite AGR-Kanal 58 wie in 1 gezeigt zwischen dem BTCC-Ventil 54 und dem AGR-Kühler 52 an den ersten AGR-Kanal 50 gekoppelt. In weiteren Beispielen, wenn der zweite AGR-Kanal 58 in dem Motorsystem integriert ist, beinhaltet das System unter Umständen keinen AGR-Kühler 52. Des Weiteren ist der zweite AGR-Kanal 58 direkt an den Ansaugkanal 28 stromabwärts des Verdichters 162 gekoppelt. Wie in 1 gezeigt, ist der zweite AGR-Kanal 58 außerdem an den Ansaugkanal 28 stromaufwärts eines Ladeluftkühlers (charge air cooler - CAC) 40 gekoppelt. Der CAC 40 ist konfiguriert, um Ansaugluft (wobei es sich um ein Gemisch aus frischer Ansaugluft von außerhalb des Motorsystems und rückgeführten Abgasen handeln kann) zu kühlen, wenn sie durch den CAC 40 strömt. Somit können rückgeführte Abgase aus dem ersten AGR-Kanal 50 und/oder dem zweiten AGR-Kanal 58 über den CAC 40 gekühlt werden, bevor sie in den Ansaugkrümmer 44 eintreten. In einem alternativen Beispiel kann der zweite AGR-Kanal 58 an den Ansaugkanal 28 stromabwärts des CAC 40 gekoppelt sein. In einem solchen Beispiel ist unter Umständen kein AGR-Kühler 52 in dem ersten AGR-Kanal 50 angeordnet. Wie in 1 gezeigt, kann außerdem eine zweite Ausstoßvorrichtung 57 in dem Ansaugkanal 28 an einem Auslass des zweiten AGR-Kanals 58 positioniert sein.
Ein zweites AGR-Ventil 59 (z. B. Mitteldruck-Ventil) ist in dem zweiten AGR-Kanal 58 angeordnet. Das zweite AGR-Ventil 59 ist konfiguriert, um eine Gasströmungsmenge (z. B. Ansaugluft oder Abgas) durch den zweiten AGR-Kühler 58 einzustellen. Wie nachfolgend genauer beschrieben, kann die Steuerung 12 das AGR-Ventil 59 in eine offene (z. B. vollständig offene) Position (wodurch ein minimal beschränkter Strom durch den zweiten AGR-Kanal 58 ermöglicht wird), eine geschlossene (z. B. vollständig geschlossene) Position (wodurch der Strom durch den zweiten AGR-Kanal 58 blockiert wird) oder eine Vielzahl von Positionen zwischen vollständig offen und vollständig geschlossen auf Grundlage (z. B. in Abhängigkeit von) Motorbetriebsbedingungen betätigen. Beispielsweise kann das Betätigen des AGR-Ventils 59 beinhalten, dass die Steuerung 12 ein elektronisches Signal an einen Aktor des AGR-Ventils 59 sendet, um eine Ventilplatte des AGR-Ventils 59 in die offene Position, die geschlossene Position oder eine Position zwischen vollständig offen und vollständig geschlossen zu bewegen. Luft kann auf Grundlage von Systemdrücken und Positionen von verschiedenen anderen Ventilen in dem Motorsystem entweder zu dem Ansaugkanal 28 in dem zweiten AGR-Kanal 58 oder zu dem zweiten Abgaskrümmer 80 in dem zweiten AGR-Kanal 58 strömen.
Der Ansaugkanal 28 beinhaltet ferner eine Ansaugdrossel 62. Wie in 1 gezeigt, ist die Ansaugdrossel 62 stromabwärts des CAC 40 positioniert. Eine Position einer Drosselplatte 64 der Drossel 62 kann durch das Steuersystem 17 über einen Drosselaktor (nicht gezeigt), der kommunikativ an die Steuerung 12 gekoppelt ist, eingestellt werden. Durch Modulieren der Ansaugdrossel 62 während des Betreibens des Verdichters 162 kann eine Menge von Frischluft aus der Atmosphäre und/oder eine Menge von rückgeführten Abgasen aus dem einen oder den mehreren AGR-Kanälen in den Motor 10 angesaugt werden, die durch den CAC 40 gekühlt und bei verstärktem Druck über den Ansaugkrümmer 44 den Motorzylindern zugeführt werden.
Um das Verdichterpumpen zu verringern, kann zumindest ein Teil der durch den Verdichter 162 verdichteten Luftladung zu dem Verdichtereinlass rückgeführt werden. Ein Verdichterrückführkanal 41 kann zum Rückführen von verdichteter Luft aus dem Verdichterauslass stromaufwärts des CAC 40 zu dem Verdichtereinlass bereitgestellt sein. Ein Verdichterrückführventil (compressor recirculation valve - CRV) 42 kann zum Einstellen einer Rückführungsströmungsmenge, der zum Verdichtereinlass rückgeführt wird, bereitgestellt sein. In einem Beispiel kann das CRV 42 über einen Befehl von der Steuerung 12 als Reaktion auf tatsächliche oder erwartete Verdichterpumpbedingungen zum Öffnen betätigt werden.
Ein dritter Strömungskanal 30 (der in dieser Schrift als ein heißes Rohr bezeichnet werden kann) ist zwischen dem zweiten Abgaskrümmer 80 und dem Ansaugkanal 28 gekoppelt. Insbesondere ist ein erstes Ende des dritten Strömungskanals 30 direkt an den zweiten Abgaskrümmer 80 gekoppelt und ist ein zweites Ende des dritten Strömungskanals 30 direkt an den Ansaugkanal 28 stromabwärts der Ansaugdrossel 62 und stromaufwärts des Ansaugkrümmers 44 gekoppelt. Ein drittes Ventil 32 (z. B. ein Ventil des heißen Rohrs) ist in dem dritten Strömungskanal 30 angeordnet und konfiguriert, um eine Luftstrommenge durch den dritten Strömungskanal 30 einzustellen. Das dritte Ventil 32 kann als Reaktion auf ein Betätigungssignal, das von der Steuerung 12 an einen Aktor des dritten Ventils 32 gesendet wird, in eine vollständig offene Position, eine vollständig geschlossene Position oder eine Vielzahl von Positionen zwischen vollständig offen und vollständig geschlossen betätigt werden.
Der zweite Abgaskrümmer 80 und/oder die zweiten Abgasleitungen 82 können/kann einen oder mehrere Sensoren (wie etwa Druck-, Temperatursensoren und/oder Lambdasonden) beinhalten, die darin angeordnet sind. Wie in 1 gezeigt, beinhaltet der zweite Abgaskrümmer 80 zum Beispiel einen Drucksensor 34 und eine Lambdasonde 36, die darin angeordnet und konfiguriert sind, um jeweils einen Druck und Sauerstoffgehalt von Abgasen und Durchblasluft (z. B. Ansaugluft), die aus den zweiten Auslassventilen 6 austreten und in den zweiten Abgaskrümmer 80 eintreten, zu messen. Zusätzlich oder alternativ zu der Lambdasonde 36 kann jede zweiten Abgasleitung 82 eine eigene Lambdasonde 38 beinhalten, die darin angeordnet ist. Somit kann ein Sauerstoffgehalt von Abgasen und/oder Durchblasluft, die aus jedem Zylinder über die zweiten Auslassventile 6 austreten, auf Grundlage einer Ausgabe der Lambdasonde 38 und/oder der Lambdasonde 36 bestimmt werden.
In einigen Beispielen kann der Ansaugkanal 28 wie in 1 gezeigt einen elektrischen Verdichter 60 beinhalten. Der elektrische Verdichter 60 ist in einem Umgehungskanal 61 angeordnet, der an den Ansaugkanal 28 stromaufwärts und stromabwärts eines elektrischen Verdichterventils 63 gekoppelt ist. Insbesondere ist ein Einlass zu dem Umgehungskanal 61 an den Ansaugkanal 28 stromaufwärts des elektrischen Verdichterventils 63 gekoppelt und ist ein Auslass zu dem Umgehungskanal 61 an den Ansaugkanal 28 stromabwärts des elektrischen Verdichterventils 63 und stromaufwärts der Stelle, an welcher der erste AGR-Kanal 50 an den Ansaugkanal 28 gekoppelt ist, gekoppelt. Ferner ist der Auslass des Umgehungskanals 61 stromaufwärts in dem Ansaugkanal 28 von dem Turboladerverdichter 162 gekoppelt. Der elektrische Verdichter 60 kann unter Verwendung von Energie, die in einer Energiespeichervorrichtung gespeichert ist, elektrisch durch einen Elektromotor angetrieben werden. In einem Beispiel kann der Elektromotor Teil des elektrischen Verdichters 60 sein, wie in 1 gezeigt. Wenn eine zusätzliche Aufladung (z. B. erhöhter Druck der Ansaugluft über Atmosphärendruck) angefordert wird, die einen Betrag übersteigt, der von dem Verdichter 162 bereitgestellt wird, kann die Steuerung 12 den elektrischen Verdichter 60 aktivieren, sodass sich dieser dreht und einen Druck der Ansaugluft erhöht, die den Umgehungskanal 61 durchströmt. Außerdem kann die Steuerung 12 das elektrische Verdichterventil 63 in eine geschlossene oder teilweise geschlossene Position betätigen, um eine erhöhte Menge von Ansaugluft durch den Umgehungskanal 61 und den elektrischen Verdichter 60 zu leiten.
Der Ansaugkanal 28 kann ein oder mehrere zusätzliche Sensoren beinhalten (wie etwa zusätzliche Druck., Temperatur-, Durchflussratensensoren und/oder Lambdasonden). Beispielsweise beinhaltet der Ansaugkanal 28 wie in 1 gezeigt einen Luftmassenstromsensor (mass air flow sensor - MAF-Sensor) 48, der stromaufwärts des elektrischen Verdichterventils 63 in dem Ansaugkanal 28 angeordnet ist. Ein Ansaugdrucksensor 31 und ein Ansaugtemperatursensor 33 sind in dem Ansaugkanal 28 stromaufwärts des Verdichters 162 und stromabwärts einer Stelle angeordnet, an welche der erste AGR-Kanal 50 an den Ansaugkanal 28 gekoppelt ist. Eine Ansauglambdasonde 35 und ein Ansaugtemperatursensor 43 können sich in dem Ansaugkanal 28 stromabwärts des Verdichters 162 und stromaufwärts des CAC 40 befinden. Ein zusätzlicher Ansaugdrucksensor 37 kann in dem Ansaugkanal 28 stromabwärts des CAC 40 und stromaufwärts der Drossel 28 positioniert sein. In einigen Beispielen kann wie in 1 gezeigt eine zusätzliche Ansauglambdasonde 39 in dem Ansaugkanal 28 zwischen dem CAC 40 und der Drossel 62 positioniert sein. Ferner sind ein Ansaugkrümmerdrucksensor (z. B. MAP-Sensor) 122 und ein Ansaugkrümmertemperatursensor 123 in dem Ansaugkrümmer 44 stromaufwärts aller Motorzylinder positioniert.
In einigen Beispielen kann der Motor 10 an ein Elektromotor-/Batteriesystem (wie in 3 gezeigt) in einem Hybridfahrzeug gekoppelt sein. Das Hybridfahrzeug kann eine Parallelkonfiguration, Reihenkonfiguration oder Variation oder Kombinationen davon aufweisen. Ferner können in einigen Beispielen andere Motorkonfigurationen eingesetzt werden, beispielsweise ein Dieselmotor.
Der Motor 10 kann zumindest teilweise durch ein Steuersystem 17, das die Steuerung 12 beinhaltet, und durch eine Eingabe von einem Fahrzeugführer über eine Eingabevorrichtung (in 1 nicht gezeigt) gesteuert werden. Der Darstellung nach empfängt das Steuersystem 17 Informationen von einer Vielzahl von Sensoren 16 (für die verschiedenen Beispiele in dieser Schrift beschrieben sind) und sendet Steuersignale an eine Vielzahl von Aktoren 83. Als ein Beispiel können die Sensoren 16 die Druck-, Temperatursensoren und Lambdasonden beinhalten, die sich in dem Ansaugkanal 28, Ansaugkrümmer 44, Abgaskanal 74 und zweiten Abgaskrümmer 80 befinden, wie vorangehend beschrieben. Weitere Sensoren können einen Drosselleinlasstemperatursensor zum Schätzen einer Drossellufttemperatur (throttle air temperature - TCT) einschließen, der stromabwärts der Drossel 62 in den Ansaugkanal gekoppelt ist. Zusätzliche Sensoren und Aktoren des Systems werden nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 ausführlicher erläutert. Als ein weiteres Beispiel können die Aktoren 83 die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 66, die Ventile 63, 42, 54, 59, 32, 97, 76 und die Drossel 62 beinhalten. Die Aktoren 83 können ferner verschiedene Nockenwellenzeitsteueraktoren beinhalten, die an die Zylindereinlass- und -auslassventile gekoppelt sind (wie nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben). Die Steuerung 12 kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die Aktoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten auf Grundlage einer Anweisung oder einem in einem Speicher der Steuerung 12 programmierten Code einer oder mehreren Routinen entsprechend auslösen. Eine beispielhafte Steuerungsroutine (z. B. ein Verfahren) wird in dieser Schrift in 5 beschrieben. Beispielsweise kann eine Betätigung eines ersten Auslassventils 8, eines zweiten Auslassventils 6 und gegebenenfalls von Einlassventilen 2 und 4 eingestellt werden, um ein Verdichtungsdrehmoment zu verringern, wenn der Motor ohne Zündung rotiert wird.
Es ist anzumerken, dass, während der Motor 10 der Darstellung aus 1 nach jeden des ersten AGR-Kanals 50, zweiten AGR-Kanals 58, Strömungskanals 98 und Strömungskanals 30 beinhaltet, der Motor 10 in weiteren Beispielen nur einen Teil dieser Kanäle beinhalten kann. Beispielsweise kann der Motor 10 lediglich den ersten AGR-Kanal 50 und den Strömungskanal 98 und nicht den zweiten AGR-Kanal 58 und den Strömungskanal 30 beinhalten. In einem weiteren Beispiel kann der Motor 10 den ersten AGR-Kanal 50, den zweiten AGR-Kanal 58 und den Strömungskanal 98, aber nicht den Strömungskanal 30 beinhalten. In noch einem weiteren Beispiel kann der Motor 10 den ersten AGR-Kanal 50, den Strömungskanal 30 und den Strömungskanal 98, aber nicht den zweiten AGR-Kanal 58 beinhalten. In einigen Beispielen beinhaltet der Motor 10 unter Umständen nicht den elektrische Verdichter 60. In noch weiteren Beispielen kann der Motor 10 alle oder nur einen Teil der in 1 gezeigten Sensoren beinhalten.
Nun unter Bezugnahme auf 2 wird eine partielle Ansicht eines einzelnen Zylinders der Brennkraftmaschine 10, die in einem Fahrzeug 100 installiert sein kann, dargestellt. Somit werden Komponenten, die bereits in 1 eingeführt wurden, mit den gleichen Bezugszeichen dargestellt und nicht erneut eingeführt. Der Motor 10 ist mit einer Brennkammer (einem Zylinder) 130 dargestellt, der einen beliebigen der Zylinder 13, 14, 15 und 18 aus 1 darstellen kann. Die Brennkammer 130 beinhaltet eine Kühlmittelhülse 114 und Zylinderwände 132 mit einem Kolben 136, der darin positioniert und mit einer Kurbelwelle 140 verbunden ist. Wie in dieser Schrift verwendet, beziehen sich die Ausdrücke „Drehen des Motors“ und „Rotieren des Motors“ darauf, dass sich die Kurbelwelle 140 um deren Mittelachse dreht. Die Brennkammer 130 kommuniziert der Darstellung nach jeweils über ein Einlassventil 4 und ein erstes Auslassventil 8 mit einem Ansaugkrümmer 44 und einer ersten Abgasleitung 86. Wie vorangehend in 1 beschrieben, kann jeder Zylinder des Motors 10 Verbrennungsprodukte entlang zweier Leitungen abgeben und ist lediglich die erste Abgasleitung (z. B. eine Öffnung), die von dem Zylinder zu der Turbine führt, in 2 gezeigt, während die zweite Abgasleitung (z. B. die zweite Abgasleitung 82) in dieser Ansicht nicht sichtbar ist.
Wie in 1 ebenfalls bereits ausgeführt, kann jeder Zylinder des Motors 10 zwei Einlassventile und zwei Auslassventile beinhalten. In der dargestellten Ansicht sind lediglich ein Einlassventil (z. B. das Einlassventil 4) und ein erstes Auslassventil 8 gezeigt. Das Einlassventil 4 und das erste Auslassventil 8 befinden sich an einer oberen Region der Brennkammer 130. Das Einlassventil 4 und das erste Auslassventil 8 können durch die Steuerung 12 unter Verwendung jeweiliger Nockenbetätigungssysteme, die einen oder mehrere Nocken beinhalten, gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme können eines oder mehrere von Systemen zur Nockenprofilverstellung (cam profile switching - CPS), variablen Nockensteuerungszeit (variable cam timing - VCT), variablen Ventilsteuerungszeit (variable valve timing - VVT) und/oder zum variablen Ventilhub (variable valve lift - VVL) zum Variieren der Ventilbetätigung nutzen. In dem dargestellten Beispiel wird jedes Einlassventil, darunter das Einlassventil 4, durch einen Einlassnocken 151 gesteuert und wird jedes Auslassventil, darunter das erste Auslassventil 8, durch einen Auslassnocken 153 gesteuert. Gemäß entsprechenden festgelegten Einlass- und Auslassventilsteuerungszeiten kann der Einlassnocken 151 über einen Einlassventilsteuerungszeitsaktor 101 betätigt werden und der Auslassnocken 153 über einen Auslassventilsteuerungszeitsaktor 103 betätigt werden. In einigen Beispielen können die Einlassventile und Auslassventile jeweils über den Einlassventilsteuerungszeitsaktor 101 und den Auslassventilsteuerungszeitsaktor 103 deaktiviert werden. Beispielsweise kann die Steuerung ein Signal an den Auslassventilsteuerungszeitsaktor 103 senden, um das erste Auslassventil 8 zu deaktivieren, sodass es geschlossen bleibt und sich zu seiner festgelegten Steuerungszeit nicht öffnet. Die Position der Einlassnockenwelle 151 und Auslassnockenwelle 153 kann jeweils durch die Nockenwellenpositionssensoren 155 und 157 bestimmt werden. Wie vorangehend eingeführt, können in einem Beispiel alle Auslassventile jedes Zylinders auf einer gleichen Auslassnockenwelle gesteuert werden. Somit kann eine Steuerungszeit von sowohl dem Spülauslassventil (zweiten Auslassventil) als auch dem Abblasauslassventil (ersten Auslassventil) zusammen über eine Nockenwelle eingestellt werden, die jedoch bezogen aufeinander jeweils unterschiedliche Steuerungszeiten aufweisen können. In einem weiteren Beispiel kann das Spülauslassventil jedes Zylinders über eine erste Auslassnockenwelle gesteuert werden und kann ein Abblasauslassventil jedes Zylinders auf einer verschiedenen, zweiten Auslassnockenwelle gesteuert werden. Auf diese Weise kann die Ventilsteuerungszeit der Spülventile und der Abblasventile getrennt voneinander eingestellt werden. In alternativen Beispielen kann/können das/die Nocken- oder Ventilsteuerungszeitsystem(e) der Spül- und/oder Abblasauslassventile ein Nocken-in-Nocken-System, ein elektrohydraulisches System an den Spülventilen und/oder eine elektromechanische Ventilhubsteuerung an den Spülventilen nutzen.
In einigen Beispielen können die Einlass- und/oder Auslassventile durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Beispielsweise können die Zylinder 130 alternativ ein Einlassventil, das über eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Auslassventil, das über Nockenbetätigung gesteuert wird, darunter CPS- und/oder VCT-Systeme, beinhalten. In noch weiteren Beispielen können die Einlass- und Auslassventile durch einen gemeinsamen Ventilaktor oder ein gemeinsames Betätigungssystem oder einen Aktor oder ein Betätigungssystem für eine variable Ventilansteuerungszeit gesteuert werden.
In einem Beispiel beinhaltet der Einlassnocken 151 getrennte und unterschiedliche Nockenerhebungen, die unterschiedliche Ventilprofile (z. B. Ventilsteuerungszeit, Ventilhub, Dauer usw.) für jedes der zwei Einlassventile der Brennkammer 130 bereitstellen. Gleichermaßen kann der Auslassnocken 153 getrennte und unterschiedliche Nockenerhebungen beinhalten, die unterschiedliche Ventilprofile (z. B. Ventilsteuerungszeit, Ventilhub, Dauer usw.) für jedes der zwei Auslassventile der Brennkammer 130 bereitstellen. In einem weiteren Beispiel kann der Einlassnocken 151 eine gemeinsame Erhebung oder ähnliche Erhebungen beinhalten, die ein im Wesentlichen ähnliches Ventilprofil für jedes der zwei Einlassventile bereitstellen.
Des Weiteren können verschiedene Nockenprofile für die verschiedenen Auslassventile verwendet werden, um Abgase, die bei geringeren Zylinderdrücken abgegeben werden, von Abgasen zu trennen, die bei höhereren Abgasdrücken abgegeben werden. Beispielsweise kann ein erstes Auslassnockenprofil das erste Auslassventil (z. B. ein Abblasventil) aus einer geschlossenen Position kurz vor dem unteren Totpunkt (UT) des Arbeitstaktes der Brennkammer 130 öffnen und dasselbe Auslassventil lange vor dem oberen Totpunkt (OT) des Ausstoßtaktes schließen, um Abblasgase selektiv aus der Brennkammer abzugeben. Ferner kann ein zweites Auslassnockenprofil verwendet werden, um das zweite Auslassventil (z. B. ein Spülventil) aus einer geschlossenen Position vor einem Mittelpunkt des Ausstoßtaktes zu öffnen und dieses nach dem OT zu schließen, um den Spülteil der Abgase selektiv abzugeben.
Somit kann die Steuerungszeit des ersten Auslassventils und des zweiten Auslassventils Zylinderabblasgase aus einem Spülteil der Abgase isolieren, während restliche Abgase im Totraum des Zylinders mit frischer Ansaugluftdurchblasung während der positiven Ventilüberschneidung zwischen dem Einlassventil und den Spülauslassventilen gereinigt werden. Durch Strömenlassen eines ersten Teils des Abgases, der die Zylinder verlässt (z. B. Abgas mit höherem Druck), zu der/den Turbine(n) und einem Abgaskanal für höheren Druck und Strömenlassen eines späteren, zweiten Teils des Abgases (z. B. Abgas mit niedrigerem Druck) und Durchblasluft zu dem Verdichtereinlass kann die Motorsystemeffizienz erhöht werden.
Der Zylinder 130 kann ein Verdichtungsverhältnis aufweisen, wobei es sich um ein Verhältnis vo dem Volumen des Kolbens 136 am unteren Totpunkt zu dem am oberen Totpunkt handelt. Herkömmlicherweise liegt das Verdichtungsverhältnis in einem Bereich zwischen 9:1 und 10:1. In einigen Beispielen, in denen andere Kraftstoffe verwendet werden, kann das Verdichtungsverhältnis jedoch erhöht sein. Hierzu kann es beispielsweise kommen, wenn Kraftstoffe mit einer höheren Oktanzahl oder Kraftstoffe mit einer höheren latenten Verdampfungsenthalpie verwendet werden. Wenn eine Direkteinspritzung verwendet wird, kann das Verdichtungsverhältnis aufgrund von deren Auswirkung auf das Motorklopfen ebenfalls erhöht sein.
In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10 eine Zündkerze 92 zum Einleiten der Verbrennung beinhalten. Bei ausgewählten Betriebsmodi kann ein Zündsystem 88 als Reaktion auf ein Vorzündungssignal SA (Spark Advance) von der Steuerung 12 über eine Zündkerze 92 einen Zündfunken an der Brennkammer 130 bereitstellen. In einigen Beispielen kann die Zündkerze 92 jedoch weggelassen werden, wie etwa, wenn der Motor 10 die Verbrennung durch eine Selbstzündung oder durch das Einspritzen von Kraftstoff einleitet, wie etwa, wenn es sich bei dem Motor 10 um einen Dieselmotor handelt.
Als nicht einschränkendes Beispiel ist der Zylinder 130 so gezeigt, dass er eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 beinhaltet. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 ist der Darstellung nach direkt an die Brennkammer 130 gekoppelt, um Kraftstoff proportional zu einer Impulsbreite eines Signals FPW, das von der Steuerung 12 über einen elektronischen Treiber 168 empfangen wird, direkt darin einzuspritzen. Auf diese Art und Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 eine sogenannte Direkteinspritzung (im Folgenden auch als „DI“ (Direct Injection) bezeichnet) von Kraftstoff in den Zylinder 130 bereit. Wenngleich 2 die Einspritzvorrichtung 66 als seitliche Einspritzvorrichtung zeigt, kann sie auch oberhalb des Kolbens angeordnet sein, wie etwa nahe der Position der Zündkerze 92. Eine solche Position kann die Mischung und Verbrennung erhöhen, wenn der Motor mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis betrieben wird, da einige Kraftstoffe auf Alkoholbasis eine niedrigere Flüchtigkeit aufweisen. Alternativ kann die Einspritzvorrichtung oberhalb und in der Nähe des Einlassventils angeordnet sein, um das Mischen zu verbessern. In einem weiteren Beispiel kann es sich bei der Einspritzvorrichtung 66 um eine Ansaugkanaleinspritzvorrichtung handeln, die Kraftstoff in den Ansaugkanal stromaufwärts des Zylinders 130 bereitstellt.
Der Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 aus einem Hochdruckkraftstoffsystem 180 zugeführt werden, das Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen und einen Kraftstoffverteiler beinhaltet. Alternativ kann Kraftstoff bei niedrigerem Druck von einer einstufigen Kraftstoffpumpe zugeführt werden. Ferner können die Kraftstofftanks, wenngleich dies nicht gezeigt ist, einen Druckmessumformer beinhalten, welcher an Signal an der Steuerung 12bereitstellt. Die Kraftstofftanks in dem Kraftstoffsystem 180 können Kraftstoff mit unterschiedlichen Kraftstoffeigenschaften enthalten, wie etwa mit unterschiedlichen Kraftstoffzusammensetzungen. Diese Unterschiede können unterschiedliche Alkoholgehalte, unterschiedliche Oktanzahlen, unterschiedliche Verdampfungswärmen, unterschiedliche Kraftstoffgemische und/oder Kombinationen davon usw. einschließen. In einigen Beispielen kann das Kraftstoffsystem 180 an ein Kraftstoffdampfrückgewinnungssystem gekoppelt sein, das einen Behälter zum Speichern von Betankungs- und Tankatmungsdämpfen beinhaltet. Die Kraftstoffdämpfe können während des Motorbetriebs aus dem Behälter zu den Motorzylindern gespült werden, wenn Spülbedingungen erfüllt sind.
Der Motor 10 kann zumindest teilweise durch die Steuerung 12 und durch eine Eingabe von einem Fahrzeugführer 113 über ein Gaspedal 116 und einen Gaspedalpositionssensor 118 und über ein Bremspedal 117 und einen Bremspedalpositionssensor 119 gesteuert werden. Der Gaspedalpositionssensor 118 kann ein Pedalpositionssignal (PP) an die Steuerung 12 senden, das einer Position des Gaspedals 116 entspricht, und der Bremspedalpositionssensor 119 kann ein Bremspedalpositionssignal (BPP-Signal) an die Steuerung 12 senden, das einer Position des Bremspedals 117 entspricht. Die Steuerung 12 ist in 2 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem konkreten Beispiel als Nur-Lese-Speicher 106 gezeigt ist, Direktzugriffsspeicher 108, Keep-Alive-Speicher 110 und einen Datenbus beinhaltet. Auf dem Speichermedium mit Nur-Lese-Speicher 106 können computerlesbare Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die durch den Mikroprozessor 102 zum Durchführen der nachfolgend beschriebenen Verfahren und Routinen sowie anderer Varianten, die vorweggenommen, jedoch nicht ausdrücklich aufgeführt werden, ausgeführt werden können. Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu den vorangehend erläuterten Signalen verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich einer Messung des eingeleiteten Luftmassenstroms (mass air flow - MAF) von dem Luftmassenstromsensor 48; eines Motorkühlmitteltemperatursignals (engine coolant temperature signal - ECT-Signal) von einem Temperatursensor 112, der an die Kühlmittelhülse 114 gekoppelt ist; eines Profilzündungsaufnahmesignals (profile ignition pickup - PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 120 (oder einer anderen Art), der an die Kurbelwelle 140 gekoppelt ist; einer Drosselposition (throttle position - TP) von einem Drosselpositionssensor; und eines Absolutkrümmerdrucksignals (absolute manifold pressure-MAP) von dem Sensor 122. Das Motordrehzahlsignal, RPM, kann durch die Steuerung 12 aus dem PIP-Signal erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von dem Krümmerdrucksensor kann dazu verwendet werden, eine Angabe des Unterdrucks oder Drucks im Ansaugkrümmer bereitzustellen.
Auf Grundlage von Eingängen von einem oder mehreren der vorangehend genannten Sensoren kann die Steuerung 12 einen oder mehrere Aktoren einstellen, wie etwa die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66, die Drossel 62, die Zündkerze 92, die Einlass-/Auslassventile und -nocken usw. Die Steuerung kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die Aktoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten auf Grundlage einer darin programmierten Anweisung oder eines darin programmierten Codes gemäß einer oder mehreren Routinen ansteuern.
Ferner kann es sich bei dem Fahrzeug 100 um ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen handeln, die einem oder mehreren Fahrzeugrädern (z. B. Antriebsrädern) zur Verfügung stehen. Fortführend mit 3 ist ein Blockdiagramm eines Antriebsstrangs oder einer Getriebeanordnung 200 gezeigt, das in dem Fahrzeug 100 aus 1 und 2 integriert sein kann. Somit sind ähnliche Komponenten, die vorangehend in Bezug auf 1 und 2 beschrieben wurden, auf dieselbe Weise nummeriert und werden unter Umständen nicht erneut vorgestellt. Beispielsweise beinhaltet der Antriebsstrang aus 3 den Motor 10, der in 1 und 2 gezeigt ist. Ferner kann das Steuersystem 17 eine oder mehrere Steuerungen beinhalten, einschließlich eine oder mehrere von einer Fahrzeugsystemsteuerung, einer Motorsteuerung, einer Steuerung einer elektrischen Maschine, einer Getriebesteuerung, einer Energiespeichervorrichtungssteuerung und einer Bremssteuerung, die über ein Controller Area Network kommunizieren können. Jede von den Steuerungen kann Informationen an anderen Steuerungen bereitstellen, wie etwa Sensordaten, Aktordaten und Diagnoseinformationen. In einigen Beispielen können die Steuerungen in einer Hierarchie konfiguriert sein, sodass es sich bei einer Steuerung um eine primäre Steuerung handelt, die Befehle an eine oder mehrere sekundäre Steuerungen ausgibt. Als ein Beispiel kann die Fahrzeugsystemsteuerung Befehle an der Motorsteuerung bereitstellen, um Fahrereingabeanforderungen und weitere Anforderungen zu erzielen, die auf Fahrzeugbetriebsbedingungen basieren. In weiteren Beispielen können eine oder mehrere der verschiedenen vorangehend beschriebenen Steuerungen in einer einzigen Steuerung integriert sein, wie etwa in der Steuerung 12, wie gezeigt. Somit kann die Steuerung 12 als die Fahrzeugsystemsteuerung, die Motorsteuerung, die Steuerung der elektrischen Maschine, die Getriebesteuerung, die Energiespeichervorrichtungssteuerung und die Bremssteuerung dienen. Als ein weiteres Beispiel kann die Steuerung 12 die Fahrzeugsystemsteuerung und die Motorsteuerung als eine einzige Einheit einschließen, während die Steuerung der elektrischen Maschine, die Getriebesteuerung und die Bremssteuerung eigenständige Steuerungen sind. Die Partitionierung der Steuerungen des Steuersystems 17 kann jedoch anders als die spezifisch aufgezählten Beispiele sein.
Der Antriebsstrang 200 kann von dem Motor 10 und einer elektrischen Maschine 240, bei der es sich um einen in den Antriebsstrang integrierter Starter/Generator (integrated starter/generator - ISG) handeln kann, der direkt an die Kurbelwelle 140 des Motors 10 gekoppelt ist, wie in 3 gezeigt (z. B. eine P1-Mild-Hybrid-Architektur), mit Leistung versorgt werden. In weiteren Beispielen kann die elektrische Maschine 240 jedoch stattdessen über einen Zusatzriemen 231 mechanisch an den Motor 10 gekoppelt sein und kann es sich bei der elektrischen Maschine um einen riemenintegrierten Starter/Generator (belt integrated starter/generator - BISG) handeln (z. B. in einer PO-Mild-Hybrid-Architektur). Insbesondere können sowohl in der P0- als auch in der P1-Mild-Hybrid-Architektur der Motor 10 und die elektrische Maschine 240 nicht mechanisch getrennt werden. Wenn daher der Motor 10 mit einer Geschwindigkeit ungleich null betrieben wird, wird die elektrische Maschine 240 ebenfalls mit einer Geschwindigkeit ungleich null betrieben und umgekehrt. Obwohl die Systeme und Verfahren in dieser Schrift in Bezug auf die Mild-Hybrid-Architekturen P1 und P0 beschrieben werden, sind andere Architekturen ebenfalls möglich (z. B. P2, P3 und P4), bei denen die elektrische Maschine zum Beispiel mechanisch von dem Motor entkoppelt werden kann (z. B. über eine Kupplung).
Der Motor 10 kann durch einen Anlasser 296 oder durch eine elektrische Maschine 240 angelassen werden. Bei der elektrischen Maschine 240 kann es sich um eine elektrische Hochspannungsmaschine (die z. B. mit mehr als 30 V betrieben wird) handeln und kann es sich um einen Motor und/oder Generator (z. B. einen Motor/Generator) handeln. Beispielsweise kann die elektrische Maschine 240 als ein Motor betrieben werden, wenn sie durch eine Energiespeichervorrichtung 275 mit elektrischer Leistung versorgt wird. Als ein weiteres Beispiel kann die elektrische Maschine 240 als ein Generator betrieben werden, wenn sie einer Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie elektrische Leistung zuführt. Bei der Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie kann es sich um eine Batterie, einen Kondensator oder eine Induktionsspule handeln. Ein bidirektionaler DC/DC-Wandler 281 kann elektrische Energie von einem Hochspannungsbus 274 zu einem Niederspannungsbus 273 übertragen oder umgekehrt. Eine Niederspannungsbatterie 195 ist elektrisch an einen Niederspannungsbus 273 gekoppelt. Die Energiespeichervorrichtung 275 ist elektrisch an den Hochspannungsbus 274 gekoppelt. Die Niederspannungsbatterie 195 kann selektiv elektrische Energie zum Beispiel an einem Anlasser 296 bereitstellen, bei dem es sich um eine elektrische Niederspannungsmaschine handeln kann (die z. B. mit 12 V betrieben wird).
Ein Motorausgangsdrehmoment kann durch ein Zweimassenschwungrad 215 und die elektrische Maschine 240 an eine Eingangsseite oder erste Seite 235 der Antriebsstrangausrückkupplung 236 übertragen werden. Die Ausrückkupplung 236 kann elektrisch oder hydraulisch betätigt werden. Die erste Seite 235 der Ausrückkupplung 236 ist der Darstellung nach mechanisch an eine Ausgangswelle 237 der elektrischen Maschine 240 gekoppelt und eine zweite, stromabwärtige Seite 234 der Ausrückkupplung 236 ist der Darstellung nach über eine Welle 241 mechanisch an einen Drehmomentwandler 206 gekoppelt. Ferner kann das Drehmoment des Motors 10 über einen Drehmomentaktor 204, bei dem es sich um eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, eine Drossel usw. handeln kann, eingestellt werden.
Die elektrische Maschine 240 kann betrieben werden, um Drehmoment an dem Antriebsstrang 200 bereitzustellen oder ein Drehmoment des Antriebsstrangs in elektrische Energie umzuwandeln, die in einem Regenerationsmodus in der Energiespeichervorrichtung 275 gespeichert wird. Die elektrische Maschine 240 steht in elektrischer Kommunikation mit der Energiespeichervorrichtung 275. Die elektrische Maschine 240 weist eine höhere Ausgangsdrehmomentkapazität auf als der Anlasser 296. Ferner treibt die elektrische Maschine 240 in der in 3 gezeigten Konfiguration den Antriebsstrang 200 direkt an oder wird durch den Antriebsstrang 200 direkt angetrieben, ohne Gurte, Zahnräder oder Ketten, um die elektrische Maschine 240 an den Antriebsstrang 200 zu koppeln. Vielmehr dreht sich die elektrische Maschine 240 mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Antriebsstrang 200. Die elektrische Maschine 240 kann über den Betrieb als Motor oder Generator, wie durch das Steuersystem 17 angewiesen, ein positives Drehmoment oder ein negatives Drehmoment dem Antriebsstrang 200 bereitstellen.
Der Drehmomentwandler 206 beinhaltet eine Turbine 286, die konfiguriert ist, um an der Eingangswelle 270 ein Drehmoment auszugeben. Die Eingangswelle 270 koppelt den Drehmomentwandler 206 mechanisch an ein Automatikgetriebe 208. Der Drehmomentwandler 206 beinhaltet zudem eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung (torque converter bypass lock-up clutch - TCC) 212. Das Drehmoment wird von einem Laufrad 285 direkt an die Turbine 286 übertragen, wenn die TCC 212 gesperrt ist. Die TCC 212 wird durch das Steuersystem 17 elektrisch betätigt. Alternativ kann die TCC 212 hydraulisch gesperrt werden. In einem Beispiel kann der Drehmomentwandler 206 als eine Komponente des Getriebes bezeichnet werden.
Wenn die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 212 vollständig ausgekuppelt ist, überträgt der Drehmomentwandler 206 über Fluidtransfer zwischen der Turbine 286 des Drehmomentwandlers und dem Laufrad 285 des Drehmomentwandlers Motordrehmoment an das Automatikgetriebe 208, wodurch eine Drehmomentsteigerung ermöglicht wird. Wenn die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 212 im Gegensatz dazu vollständig eingekuppelt ist, wird das Motorausgangsdrehmoment über die Drehmomentwandlerkupplung direkt an die Eingangswelle 270 des Getriebes 208 übertragen. Alternativ dazu kann die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 212 teilweise eingekuppelt werden, wodurch ermöglicht wird, den direkt an das Getriebe 208 weitergegebenen Drehmomentbetrag einzustellen. Die Steuerung 12 kann konfiguriert sein, um den Betrag an Drehmoment einzustellen, der durch den Drehmomentwandler 206 übertragen wird, indem sie die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 212 als Reaktion auf verschiedene Motorbetriebsbedingungen oder eine fahrerbasierte Anforderung einstellt.
Das Automatikgetriebe 208 beinhaltet Gangkupplungen (z.B. Gänge 1-10) 211 und eine Vorwärtskupplung 210. Das Automatikgetriebe 208 kann zum Beispiel ein Getriebe mit fester Übersetzung sein. Die Gangkupplungen 211 und die Vorwärtskupplung 210 können selektiv eingekuppelt werden, um ein Verhältnis einer tatsächlichen Gesamtzahl von Umdrehungen der Eingangswelle 270 in eine tatsächliche Gesamtzahl von Umdrehungen der Fahrzeugräder 216 zu ändern. Die Gangkupplungen 211 können über das Einstellen von Fluid, das den Kupplungen über Schaltsteuermagnetventile 209 zugeführt wird, eingekuppelt oder ausgekuppelt werden. Die Drehmomentausgabe von dem Automatikgetriebe 208 kann an die Fahrzeugräder 216 weitergegeben werden, um das Fahrzeug über die Ausgangswelle 260 anzutreiben. Insbesondere kann das Automatikgetriebe 208 ein Eingangsantriebsmoment an der Eingangswelle 270 als Reaktion auf eine Fahrbedingung des Fahrzeugs übertragen, bevor ein Ausgangsantriebsdrehmoment an die Fahrzeugräder 216 übertragen wird. Die Steuerung 12 (oder eine getrennte Getriebesteuerung des Steuersystems 17) aktiviert die TCC 212, die Getriebekupplungen 211 und die Vorwärtskupplung 210 selektiv oder koppelt diese selektiv ein. Die Steuerung 12 deaktiviert außerdem selektiv die TCC 212, die Gangkupplungen 211 und die Vorwärtskupplung 210 oder kuppelt diese selektiv aus.
Der Drehmomentwandler 206 beinhaltet außerdem eine Pumpe 283, die Fluid unter Druck setzt, um die Ausrückkupplung 236, die Vorwärtskupplung 210 und die Gangkupplungen 211 zu betätigen. Die Pumpe 283 wird über das Laufrad 285 angetrieben, das sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die elektrische Maschine 240 dreht, wenn die Ausrückkupplung 236 eingerückt ist.
Ferner kann durch Ineingriffnehmen der Reibungsradbremsen 218 eine Reibungskraft auf die Fahrzeugräder 216 ausgeübt werden. In einem Beispiel können die Reibungsradbremsen 218 als Reaktion darauf, dass der Fahrer ein Bremspedal (z. B. das Bremspedal 117 aus 2) herunterdrückt, und/oder als Reaktion auf Anweisungen innerhalb der Steuerung 12 oder einer getrennten Bremssteuerung des Steuerystems 17 in Eingriff genommen werden. Auf die gleiche Weise kann eine auf die Fahrzeugräder 216 ausgeübte Reibungskraft durch Lösen der Radbremsen 218 als Reaktion auf das Lösen des Bremspedals durch den Fahrer und/oder als Reaktion auf Anweisungen und/oder Informationen, die von dem Steuersystem 17 empfangen werden, verringert werden.
Als Reaktion auf eine Anforderung zum Beschleunigen des Fahrzeugs kann die Steuerung 12 eine von dem Fahrer geforderte Drehmoment- oder Leistungsanforderung von einem Gaspedal (z. B. dem in 2 gezeigten Gaspedal 116) oder einer anderen Vorrichtung erhalten. Die Steuerung 12 (oder eine getrennte Fahrzeugsystemsteuerung des Steuersystems 17) kann dann einen Bruchteil des angeforderten von dem Fahrer geforderten Drehmoments dem Motor 10 und den verbleibenden Bruchteil der elektrischen Maschine 240 zuweisen. Wenn ein Gesamtdrehmoment, das sowohl von dem Motor 10 als auch von der elektrischen Maschine 240 erzeugt wird, kleiner als eine obere Getriebeeingangsdrehmomentschwelle ist (z. B. ein Drehmomentwert, das nicht überschritten werden darf), wird das Drehmoment dem Drehmomentwandler 206 zugeführt, der dann zumindest einen Bruchteil des angeforderten Drehmoments an die Getriebeeingangswelle 270 weitergibt. Die Steuerung 12 verriegelt selektiv die TCC 212 und nimmt Zahnräder als Reaktion auf Schaltpläne und TCC-Überbrückungspläne, die auf dem Eingangswellendrehmoment und der Fahrzeuggeschwindigkeit basieren können, über die Getriebekupplungen 211 in Eingriff. Bei einigen Bedingungen, wie etwa, wenn gewünscht wird, dass die Energiespeichervorrichtung 275 geladen wird, kann ein Ladedrehmoment (z. B. ein negatives Drehmoment der elektrischen Maschine) angefordert werden, während ein durch den Fahrer gefordertes Drehmoment vorliegt, das ungleich null ist. Die Steuerung 12 kann ein erhöhtes Motordrehmoment anfordern, um das Ladedrehmoment zu überwinden, um dem Fahrerbedarfsdrehmoment zu entsprechen.
Als Reaktion auf eine Anforderung zum Abbremsen des Fahrzeugs und zum Bereitstellen einer Nutzbremsung kann die Steuerung 12 ein negatives gewünschtes Raddrehmoment auf Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Bremspedalposition bereitstellen. Die Steuerung 12 kann dann einen Bruchteil des negativen gewünschten Raddrehmoments (z. B. ein gewünschtes Antriebsstrangraddrehmoment) der elektrischen Maschine 240 und den restlichen Bruchteil (z. B. ein gewünschtes Reibungsbremsenraddrehmoment) den Reibungsbremsen 218 zuweisen. Ferner kann die Steuerung 12 die Gänge 211 zum Erhöhen der Regenerierungseffizienz auf Grundlage eines eindeutigen Schaltplans schalten. Die elektrische Maschine 240 führt der Getriebeeingangswelle 270 ein negatives Drehmoment zu, das von der elektrischen Maschine 240 bereitgestellte negative Drehmoment kann jedoch durch eine untere Drehmomentschwelle für Getriebeeingangswellen begrenzt sein (z. B. einen negativen Drehmomenteingangswert, der nicht überschritten werden darf). Ferner kann das negative Drehmoment der elektrischen Maschine 240 zum Beispiel auf Grundlage von Betriebsbedingungen der Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie begrenzt sein (z. B. auf weniger als ein negatives Schwellendrehmoment eingeschränkt sein). Jeder Teil des gewünschten negativen Raddrehmoments, der aufgrund von Beschränkungen des Getriebes oder der elektrischen Maschine nicht von der elektrischen Maschine 240 bereitgestellt werden kann, kann den Reibungsbremsen 218 zugewiesen werden, sodass das gewünschte Raddrehmoment durch eine Kombination aus einem negativem Raddrehmoment von den Reibungsbremsen 218 und der elektrischen Maschine 240 bereitgestellt wird.
Ferner kann als ein Beispiel eine Motordrehmomentausgabe gesteuert werden, indem eine Kombination aus einer Zündfunkensteuerungszeit, einer Kraftstoffimpulsbreite, einer Kraftstoffimpulssteuerungszeit und/oder einer Luftladung eingestellt wird (z. B. durch Steuern einer Drosselöffnung und/oder einer Ventilsteuerungszeit, eines Ventilhubs und eines Aufladungsbetrags). Im Falle eines Dieselmotors kann die Steuerung 12 die Motordrehmomentausgabe durch Steuern einer Kombination aus einer Kraftstoffimpulsbreite, einer Kraftstoffimpulssteuerungszeit und einer Luftladung steuern. In allen Fällen kann die Motorsteuerung auf Zylinder-für-Zylinder-Basis erfolgen, um die Motordrehmomentausgabe zu steuern. Die Steuerung 12 (oder eine getrennte Steuerung der elektrischen Maschine des Steuersystems 17) kann die Drehmomentausgabe und die Erzeugung elektrischer Energie von der elektrischen Maschine 240 steuern, indem zum Beispiel der zu und von den Feld- und/oder Ankerwicklungen der elektrischen Maschine 240 fließende Strom eingestellt wird.
Die Steuerung 12 empfängt eine Getriebeeingangswellenposition über einen Positionssensor 271. Die Steuerung 12 kann die Getriebeeingangswellenposition über die Differenzierung eines Signals von dem Positionssensor 271 oder das Zählen einer Anzahl bekannter Winkeldistanzimpulse für ein vorbestimmtes Zeitintervall in eine Eingangswellendrehzahl umwandeln. Die Steuerung 12 kann ein Drehmoment der Getriebeausgangswelle von dem Drehmomentsensor 272 empfangen. Alternativ kann es sich bei dem Drehmomentsensor 272 um einen Positionssensor oder eine Kombination aus einem Drehmoment- und Positionssensor handeln. Wenn der Drehmomentsensor 272 ein Positionssensor ist, kann die Steuerung 12 Wellenpositionsimpulse über ein vorbestimmtes Zeitintervall zählen, um die Getriebeausgangswellengeschwindigkeit zu bestimmen. Die Steuerung 12 kann außerdem die Getriebeausgangswellengeschwindigkeit differenzieren, um die Getriebeausgangswellenbeschleunigung zu bestimmen. Die Steuerung 12 kann außerdem zusätzliche Getriebeinformationen von Sensoren 277 empfangen, welche unter anderem Drucksensoren der Pumpenausgangsleitung, hydraulische Drucksensoren des Getriebes (z. B. Fluiddrucksensoren der Gangkupplung), Temperatursensoren der elektrischen Maschine und Umgebungstemperatursensoren einschließen können. Ferner empfängt die Steuerung 12 Radgdrehzahlsinformationen über einen Raddrehzahlsensor 221.
Somit stellen die Systeme aus 1-3 ein System für ein Hybridfahrzeug bereit, das einen Motor beinhaltet, der an eine elektrische Maschine drehgekoppelt ist, wobei der Motor ein geteiltes Abgassystem beinhaltet, das einen ersten Teil des Abgases (z. B. über ein Abblasauslassventil) zu einem Katalysator und einen zweiten Teil des Abgases und/oder der Durchblasung (z. B. über ein Spülauslassventil) zu einem AGR-System leitet. Insbesondere kann das Hybridfahrzeug so konfiguriert sein, dass der Motor nicht von der elektrischen Maschine entkoppelt werden kann, was dazu führt, dass sich der Motor mit der gleichen Geschwindigkeit wie die elektrische Maschine dreht, selbst wenn der Motor nicht gezündet wird (z. B. keine Kraftstoffzufuhr aufweist, ohne dass eine Verbrennung in den Motorzylindern erfolgt).
Nun unter Bezugnahme auf 4 stellt ein Graph 400 beispielhafte Ventilsteuerungszeiten in Bezug auf eine Kolbenposition für einen Motorzylinder dar, der vier Ventile umfasst: zwei Einlassventile und zwei Auslassventile, wie vorangehend unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben. Der Zylinder ist konfiguriert, um Ansaugluft über zwei Einlassventile (z. B. die Einlassventile 2 und 4, die in 1 gezeigt sind) aufzunehmen, einen ersten Abblasteil des Abgases über ein erstes Auslassventil (z. B. das erste Ventil oder Abblasauslassventil 8, das in 1 gezeigt ist) abzugeben, einen zweiten Spülteil des Abgases über ein zweites Auslassventil (z. B. das zweite Ventil oder Spülauslassventil 6, das in 1 gezeigt ist) abzugeben und eine nicht verbrannte Durchblasluft über das zweite Auslassventil in den Ansaugkanal einzuführen. Durch das Einstellen der Steuerungszeit des Öffnens und/oder Schließens des zweiten Auslassventils mit derjenigen der zwei Einlassventile können restliche Abgase in dem Zylindertotraum ausgespült und zusammen mit frischer Ansaugdurchblasluft als AGR rückgeführt werden. Ferner können bei ausgewählten Bedingungen durch weiteres Einstellen der Steuerungszeit des Öffnens und/oder Schließens von einem oder mehrerer von dem ersten Auslassventil, dem zweiten Auslassventil und den zwei Einlassventilen Druckanstiege in dem Zylinder verringert werden, wie in dieser Schrift unter Bezugnahme auf 5-7 genauer beschrieben.
Der Graph 400 veranschaulicht eine Motorposition entlang der x-Achse in Kurbelwinkelgrad (crank angle degrees - CAD). In dem Beispiel aus 4 können relative Steuerungszeitenunterschiede durch die Zeichnungsabmessungen geschätzt werden. Falls gewünscht, können jedoch auch andere relative Steuerungszeiten verwendet werden. Der Velauf 402 stellt die Kolbenposition (entlang der y-Achse) bezogen auf den oberen Totpunkt (OT), den unteren Totpunkt (UT) und die vier Takte eines Motorzyklus (Ansaugung, Verdichtung, Arbeit und Ausstoßung) dar. Während des Ansaugtakts schließen sich im Allgemeinen die Auslassventile und öffnen sich die Einlassventile. Luft wird über den entsprechenden Ansaugkanal in den Zylinder eingeführt und der Zylinderkolben bewegt sich zu dem Boden des Zylinders, sodass das Volumen in dem Zylinder vergrößert wird. Die Position, in der sich der Kolben in der untersten Position in dem Zylinder und am Ende seines Taktes befindet (z. B., wenn die Brennkammer das größte Volumen aufweist), wird üblicherweise als unterer Totpunkt (UT) bezeichnet. Während des Verdichtungstakts sind die Einlass- und Auslassventile geschlossen. Der Kolben bewegt sich in Richtung des Zylinderkopfes, um die Luft in dem Zylinder zu verdichten. Der Punkt, an dem sich der Kolben am Ende seines Taktes und dem Zylinderkopf am nächsten befindet (z. B., wenn die Brennkammer ihr kleinstes Volumen aufweist), wird üblicherweise als oberer Totpunkt (OT) bezeichnet. In einem in dieser Schrift als Einspritzung bezeichneten Prozess wird Kraftstoff in die Brennkammer eingeführt. In einem in der vorliegenden Schrift als Zündung bezeichneten Prozess wird der eingespritzte Kraftstoff zum Beispiel über einen Funken von einer Zündkerze, gezündet, was zu einer Verbrennung führt. Während des Arbeitstakts drücken die sich ausdehnenden Gase den Kolben zurück nach unten zu dem UT. Eine Kurbelwelle wandelt diese Kolbenbewegung in ein Drehmoment der Drehwelle um. Während des Ausstoßtakts werden die Auslassventile geöffnet, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch in die entsprechenden Abgaskanäle freizugeben, und der Kolben kehrt zu dem OT zurück. In dieser Beschreibung können die zweiten Auslassventile (Spülventile) nach dem Beginn des Ausstoßtakts geöffnet werden und können nach dem Ende des Ausstoßtakts offen bleiben, während die ersten Auslassventile (Abblasventile) geschlossen werden und die Einlassventile geöffnet werden, um restliche Abgase mit der Durchblasluft auszuspülen.
Der Verlauf 404 stellt eine/n Einlassventilsteuerungszeit, -hub und -dauer für ein erstes Einlassventil (Int 1) dar, während der Verlauf 406 eine/n Einlassventilsteuerungszeit, -hub und -dauer für ein zweites Einlassventil (INT 2) darstellt, wobei beide Einlassventile an den Ansaugkanal des Motorzylinders gekoppelt sind. Der Verlauf 408 stellt eine/n beispielhafte/n Auslassventilsteuerungszeit, -hub und -dauer für ein erstes Auslassventil (Exh_1) dar, das dem in 1 gezeigten ersten Auslassventil (z. B. dem Abblasauslassventil) 8 entsprechen kann, das über eine erste Abgasleitung (z. B. die erste Abgasleitung 86 aus 1) an einen ersten Abgaskrümmer (z. B. den in 1 gezeigten Abblasabgaskrümmer 84) gekoppelt ist. Der Verlauf 410 stellt eine/n beispielhafte/n Auslassventilsteuerungszeit, -hub und -dauer für ein zweites Auslassventil (Exh_2) dar, das dem in 1 gezeigten zweiten Auslassventil (z. B. dem Spülauslassventil) 6 entsprechen kann, das über eine zweite Abgasleitung (z. B. die zweite Abgasleitung 82 aus 1) an einen Spülkrümmer (z. B. den in 1 gezeigten Spülkrümmer 80) gekoppelt ist. Wie vorangehend ausgeführt, verbindet der erste Abgaskrümmer das erstes Auslassventil mit dem Einlass einer Turboladerturbine und verbindet der Spülkrümmer das zweite Auslassventil über einen AGR-Kanal mit einem Ansaugkanal. Der erste Abgaskrümmer kann, wie vorangehend erläutert, von dem zweiten Spülkrümmer getrennt sein.
In dem dargestellten Beispiel werden das erste und das zweite Einlassventil aus einer geschlossenen Position (z. B. mit einem Ventilhub von null) gleichzeitig vollständig geöffnet (Verlauf 404 und 406), beginnend nahe dem Ansaugtakt-OT kurz nach CAD2 (z. B. bei oder kurz nach dem Ansaugtakt-OT), und nach dem Beginn eines anschließenden Verdichtungstaktes nach CAD3 (z. B. nach dem UT) geschlossen. Wenn sie vollständig geöffnet sind, können zusätzlich dazu die zwei Einlassventile mit einem gleichen Betrag an Ventilhub L1 für eine gleiche Dauer D1 geöffnet werden. In weiteren Beispielen können die zwei Einlassventile mit einer anderen Steuerungszeit betätigt werden, indem Phasenlage, Hub oder Dauer eingestellt werden. Umgekehrt ist die Steuerungszeit, mit der sich das erste Auslassventil öffnet und schließt, bezogen auf das Öffnen und Schließen des zweiten Auslassventils gestaffelt. Insbesondere wird das erste Auslassventil (Verlauf 408) bei einer ersten Steuerungszeit, die früher in dem Motorzyklus erfolgt als die Steuerungszeit, bei der das zweite Auslassventil (Verlauf 410) aus einer geschlossenen Position geöffnet wird, aus einer geschlossenen Position geöffnet. Insbesondere liegt die erste Steuerungszeit zum Öffnen des ersten Auslassventils zwischen dem OT und dem UT des Arbeitstaktes vor CAD1 (z. B. vor dem Ausstoßtakt-UT), während die Steuerungszeit zum Öffnen des zweiten Auslassventils kurz nach dem Ausstoßtakt-UT nach CAD1, aber vor CAD2 erfolgt. Das erste Auslassventil (Verlauf 408) wird vor dem Ende des Ausstoßtaktes geschlossen und das zweite Auslassventil (Verlauf 410) wird nach dem Ende des Ausstoßtaktes geschlossen. Somit bleibt das zweite Auslassventil offen, um sich geringfügig mit dem Öffnen der Einlassventile zu überschneiden.
Genauer gesagt, kann das erste Auslassventil (Verlauf 408) vor dem Beginn eines Ausstoßtakts (z. B. zwischen 90 und 40 Grad vor dem UT) vollständig aus dem geschlossenen Zustand geöffnet werden, in einem ersten Teil des Ausstoßtakts vollständig offen gehalten werden, und, bevor der Ausstoßtakt endet (z. B. zwischen 50 und 0 Grad vor dem OT), vollständig geschlossen werden, um den Abblasteil des Abgasimpulses zu erfassen. Das zweite Auslassventil (Verlauf 410) kann kurz nach dem Beginn des Ausstoßtakts (z. B. zwischen 40 und 90 Grad nach UT) aus einer geschlossenen Position vollständig geöffnet werden, in einem zweiten Teil des Ausstoßtakts offen gehalten werden und, nachdem der Ansaugtakt beginnt (z. B. zwischen 20 und 70 Grad nach OT), vollständig geschlossen werden, um den Spülteil des Abgases abzugeben. Des Weiteren können das zweite Auslassventil und die Einlassventile, wie in 4 gezeigt, eine positive Überschneidungsphase (z. B. von zwischen 20 Grad vor dem OT und 40 Grad nach dem OT bis zwischen 40 und 90 Grad nach dem OT) aufweisen, um die Durchblasung mit AGR zu ermöglichen. Dieser Zyklus, bei dem alle vier Ventile betätigt werden können sind, kann sich selbst auf Grundlage der Motorbetriebsbedingungen wiederholen.
Des Weiteren kann das erste Auslassventil (Verlauf 408) mit einem ersten Betrag an Ventilhub L2 geöffnet werden, während das zweite Auslassventil (Verlauf 410) mit einem zweiten Betrag an Ventilhubs L3 geöffnet werden kann, wobei L3 kleiner ist als L2. Noch ferner kann das erste Auslassventil bei der ersten Steuerungszeit für eine Dauer D2 geöffnet werden, während das zweite Auslassventil für eine Dauer D3 geöffnet werden kann, wobei D3 kleiner ist als D2. Es versteht sich, dass die zwei Auslassventile in weiteren Beispielen den gleichen Betrag an Ventilhub und/oder die gleiche Öffnungsdauer aufweisen können, während das Öffnen zu unterschiedlich gestaffelten Steuerungszeiten erfolgt.
Auf diese Weise können ein/e Motorwirkungsgrad und -leistung unter Verwendung von gestaffelten Ventilsteuerungszeiten durch Trennen von Abgasen, die bei höherem Druck freigesetzt werden (z. B. sich ausdehnenden Abblasabgasen in dem Zylinder), von restlichen Abgasen bei niedrigem Druck (z. B. Abgase, die nach der Abblasung in dem Zylinder bleiben), in die verschiedenen Krümmer erhöht werden. Durch Transportieren von restlichen Niederdruckgasen als AGR zusammen mit Durchblasluft (über den AGR-Kanal und den zweiten Spülkrümmer) zu dem Verdichtereinlass können die Brennkammertemperaturen gesenkt werden, wodurch das Auftreten von Klopfen und der Umfang an Zündungsverzögerung von der maximalen Bremsdrehmomentsteuerungszeit verringert werden. Da die Abgase am Ende des Ausstoßtaktes entweder zu einer Stelle stromabwärts der Turbine oder stromaufwärts des Verdichters geleitet werden, jeweils gekennzeichnet durch niedrigere Drücke, können Abgaspumpverluste minimiert werden, um den Wirkungsgrad des Motors zu erhöhen.
Somit können Abgase effizienter verwendet werden, als einfach das gesamte Abgas eines Zylinders durch eine einzelne gemeinsame Abgasöffnung zu einer Turboladerturbine zu leiten. Somit lassen sich mehrere Vorteile erzielen. Beispielsweise kann der durchschnittliche Abgasdruck, der dem Turbolader zugeführt wird, erhöht werden, indem der Abblasimpuls getrennt und in den Turbineneinlass geleitet wird, um eine Turboladerleistung zu erhöhen. Des Weiteren kann die Kraftstoffeffizienz erhöht werden, da die Durchblasluft nicht zu dem Katalysator geleitet wird, die stattdessen zum Verdichtereinlass geleitet wird, und dadurch wird überschüssiger Kraftstoff unter Umständen nicht in die Abgase eingespritzt, um ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis stromaufwärts des Katalysators beizubehalten.
Während der geteilte Abgaskrümmer einen Motorwirkungsgrad und eine Motorleistung erhöhen kann, während der Motor betrieben wird, um ein Drehmoment zu erzeugen (z. B., wenn eine Verbrennung in den Motorzylindern erfolgt), kann die Konfiguration des Motors und einer elektrischen Maschine in einem Antriebsstrang (z. B. dem Antriebsstrang 200, der in 3 gezeigt ist) Möglichkeiten zur Regeneration, zum Kriechen und zum leichten Starten durch die elektrische Maschine einschränken. Wie in 3 gezeigt, muss ein Gang in dem Antriebsstrang eingelegt werden (z. B. an dem Getriebe 208 aus 3), damit die elektrische Maschine (z. B. die elektrische Maschine 240 aus 3) zum Antrieb oder zur Regenerierung verwendet werden kann, da der Motor und die elektrische Maschine nicht auskuppelbar sind, wobei der Motor auch bei Drehzahlen ungleich Null gedreht wird, selbst wenn der Motor ausgeschaltet ist (z. B., ohne dass eine Verbrennung in den Motorzylindern erfolgt). Wenn jedoch die in 4 gezeigten Ventilsteuerungszeiten verwendet werden, selbst wenn kein Kraftstoff zugeführt wird und keine Verbrennung an dem Motor erfolgt, können die Motorzylinder jedoch aufgrund der Verdichtung und Ausweitung von Luft in jedem Zylinder ein Verdichtungsdrehmoment erzeugen, während die Einlass- und Auslassventile während des Verdichtungs- und Arbeitstaktes geschlossen sind. Bei höheren Fahrzeug- (und Motor-)Geschwindigkeiten ist das Verdichtungsdrehmoment unter Umständen nicht spürbar, da es im Vergleich zu dem von der elektrischen Maschine erzeugten Drehmoment unbedeutend sein kann. Bei niedrigeren Fahrzeug- (und Motor-)Geschwindigkeiten kann das Verdichtungsdrehmoment jedoch eine spürbare Antriebsstrangschwingung erzeugen, die für Fahrzeuginsassen unangenehm ist.
Daher zeigt 5 ein beispielhaftes Verfahren 500 zum Verringern eines Verdichtungsdrehmoments in einem sich drehenden Motor ohne Zündung, bei dem keine Luft durch einen stromabwärtigen Katalysator gepumpt wird. Das Verfahren 500 kann bei Nebenleerlaufgeschwindigkeiten besonders vorteilhaft sein, wenn das Verdichtungsdrehmoment zu einem unerwünschten Fahrzeuggefühl führen kann; es kann jedoch auch verwendet werden, um das Motorantriebsdrehmoment bei höheren (z. B. höheren als Leerlaufdrehzahlen) zu verringern. Insbesondere beinhaltet das Verfahren 500 Verwenden eines Spülauslassventils (z. B. des zweiten Auslassventils 6 aus 1) und eines Spülkrümmers (z. B. des zweiten Auslasskrümmers 80 aus 1), um sowohl den Zylinderinnendruck zu verringern, wodurch die Verdichtungs-/Ausdehnungskraft verringert oder beseitigt wird, als auch einen Luftstrom zu dem Katalysator (z. B. den Emissionssteuervorrichtungen 70 und/oder 72, die in 1 gezeigt sind) zu verhindern. Anweisungen zum Durchführen des Verfahrens 500 und der übrigen in dieser Schrift eingeschlossenen Verfahren können durch eine Steuerung (z. B. die in 1-3 gezeigte Steuerung 12) auf Grundlage von in einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Motorsystems, wie etwa den vorangehend in Bezug auf 1-3 beschriebenen Sensoren, empfangenen Signalen ausgeführt werden. Die Steuerung kann Motoraktoren des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb gemäß den nachfolgend beschriebenen Verfahren einzustellen.
Bei 502 beinhaltet das Verfahren 500 Schätzen und/oder Messen von Betriebsbedingungen. Die Betriebsbedingungen können zum Beispiel Folgendes einschließen: eine Fahrzeuggeschwindigkeit, einen Ladezustand (state of charge - SOC) einer Systembatterie (z. B. der Energiespeichervorrichtung 275 aus 3), einen Motorzustand (z. B. ein oder aus), eine Motorlast, eine Motortemperatur, eine Motordrehzahl, einen Drehmomentbedarf, eine Gaspedalposition (z. B. von einer Ausgabe des in 2 gezeigten Gaspedalpositionssensors 118), eine Bremspedalposition (z.B. von einer Ausgabe des in 2 gezeigten Bremspedalpositionssensors 119), einen Verstärkungsbedarf, einen Ansaugkrümmerdruck (manifold pressure - MAP), eine gewünschte Motorverdünnung und/oder eine gewünschte AGR-Durchflussrate, einen ausgewählten Getriebegang, einen Zustand eines Drehmomentwandlers (z. B. gesperrt oder entsperrt) usw.
Bei 504 beinhaltet das Verfahren 500 Bestimmen, ob Motor-Aus-Bedingungen erfüllt sind. Die Motor-Aus-Bedingungen können einschließen, dass der Drehmomentbedarf (z. B. das gewünschte Raddrehmoment) kleiner als eine maximale Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine ist und der Batterie-SOC größer als ein Schwellen-SOC ist. Der Schwellen-SOC kann ein SOC ungleich null sein, unterhalb dessen die Batterie unter Umständen nicht dazu in der Lage ist, zusätzliche elektrische Verbraucher des Fahrzeugs (wie etwa Fahrzeugleuchten, eine Klimasteuerung und elektrische Servolenkung usw.) zu unterstützen, während der Motor ausgeschaltet ist, und eine ausreichende elektrische Leistung zum Neustarten des Motors aufrechtzuerhalten. Somit schließen die Motor-Aus-Bedingungen Betriebsbedingungen ein, bei denen kein Motordrehmoment für den Fahrzeugantrieb oder -betrieb angefordert wird. Beispielsweise kann das angeforderte Motordrehmoment kleiner als ein Schwellendrehmoment sein. In einem Beispiel kann das Schwellendrehmoment null sein (z. B. wird kein Motordrehmoment angefordert). In weiteren Beispielen kann das Schwellendrehmoment ein Drehmomentwert ungleich Null sein, der kleiner als die maximale Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine ist, sodass die elektrische Maschine betrieben werden kann, um anstelle des Motors das angeforderte Drehmoment bereitzustellen. In einigen Beispielen können die Motor-Aus-Bedingungen ferner umfassen, dass eine oder mehrere der Bremsen betätigt werden, das Gaspedal nicht heruntergedrückt wird, der Motor mit einer Leerlaufgeschwindigkeit betrieben wird und die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als eine Schwellengeschwindigkeit ist.
Wenn die Motor-Aus-Bedingungen nicht erfüllt sind, wie etwa, wenn ein Motordrehmoment gefordert wird und/oder der Batterie-SOC kleiner als der Schwellen-SOC ist, geht das Verfahren 500 zu 534 über und beinhaltet das Betreiben des Motors mit Nominalventileinstellungen. Das Betreiben des Motors mit den Nominalventileinstellungen beinhaltet Zuführen von Kraftstoff über Kraftstoffeinspritzvorrichtungen (z. B. die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 66, die in 1 und 2 gezeigt sind) zu dem Motor, wie bei 536 angegeben, Einstellen der Einlass- und Auslassventilsteuerungszeiten für eine gewünschte Motorleistung, wie bei 538 angegeben, und Einstellen eines AGR-Ventils, um eine gewünschte Motorverdünnung bereitzustellen, wie bei 540 angegeben.
Beispielsweise kann das Einstellen der Einlass- und Auslassventilsteuerungszeiten für eine gewünschte Motorleistung Einstellen der Einlass- und Auslassventilsteuerungszeiten für den bestmöglichen bremsspezifischen Kraftstoffverbrauch (brake specific fuel consumption - BSFC) bei den aktuellen Motorbetriebsbedingungen beinhalten. In einem Beispiel kann dies Einstellen der Steuerungszeit des Spülauslassventils, eines Abblasauslassventils (z. B. des ersten Auslassventils 8 aus 1) und von Einlassventilen (z. B. der Einlassventile 2 und 4 aus 1) jedes Zylinder zu den in 4 gezeigten Steuerungszeiten beinhalten, wie vorangehend beschrieben. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerungszeit der Auslassventile und der Einlassventile von den in 4A gezeigten Steuerungszeiten auf der Grundlage der Motordrehzahl und -last eingestellt werden. Beispielsweise kann die Einlassventilsteuerungszeit bei leichteren Motorlasten verzögert werden und vorverlegt werden, wenn der Motor aufladungsbeschränkt ist oder eine Anforderung einer erhöhten Durchblasung zum Verringern von Klopfen vorhanden ist. In einem weiteren Beispiel können die Auslassventilsteuerungszeiten so eingestellt werden, dass sich die Auslassventile früher öffnen, wenn die Motordrehzahl zunimmt, und sich später öffnen, wenn die Aufladung abnimmt (z. B. bei einer niedrigen Motordrehzahl und hohen Motorlastbedingungen).
Das Einstellen des AGR-Ventils, um eine gewünschte Motorverdünnung bereitzustellen, kann Öffnen des AGR-Ventils (z. B. des AGR-Ventils 54 aus 1) als Reaktion auf eine Anforderung einer AGR und Durchblasung beinhalten. Die AGR und Durchblasung können einem Ansaugkanal des Motors stromaufwärts eines Turboladerverdichters über den Spülabgaskrümmer und einen AGR-Kanal (z. B. den in 1 gezeigten ersten AGR-Kanal 50) zugeführt werden. Wenn die Motorlast zum Beispiel über einer Schwellenlast liegt, können die AGR und Durchblasung zu dem Ansaugkanal erwünscht sein und ermöglicht werden. Als ein Beispiel kann das AGR-Ventil als Reaktion darauf, dass der Motor aufgeladen wird, geöffnet werden (z. B. mit betriebenem Turboladerverdichter und was dazu führt, dass der MAP über dem Atmosphärendruck liegt).
Wenn mehr oder weniger AGR-Strom oder Durchblasung über den Spülkrümmer und den AGR-Kanal zu dem Ansaugkanal bezogen auf die aktuell geschätzten Niveaus gewünscht ist (z. B. wie auf der Grundlage einer Ausgabe eines Drucksensors und/oder einer Lambdasonde geschätzt, der/die in dem Spülkrümmer angeordnet ist), kann die Steuerung ferner die Positionen oder Steuerungszeiten von einem oder mehreren von dem AGR-Ventil, dem Spülauslassventil und der Einlassventile einstellen, um den gewünschten AGR-Strom und Durchflussstrom zu erzielen. Wenn beispielsweise eine erhöhte AGR gewünscht wird, kann die Steuerung die Öffnung des AGR-Ventils vergrößern und/oder die Steuerungszeit des Spülauslassventils vorverlegen. Wenn stattdessen eine verringerte AGR gewünscht wird, kann die Steuerung die Öffnung des AGR-Ventils verringern und/oder die Steuerungszeiten des Spülauslassventils verzögern. Als ein weiteres Beispiel kann die Steuerung, wenn eine erhöhte Durchblasung gewünscht wird, die Spülauslassventilsteuerungszeit verzögern, die Einlassventilsteuerungszeit vorverlegen und/oder die Öffnung des AGR-Ventils vergrößern. Wenn eine verringerte Durchblasung gewünscht wird, kann die Steuerung die Spülauslassventilsteuerungszeit vorverlegen, die Einlassventilsteuerungszeit verzögern und/oder die Öffnung des AGR-Ventils verkleinern. Ferner können sowohl die AGR-Ventilposition als auch die Spülauslassventilsteuerungszeit und die Einlassventilsteuerungszeit bezogen aufeinander eingestellt werden, um den gewünschten AGR-Strom und die gewünschte Durchblasungsmenge bereitzustellen. Das Verfahren 500 kann dann enden.
Zurückkehrend zu 504, geht das Verfahren 500 zu 506 über, wenn die Motor-Aus-Bedingungen erfüllt sind, und umfasst Unterbrechen einer Kraftstoffzufuhr zu den Zylindern. Beispielsweise wird kein Kraftstoff durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen in die Zylinder eingespritzt. Somit kann der Motor ohne Kraftstoff rotiert werden, ohne dass eine Verbrennung in den Motorzylindern auftritt.
Bei 507 umfasst das Verfahren 500 Bestimmen, ob ein Gang in dem Getriebe eingelegt ist. Beispielsweise kann bestimmt werden, dass ein Gang in dem Getriebe eingelegt ist, wenn ein Vorwärts- oder Rückwärtsgang an dem Getriebe in Eingriff steht und eine Ausrückkupplung (z. B. die Ausrückkupplung 236 aus 3) eingerückt ist, sodass der Motor und die elektrische Maschine an dem Getriebe drehgekoppelt sind. In einem ersten Beispiel kann ein Gang in dem das Getriebe für ein Verzögerungskraftstoffabsperrungsereignis (deceleration fuel shut-off - DFSO-Ereignis) eingelegt bleiben, bei dem die Kraftstoffzufuhr als Reaktion auf eine Fahrzeugabbremsbedingung unterbrochen wird, während das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit ungleich Null betrieben wird. In einem zweiten Beispiel kann der Gang in dem Getriebe eingelegt bleiben, um ein elektrisches Kriechen zu ermöglichen, bei dem das Fahrzeug angetrieben wird, wenn das Gaspedal nicht heruntergedrückt ist, und ein Bremswert (z. B. der Reibungsbremsen 218 aus 3) nicht ausreicht, um das Fahrzeug stationär zu halten (z. B. kleiner als ein Schwellenwert ist, bei dem es sich um einen Wert ungleich null handeln kann, der sich auf Grundlage eines Gefälles einer Oberfläche ändert, auf der das Fahrzeug positioniert ist). Beispielsweise kann die elektrische Maschine mit einer Drehzahl ungleich null betrieben werden, um ein Drehmoment für das elektrische Kriechen bereitzustellen, selbst wenn das Drehmoment nicht (z. B. über das Gaspedal) von dem Fahrer angefordert wird. In einem dritten Beispiel kann der Gang in dem Getriebe eingelegt bleiben, während der Motor während des leichten Starts ausgeschaltet ist (z. B. keine Kraftstoffzufuhr aufweist), wobei das Fahrzeug als Reaktion darauf, dass der Fahrzeugführer das Gaspedal herunterdrückt, um ein Drehmoment anzufordern, über ein (positives) Drehmoment von der elektrischen Maschine angetrieben wird. In einem vierten Beispiel kann der Gang in dem Getriebe eingelegt bleiben, während der Motor für ein Nutzbremsen ausgeschaltet ist, wobei das Fahrzeug über ein (negatives) Drehmoment von der elektrischen Maschine abgebremst wird, wie etwa als Reaktion darauf, dass der Fahrzeugführer das Bremspedal herunterdrückt. Umgekehrt bleibt der Gang in dem Getriebe während eines Stopp-Start-Ereignisses, bei dem der Motor ausgeschaltet ist, während der Motor das Fahrzeug stationär ist (z. B. während eines statischen Stopp-Starts) oder während der Motor im Leerlauf ist und das Fahrzeug in Bewegung ist (z. B. während eines rollenden Stopp-Starts), unter Umständen nicht eingelegt. Beispielsweise kann die Steuerung das Getriebe während eines Stopp-Start-Ereignisses in den Leerlauf schalten.
Wenn kein Gang in dem Getriebe eingelegt ist, geht das Verfahren 500 zu 509 über und beinhaltet Abbremsen der Rotation des Motors in eine Ruhestellung. Ohne dass eine Verbrennung in den Motorzylindern auftritt und wenn der Motor von den Fahrzeugrädern getrennt ist, führen Reibungsverluste und Pumparbeit dazu, dass die Motordrehzahl abnimmt, bis sie eine Drehzahl von null erreicht. Im Anschluss an 509 endet der Prozess 500.
Zurückkehrend zu 507 geht das Verfahren 500 zu 508 über, wenn ein Gang in dem Getriebe eingelegt ist, und beinhaltet Einstellen der Steuerungszeit der Zylinderventile, um das Zylinderverdichtungsdrehmoment zu verringern. Das Einstellen der Steuerungszeiten der Zylinderventile beinhaltet Deaktivieren eines Abblasauslassventils für jeden Zylinder, wie bei 510 angegeben. Wie vorangehend in Bezug auf 1 beschrieben, werden Gase, die über das Abblasauslassventil aus dem Zylinder austreten, zu einem stromabwärtigen Katalysator geleitet. Durch das Deaktivieren des Abblasauslassventils (z. B. durch Geschlossenhalten des Abblasauslassventils bei einem Hub von null während eines gesamten Motorzyklus) werden daher keine Gase (z. B. Luft) durch den Motor zu dem Katalysator gepumpt, während der Motor ohne Zündung rotiert wird. Das Einstellen der Steuerungszeit der Zylinderventile beinhaltet Einstellen des Spülauslassventils, wie bei 512 angegeben. Beispielsweise beinhaltet das Einstellen des Spülauslassventils Offenhalten des Spülauslassventils, sodass das Spülauslassventil während des gesamten Motorzyklus in einer offenen Position mit einem Hub ungleich null gehalten wird. Als ein weiteres Beispiel beinhaltet das Einstellen der Steuerungszeit des Spülauslassventils Öffnen des Spülauslassventils, während das Einlassventil/die Einlassventile geschlossen sind. Wenn zum Beispiel das Spülauslassventil nicht während des gesamten Motorzyklus offen gehalten wird, kann das Spülauslassventil jedes Zylinders als Reaktion auf das Schließen des Einlassventils/der Einlassventile geöffnet werden, sodass zumindest eines von dem Spülauslassventil und dem/den Einlassventil(en) während des gesamten Motorzyklus offen ist, wodurch ein Ansteigen des Zylinderinnendrucks durch Verdichtung verhindert oder verringert wird. Als noch ein weiteres Beispiel beinhaltet das Einstellen der Spülauslassventilsteuerungszeit Öffnen des Spülauslassventils während zumindest eines Verdichtungstaktes und eines Ausstoßtaktes, wodurch die Verdichtung in dem Zylinder verringert oder verhindert wird, wenn der Kolben ansteigt. In einigen Beispielen beinhaltet das Einstellen der Steuerungszeiten der Zylinderventile Betätigen des Einlassventils/der Einlassventile mit einem späten Schließen des Einlassventils (late intake valve closing - LIVC), wie optional bei 516 angegeben. Beispielsweise kann die Steuerungszeit des Einlassventils/der Einlassventile auf maximales LIVC eingestellt werden.
Unter kurzer Bezugnahme auf 6 und 7 sind beispielhafte eingestellte Zylinderventilsteuerungszeiten zum Verringern des Verdichterdrehmoments in Bezug auf eine Kolbenposition für einen Motorzylinder gezeigt, der vier Ventile umfasst (zwei Einlassventile und zwei Auslassventile, wie vorangehend unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben). Insbesondere zeigt ein Graph 600 aus 6 ein erstes Beispiel für Einstellungen der Zylinderventilsteuerungzeiten bezogen auf die in 4 gezeigten beispielhaften Nominalzylinderventilsteuerungszeiten und zeigt ein Graph 700 aus 7 ein zweites Beispiel für Einstellungen der Zylinderventilsteuerungszeiten bezogen auf die vorangehend in Bezug auf 4 beschriebenen beispielhaften Nominalzylinderventilsteuerungszeiten. Wenngleich ein Motorzyklus gezeigt ist, versteht es sich ferner, dass der Motorzylinder mit den eingestellten Zylinderventilsteuerungszeiten von einem Motorzyklus zum nächsten betrieben werden kann, wie etwa bis unterschiedliche Zylinderventilsteuerungszeiten befohlen werden. Noch ferner stellen 6 und 7 die eingestellten Zylinderventilsteuerungszeiten bezogen auf die Nominalventilsteuerungszeiten und nicht die Wirkung des Einstellens der Zylinderventilsteuerungszeiten von den Nominalventilsteuerungszeiten dar. 6 und 7 veranschaulichen zwei beispielhafte eingestellte Zylinderventilsteuerungszeiten zum Verringern eines Verdichtungsdrehmoments in einem Zylinder, wenngleich auch andere eingestellte Zylinderventilsteuerungszeiten möglich sind.
Zuerst unter Bezugnahme auf 6 stellt der gestrichelte Verlauf 604 eine/n eingestellte Einlassventilsteuerungszeit, -hub und -dauer für ein erstes Einlassventil (Int 1) dar, während der gestrichelte Verlauf 606 eine/n eingestellte Einlassventilsteuerungszeit, -hub und -dauer für ein zweites Einlassventil (INT 2) darstellt, wobei beide Einlassventile an den Ansaugkanal des Motorzylinders gekoppelt sind. Der gestrichelte Verlauf 608 stellt ein erstes Beispiel für eine eingestellte Ventilsteuerungszeit, einen eingestellten Hub und eine eingestellte Dauer für ein erstes Auslassventil (Exh_1) dar (z. B. ein Abblasauslassventil, das an einen Abblasauslasskrümmer gekoppelt ist), und der gestrichelte Verlauf 610 stellt ein erstes Beispiel für eine eingestellte Auslassventilsteuerungszeit, einen eingestellten Hub und eine eingestellte Dauer für ein zweites Auslassventil (Exh_2) dar (z. B. ein Spülauslassventil, das an einen Spülkrümmer gekoppelt ist).
In dem dargestellten Beispiel werden das erste und zweite Einlassventil aus einer geschlossenen Position (z. B. einem Ventilhub von null) zu einer gemeinsamen Nominalsteuerungszeit (Verlauf 404 und 406) beginnend Nahe dem Ansaugakte OT unmittelbar nach CAD2 vollständig geöffnet. In dem in 6 gezeigten ersten Beispiel für eine eingestellte Ventilsteuerungszeit werden das erste und zweite Einlassventil auf ein maximales LIVC eingestellt, wie etwa gemäß dem vorangehend beschriebenen Verfahren 500 bei 516, und bleiben bis etwa zu dem OT des Verdichtungstaktes geöffnet (gestrichelter Verlauf 604 und 606). Beispielsweise werden das eingestellte erste und zweite Einlassventil für eine Dauer D1', die länger ist als die Dauer D1 für die beispielhafte Nominaleinlassventilsteuerungszeit, den beispielhaften Nominalhub und die beispielhafte Nominaldauer (Verlauf 404 und 406) offengehalten. Wenn diese vollständig geöffnet sind, können die zwei Einlassventile zusätzlich dazu mit einem gleichen Nominalbetrag an Ventilhub L1 geöffnet werden. Das erste Auslassventil (gestrichelter Verlauf 608) wird bei einem Ventilhub von null geschlossen gehalten, wie vorangehend bei 510 des Verfahrens 500 beschrieben. Somit weist das erste Auslassventil keinen Wert ungleich null für den Ventilhub oder eine Öffnungsdauer auf. Das zweite Auslassventil (gestrichelter Verlauf 610) wird bei einem Nominalbetrag an Ventilhubn L3 während des gesamten Motorzyklus offengehalten, wie vorangehend bei 512 des Verfahrens 500 beschrieben. Beispielsweise kann das zweite Auslassventil für eine Dauer D3' offen bleiben, die größer als die beispielhafte Nominaldauer D3 ist und dem gesamten Motorzyklus entspricht.
Auf diese Weise können Gase über das offene zweite Auslassventil aus dem Zylinder in den Spülauslasskrümmer austreten, wenn der Kolben während des Ausstoßtakts auf OT ansteigt, und können diese nicht aus dem Zylinder in den Abblaskrümmer austreten. Ferner können die Gase aus dem Zylinder über die offenen Einlassventile zu dem Ansaugkanal und über das offene zweite Auslassventil zu dem Spülkrümmer austreten, wenn der Kolben während des Verdichtungstaktes auf OT ansteigt, und können diese nicht aus dem Zylinder in den Abblaskrümmer austreten. Da die Gase nicht in einem abgedichteten Zylinder eingeschlossen sind (z. B. alle der Einlass- und Auslassventile geschlossen sind), wenn der Kolben auf den OT ansteigt, tritt keine Verdichtung auf und der Zylinderinnendruck steigt nicht nennenswert an. Infolgedessen wirken die Gase nicht auf den Kolben, um den Kolben zurück auf den UT zu zwingen, um ein Drehmoment zu erzeugen.
Fortfahrend mit 7 werden die Einlassventilsteuerungszeiten nicht von den beispielhaften Nominalventilsteuerungszeiten eingestellt, die in 4 eingeführt wurden (Verlauf 404 und 406). In dem zweiten Beispiel für eine eingestellte Ventilsteuerungszeit, das in 7 gezeigt ist, wird das erste Auslassventil (gestrichelter Verlauf 708) bei einem Ventilhub von null geschlossen gehalten, wie vorangehend bei 510 des Verfahrens 500 beschrieben. Somit hat das erste Auslassventil keinen Wert ungleich null für den Ventilhub oder eine Öffnungsdauer, wie bei dem ersten Beispiel für eine eingestellte Ventilsteuerungszeit, das in 6 gezeigt ist. Das zweite Auslassventil (gestrichelter Verlauf 710) wird aus einer geschlossenen Position (z. B. einem Ventilhub von null) kurz nach CAD3 (z. B. mit dem Nominalbetrag des Ventilhubs L3) vollständig geöffnet, wie etwa Reaktion auf das Schließen der Einlassventile, wie vorangehend bei 512 des Verfahrens 500 beschrieben. Beispielsweise kann das zweite Auslassventil kurz bevor die Einlassventile vollständig geschlossen sind beginnen, sich zu öffnen, und kann bis zu der Nominalschließsteuerungszeit des Auslassventils offen bleiben, die in 4 eingeführt wurde (Verlauf 410). Somit kann die Steuerungszeit der zweiten Auslassventilöffnung auf vor oder während des Verdichtungstaktes eines ersten Motorzyklus vorverlegt werden und kann das zweite Auslassventil bis nach dem Ausstoßtakt eines zweiten nachfolgenden Motorzyklus offen bleiben. Beispielsweise kann das zweite Auslassventil als Reaktion auf das Öffnen des ersten und zweiten Einlassventils geschlossen werden. Somit kann das zweite Auslassventil für eine Dauer D3' offen bleiben, die größer als die beispielhafte Nominaldauer D3 ist. In einigen Beispielen, wie zum Beispiel in 7 gezeigt, können die Einlassventile beginnen, sich zu öffnen, bevor das zweite Auslassventil vollständig geschlossen ist.
Auf diese Weise können Gase über das offene zweite Auslassventil aus dem Zylinder in den Spülauslasskrümmer austreten, wenn der Kolben sowohl während des Ausstoßtaktes als auch während des Verdichtungstaktes auf OT ansteigt. Ferner treten die Gase unter Umständen nicht aus dem Zylinder in den Abblaskrümmer aus. Da die Gase nicht in einem abgedichteten Zylinder eingeschlossen sind (z. B. alle der Einlass- und Auslassventile geschlossen sind), wenn der Kolben auf den OT ansteigt, tritt keine Verdichtung auf und der Zylinderinnendruck steigt nicht nennenswert an. Infolgedessen wirken die Gase nicht auf den Kolben, um den Kolben zurück auf den UT zu zwingen, um ein Drehmoment zu erzeugen.
Unter erneuter Bezugnahme auf 5 beinhaltet das Verfahren 500 bei 518 gegebenenfalls Schließen oder Geschlossenhalten des AGR-Ventils (falls dieses bereits geschlossen ist). Durch Schließen des AGR-Ventils wird die durch den Motor gepumpte Luft unter Umständen nicht rückgeführt. Bei geöffnetem Spülauslassventil ist jedoch ein Totraum des Kolbens so groß, dass der Zylinder nicht genug Druck aufbauen kann, um eine Verdichtungs- und Ausdehnungskraft zu erzeugen. Wenn zum Beispiel das Einlassventil (oder die Einlassventile) während des Verdichtungstaktes offen ist (sind), wie in der beispielhaften eingestellten Ventilsteuerungszeit aus 6 gezeigt, kann das AGR-Ventil geschlossen sein, da der Spülkrümmer nicht unter Druck gesetzt würde. Wenn das AGR-System mehr als ein AGR-Ventil beinhaltet, wie etwa das in 1 gezeigte System, können alle der AGR-Ventile geschlossen oder geschlossen gehalten werden (z. B. sowohl das erste AGR-Ventil 54 als auch das zweite AGR-Ventil 59). Des Weiteren können ein Heißrohrventil (z. B. das dritte Ventil 32 aus 1) und ein Umgehungsventil des Spülkrümmers (z. B. das Ventil 97 aus 1) geschlossen oder geschlossen gehalten werden, sodass jeweils ein Luftstrom über den Spülkrümmer zu dem Ansaugkanal blockiert wird und ein Luftstrom über den Spülkrümmer zu dem Katalysator blockiert wird. In weiteren Beispielen kann das AGR-Ventil (z. B. das erste AGR-Ventil 54) jedoch zumindest teilweise offen bleiben, um eine Rückführung der durch den Motor gepumpten Luft zu ermöglichen, während dieser ohne Kraftstoffzufuhr rotiert wird.
Wenn zum Beispiel das Einlassventil (oder die Einlassventile) während des Verdichtungstaktes nicht offen ist (sind), wie in der beispielhaften eingestellten Ventilsteuerungszeit aus 7 gezeigt, kann das Öffnen des AGR-Ventils die Druckbeaufschlagung des Spülkrümmers verhindern. Daher kann die Steuerung auf der Grundlage dessen, ob das Einlassventil während des Verdichtungstaktes offen ist, bestimmen, ob das AGR-Ventil geschlossen oder geöffnet werden soll.
Bei 520 beinhaltet das Verfahren 500 Bestimmen, ob ein positives Drehmoment für die elektrische Maschine angefordert wird. Beispielsweise kann ein positives Drehmoment der elektrischen Maschine angefordert werden, während das Fahrzeug zum Beispiel in dem elektrischen Kriechmodus betrieben wird, oder während eines leichten Startens. Wenn ein positives Drehmoment der elektrischen Maschine angefordert wird, geht das Verfahren 500 zu 522 über und beinhaltet Anlegen eines positiven Drehmoments über die elektrische Maschine an dem Antriebsstrang. Ferner kann die Steuerung den Betrag des positiven Drehmoments, das von der elektrischen Maschine bereitgestellt wird, auf Grundlage von einem Betrag des angeforderten Drehmoments einstellen, der teilweise auf Grundlage der Gaspedalposition bestimmt werden kann. Wenn zum Beispiel die Gaspedalposition zunimmt (z. B. weiter heruntergedrückt wird), nimmt der Betrag des angeforderten Drehmoments zu und nimmt der Betrag des von der elektrischen Maschine bereitgestellten positiven Drehmoments zu. Die Steuerung kann das positive Drehmoment, das von der elektrischen Maschine bereitgestellt wird, erhöhen, indem zum Beispiel ein Betrag der Leistung, die der elektrischen Maschine zugeführt wird, erhöht wird. In einem Beispiel kann die Steuerung den angeforderte Drehmomentbetrag in eine Nachschlagetabelle, einen Algorithmus oder ein Kennfeld eingeben, die/der/das den entsprechenden Betrag an Leistung ausgeben kann, die der elektrischen Maschine zugeführt werden soll, um das angeforderte positive Drehmoment zu erzeugen.
Wenn kein positives Drehmoment der elektrischen Maschine angefordert wird, geht das Verfahren 500 zu 524 über und beinhaltet Bestimmen, ob ein negatives Drehmoment der elektrischen Maschine angefordert wird. Beispielsweise kann ein negatives Drehmoment der elektrischen Maschine zum Nutzbremsen angefordert werden, um die Drehung des Antriebsstrangs zu verlangsamen und kinetische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Beispielsweise kann das Fahrzeug in einem Nutzbremsungsmodus als Reaktion darauf betrieben werden, dass ein Bremsereignis vorliegt (wie z. B. auf Grundlage der Bremspedalposition bestimmt).
Wenn ein negatives Drehmoment der elektrischen Maschine angefordert wird, geht das Verfahren 500 zu 526 über und beinhaltet Anlegen eines negativen Drehmoments über die elektrische Maschine an dem Antriebsstrang. Ferner kann die Steuerung den Betrag des negativen Drehmoments, das von der elektrischen Maschine bereitgestellt wird, auf Grundlage von einem Betrag der angeforderten Bremskraft (z. B. des angeforderten negativen Raddrehmoments) einstellen, die teilweise auf Grundlage der Bremspedalposition bestimmt werden kann. Wenn zum Beispiel die Bremspedalposition zunimmt (z. B. weiter heruntergedrückt wird), nimmt der Betrag der angeforderten Bremskraft zu und nimmt der Betrag des von der elektrischen Maschine bereitgestellten negativen Drehmoments zu. Als ein weiteres Beispiel kann der Betrag des von der elektrischen Maschine bereitgestellten negativen Drehmoments auf Grundlage eines gewünschten Verhältnisses von Reibung zu Nutzbremsen weitere eingestellt werden (z. B. auf Grundlage eines Bruchteils der durch Reibungsbremsen, wie etwa durch die Reibungsbremsen 218, die in 3 gezeigt sind, bereitgestellten Bremskraft bezogen auf einen Bruchteil der von der elektrischen Maschine bereitgestellten Bremskraft). Beispielsweise kann die Steuerung das gewünschte Verhältnis von Reibung zu Nutzbremsen als Reaktion auf ein Signal von der Systembatterie verringern, das angibt, dass die Batterie in der Lage ist, Ladung anzunehmen. Umgekehrt kann die Steuerung das gewünschte Verhältnis von Reibung zu Nutzbremsen als Reaktion auf das Signal von der Systembatterie erhöhen, das angibt, dass die Batterie keine zusätzliche Ladung speichern kann (oder eine verringerte Fähigkeit zum Speichern von Ladung aufweist). Beispielsweise kann die Batterie in der Lage sein, Ladung aufzunehmen, wenn sich die Batterie unterhalb einer Ladegrenze befindet, und ist unter Umständen nicht in der Lage, eine zusätzliche Ladung zu speichern, wenn sich die Batterie an der Ladegrenze befindet. Die Ladegrenze kann einen oder mehrere von dem SOC der Batterie, einem Betrag an Batteriestrom, einem Alter der Batterie und/oder einer Temperatur der Batterie beinhalten. In einem Beispiel ist die Batterie unter Umständen nicht in der Lage, weitere Ladung aufzunehmen oder weist unter Umständen eine verringerte Fähigkeit auf, weitere Ladung aufzunehmen, wenn sich Batterietemperatur nicht innerhalb eines Schwellentemperaturbereichs befindet. Der Schwellentemperaturbereich kann einen Temperaturbereich zwischen einer oberen Schwellentemperatur ungleich null und einer unteren Schwellentemperatur ungleich null beinhalten, wobei der Schwellentemperaturbereich die Nominalbetriebstemperaturen der Batterie definiert. Beispielsweise kann die Steuerung den Betrag der angeforderten Bremskraft zusammen mit einem oder mehreren von dem SOC der Batterie, dem Batteriestrom, dem Alter der Batterie und der Batterietemperatur in ein/e/n oder mehrere Nachschlagetabellen, Algorithmen und Kennfelder eingeben, die dann das gewünschte Verhältnis von Reibung zu Nutzbremsen ausgeben können. Die Steuerung kann dann die elektrische Maschine betreiben, um den Betrag an negativem Drehmoment an dem Antriebsstrang bereitzustellen, um das gewünschte Verhältnis von Reibung zu Nutzbremsen für die angeforderte Bremskraft zu erzielen.
Wenn kein negatives Drehmoment der elektrischen Maschine angefordert wird (z. B. kein Drehmoment der elektrischen Maschine angefordert wird), geht das Verfahren 500 zu 528 über und beinhaltet kein Anlegen eines Drehmoments über die elektrische Maschine an dem Antriebsstrang. Beispielsweise weist der Motor für ein DFSO-Ereignis, das kein Anlegen eines positiven oder negativen Drehmoments über die elektrische Maschine an dem Antriebsstrang beinhaltet, unter Umständen keine Zündung auf. Beispielsweise führt die Steuerung unter Umständen der elektrischen Maschine keinen Strom zu. Somit kann der Antriebsstrang, einschließlich der elektrischen Maschine und des Motors, während des DFSO-Ereignisses mit einer Drehzahl ungleich null bis auf eine Motordrehzahl von null herunter rotiert werden.
Bei 530 beinhaltet das Verfahren 500 Bestimmen, ob Motor-Neustart-Bedingungen erfüllt sind. Die Motorneustartbedingungen können zum Beispiel einschließen, dass der Drehmomentbedarf die maximale Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine überschreitet und der Batterie-SOC kleiner als der Schwellen-SOC ist, wie vorangehend bei 504 definiert. Als ein weiteres Beispiel können die Motorneustartbedingungen einschließen, dass der Batterie-SOC mit einer Rate abnimmt, die größer als eine Schwellenrate ist. Die Schwellenrate kann eine Rate ungleich null sein, oberhalb derer elektrische Verbraucher des Fahrzeugs den Batterie-SOC schnell auf weniger als den Schwellen-SOC entleeren können (z. B. innerhalb von weniger als einer Dauer ungleich null, wie etwa einer Dauer in einem Bereich zwischen 30 Sekunden und 5 Minuten). Die Motorneustartbedingungen können zum Beispiel als Reaktion darauf als erfüllt angesehen werden, das eine der Motorneustartbedingungen vorhanden ist.
Wenn die Motorneustartbedingungen nicht erfüllt sind, kehrt das Verfahren 500 zu 507 zurück und beinhaltet Bestimmen, ob ein Gang in dem Getriebe eingelegt ist. Auf diese Weise kann der Motor weiterhin ohne Kraftstoffzufuhr rotiert werden, wobei je nach Anforderung ein positives oder negatives Drehmoment für die elektrische Maschine an dem Antriebsstrang bereitgestellt wird, bis die Motorneustartbedingungen erfüllt sind oder bis der Gang in dem Getriebe nicht mehr eingelegt ist, wie etwa, um das Fahrzeug in den Parkgang zu platzieren.
Wenn die Motorneustartbedingungen erfüllt sind, geht das Verfahren 500 zu 532 über und beinhaltet Anlassen des Motors. Als ein Beispiel kann der Motor über einen Anlasser angelassen werden, wie etwa den Anlasser 296 aus 3. Als ein weiteres Beispiel kann der Motor mit der elektrischen Maschine angelassen werden. Das Verfahren 500 kann dann zu 534 übergehen, um den Motor mit Nominalventileinstellungen zu betreiben, wobei Kraftstoff zur Verbrennung in den Motorzylindern bereitgestellt wird (z. B. bei 536), wie vorangehend beschrieben.
Somit stellt das Verfahren 500 ein beispielhaftes Verfahren zum Verringern von Antriebsstrangschwingungen während Betreiben über Zylinderventileinstellungen bei einer Motor-Aus-Bedingung mit eingelegtem Gang bereit. Wie durch Beispiele in dieser Schrift veranschaulicht, kann das Verfahren zum Betreiben und Durchführen von Handlungen als Reaktion auf eine Bestimmung einer Motor-Aus-Bedingung mit eingelegtem Gang Folgendes beinhalten: Betreiben bei dieser Bedingung (z. B. Betreiben, bei dem das Fahrzeug fährt und der Motor keine Luft und keinen Kraftstoff verbrennt), Bestimmen, ob diese Bedingung vorliegt (z. B. Bestimmen auf Grundlage davon, dass eine Kraftstoffeinspritzung deaktiviert ist, dass der Motor keine Luft und keinen Kraftstoff verbrennt), und Durchführen von Handlungen als Reaktion darauf sowie Betreiben, ohne dass diese Bedingung vorliegt (z. B. Betreiben, bei dem der Motor Luft und Kraftstoff verbrennt), Bestimmen, dass die Bedingung nicht vorliegt (z. B. Bestimmen auf Grundlage davon, dass Kraftstoff eingespritzt wird und der Motor eine positive Drehmomentausgabe erzeugt, dass der Motor Luft und Kraftstoff verbrennt), und Durchführen einer anderen Handlung als Reaktion darauf. Beispielsweise kann das Verfahren als Reaktion auf das Betreiben bei der Motor-Aus-Bedingung mit eingelegtem Gang Einstellen von Zylinderventilsteuerungszeiten zum Verringern von Zylinderinnendruckerhöhungen beinhalten und kann das Verfahren als Reaktion auf Nichtbetreiben bei der Motor-Aus-Bedingung mit eingelegtem Gang Einstellen der Zylinderventilsteuerungszeiten beinhalten, um über Verbrennung ein Drehmoment zu erzeugen. Als ein Beispiel kann das Einstellen der Zylinderventilsteuerungszeiten zum Verringern des Zylinderinnendruckanstiegs Erhöhen einer Öffnungsdauer von an einen Spülabgaskrümmer gekoppelten Spülauslassventilen beinhalten, wobei der Spülabgaskrümmer an einen Einlass des Motors gekoppelt ist. Das Erhöhen der Öffnungsdauer kann eines oder mehrere von Folgenden beinhalten: Offenhalten der Spülauslassventile während eines gesamten Motorzylinders, Öffnen des Spülauslassventils während zumindest einem Verdichtungs- und einem Ausstoßtakt eines entsprechenden Zylinders und Öffnen des Spülauslassventils während zumindest ein Einlassventil des entsprechenden Zylinders geschlossen ist. Als ein weiteres Beispiel kann das Einstellen der Zylinderventilsteuerungszeiten zum Verringern des Zylinderinnendruckanstiegs Verzögern einer Schließsteuerungszeit der Einlassventile beinhalten. Ferner kann das Verfahren als Reaktion auf das Betreiben bei der Motor-Aus-Bedingung mit eingelegten Gang vollständiges Schließen von Abblasauslassventilen beinhalten, die an einen Abblasabgaskrümmer gekoppelt sind, wobei der Abblasabgaskrümmer an eine Emissionssteuervorrichtung gekoppelt ist, um einen Luftstrom durch die Emissionssteuervorrichtung zu verhindern. Im Gegensatz dazu kann das Einstellen der Zylinderventilsteuerungszeiten zum Erzeugen eines Drehmoments über Verbrennung Öffnen des Spülauslassventils und des Abblasauslassventils jedes Zylinders während des Ausstoßtaktes und Geschlossenhalten des Spülauslassventils und des Abblasauslassventils während des Verdichtungstaktes beinhalten.
Als Nächstes zeigt 8 einen beispielhaften Zeitstrahl 800 des Betreibens eines Hybridfahrzeug-Antriebsstrangs, wie etwa des in 2 gezeigten Antriebsstrangs 200 während verschiedener Motor-Aus-Bedingungen mit eingelegtem Gang. Beispielsweise kann der Antriebsstrang zwischen verschiedenen Motor-Aus-Bedingungen mit eingelegtem Gang umgeschaltet werden, wenn sich ein Fahrerbedarf ändert, wie etwa gemäß dem beispielhaften Verfahren aus 5. Eine Gaspedalposition ist in Verlauf 802 gezeigt, eine Bremspedalposition ist in Verlauf 804 mit gepunkteter Linie gezeigt, eine Fahrzeuggeschwindigkeit ist in Verlauf 806 gezeigt, eine Kraftstoffeinspritzung ist in Verlauf 808 gezeigt, ein Getriebebetriebsmodus ist in Verlauf 810 gezeigt, eine Zylinderventilsteuerungszeit ist in Verlauf 812 gezeigt, ein Drehmoment des Elektromotors ist in Verlauf 814 gezeigt, eine Geschwindigkeit des Antriebsstrangs ist in Verlauf 816 gezeigt und ein Batterie-SOC ist in Verlauf 818 gezeigt. Für alles vorangehend Genannte gilt, dass die horizontale Achse die Zeit darstellt, wobei die Zeit auf der horizontalen Achse von links nach rechts zunimmt. Die vertikale Achse stellt jeden gekennzeichneten Parameter dar. Für den Verlauf 802, 804, 806, 816 und 818 nimmt der Wert des gekennzeichneten Parameters entlang der vertikalen Achse von unten nach oben zu. Für den Verlauf 814 kann das Drehmoment des Elektromotors positiv oder negativ sein und ist bezogen auf Null gezeigt, wobei ein Wert des positiven oder negativen Drehmoments mit abnehmendem Abstand zu Null zunimmt. Für den Verlauf 808 zeigt die vertikale Achse, ob die Kraftstoffeinspritzung gemäß der Bezeichnung ein- oder ausgeschaltet ist. Für den Verlauf 810 gibt die vertikale Achse an, ob sich das Getriebe gemäß der Bezeichnung im Rückwärtsgang (R bei eingelegtem Rückwärtsgang), in einem Fahrgang (N bei eingelegtem Vorwärtsgang) oder im Leerlauf (N bei nicht eingelegtem Gang, wobei das Getriebe von Antriebsräder des Fahrzeugs getrennt wird) oder im Parkgang (P, wobei eine Ausgangswelle des Getriebes verriegelt ist) befindet. Für den Verlauf 812 stellt die vertikale Achse dar, ob die Zylinderventilsteuerungszeit ausgewählt ist, um die Verbrennung zu unterstützen (wie etwa eine Nominalventilsteuerungszeit, für die ein Beispiel in 4 gezeigt ist) oder für die Dekompression ausgewählt ist (für die Beispiele in 5 und 6 gezeigt sind).
Vor einem Zeitpunkt t1 drückt ein Fahrzeugführer das Gaspedal (Verlauf 802) herunter, um ein Drehmoment zu fordern, um das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit ungleich Null zu betreiben (Verlauf 806). Dem Motor wird Kraftstoff zugeführt (Verlauf 808), wobei die Zylinderventile mit einer Nominalventilsteuerung für die Verbrennung betätigt werden (Verlauf 812), um ein Motordrehmoment zu erzeugen, das über das Getriebe, das in einem Fahrgang betrieben wird (Verlauf 810), um das Fahrzeug nach vorne anzutreiben, auf das Antriebsrad der Fahrzeuge übertragen wird. Das Drehmoment des Elektromotors ist null (Verlauf 814) und wird nicht verwendet, um ein Drehmoment an dem Antriebsstrang bereitzustellen, der mit einer Drehzahl ungleich null betrieben wird (Verlauf 817). Es ist zu beachten, dass eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung (z. B. die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 212 aus 3) während des gesamten Beispiels der Zeitachse 800 vollständig eingerückt ist, sodass das Motorausgangsdrehmoment (und jedes Elektromotordrehmoment) direkt auf eine Eingangswelle des Getriebes übertragen wird. Ferner nimmt in dem Beispiel der Zeitachse 800 die Antriebsstrangdrehzahl im Allgemeinen mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit zu und nimmt im Allgemeinen mit abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit ab; in weiteren Beispielen kann sich das Schalten von Gängen an dem Getriebe und/oder das zumindest partielle Ausrücken der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung auf die Beziehung zwischen der Antriebsstrangdrehzahl und der Fahrzeuggeschwindigkeit auswirken.
Zu dem Zeitpunkt t1 gibt der Fahrzeugführer das Gaspedal frei. Ferner ist der Batterie-SOC (Verlauf 818) größer als ein unterer Schwellen-SOC (gestrichelte Linie 819), unter dem die Batterie unter Umständen nicht in der Lage ist, zusätzliche Verbraucher ui unterstützen, während der Motor ausgeschaltet ist. Als Reaktion darauf geht das Fahrzeug in ein DFSO-Ereignis über und wird die Kraftstoffeinspritzung in den Motor gestoppt (Verlauf 808), während das Fahrzeug abgebremst wird (Verlauf 816). Das Getriebe verbleibt in einem Fahrgang (Verlauf 810) und die Zylinderventilsteuerungszeit wird für die Dekompression eingestellt (Verlauf 812). Beispielsweise kann ein Spülauslassventil, das an einen Spülauslasskrümmer gekoppelt ist, der ferner über einen AGR-Kanal an einen Einlass des Motors gekoppelt ist, offen gehalten werden, während ein Abblasauslassventil, das an einen Abblasauslasskrümmer gekoppelt ist, der Abgas zu einer Turbine und einem Katalysator leitet, geschlossen gehalten wird. Auf diese Weise baut sich (z. B. während eines Verdichtungstaktes) unter Umständen nicht in jedem Motorzylinder Druck auf und strömt keine Luft durch den Katalysator.
Wenn die Zylinderventile mit der Dekompressionssteuerungszeit betrieben werden und die Verbrennung in dem Motor unterbrochen wird, dreht sich der Antriebsstrang, einschließlich des Motors und der elektrischen Maschine, weiter mit einer Drehzahl ungleich Null. Der Antriebsstrang nimmt während des DFSO-Ereignisses zwischen dem Zeitpunkt t1 und einem Zeitpunkt t2 ab (Verlauf 816). Aufgrund des Betreibens mit der Dekompressionssteuerungszeit für das Zylinderventil werden Motorpumpverluste verringert, weshalb die Antriebsstrangdrehzahl langsamer abnimmt (Verlauf 818) als wenn die Zylinderventilsteuerungszeit bei einer Nominalsteuerungszeit für die Verbrennung verbleiben würde, wie durch den schnelleren Geschwindigkeitsverlust des gestrichelten Verlaufs 817 gezeigt. Wenn die Zylinderventilsteuerungszeit bei einer Nominalsteuerungszeit für die Verbrennung verbleiben würde, würden ferner Antriebsstrangschwankungen aufgrund von Kurbelwellenbeschleunigungs- und -abbremszyklen aufgrund eines Verdichtungs- und Ausdehnungsdrehmoments auftreten, insbesondere bei niedrigeren Motor- (und Antriebsstrangdrehzahlen), wie in dem gestrichelten Verlauf 817 gezeigt. Stattdessen nimmt die Antriebsstrangdrehzahl relativ gleichmäßig ab, wenn die Zylinderventile mit der eingestellten Ventilsteuerungszeit für die Dekompression (und die Verringerung des Verdichtungsdrehmoments) betrieben werden, wie in Verlauf 816 gezeigt.
Zu dem Zeitpunkt t2 drückt der Fahrzeugführer das Bremspedal herunter. Wenn der Batterie-SOC (Verlauf 818) kleiner als ein oberer Schwellen-SOC (gestrichelte Linie 820) ist, oberhalb dessen die Batterie unter Umständen keine zusätzliche Ladung aufnehmen kann, wird das Fahrzeug in einem Nutzbremsungsmodus betrieben, um kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie umzuwandeln, die an der Batterie gespeichert wird (z. B. in der Energiespeichervorrichtung 275 aus 3). Der Elektromotor stellt ein negatives Drehmoment an dem Antriebsstrang bereit (Verlauf 814), um den Antriebsstrang (Verlauf 816) und somit das Fahrzeug (Verlauf 806) weiter abzubremsen. Beispielsweise kann das von der elektrischen Maschine bereitgestellte negative Drehmoment eingestellt werden, um ein gewünschtes Verhältnis von Reibung zu Nutzbremsen bereitzustellen. Sobald die Fahrzeuggeschwindigkeit null erreicht, wird das Fahrzeug durch Reibungsbremsen in Ruhe gehalten, während sich der Antriebsstrang weiterhin mit einer Geschwindigkeit ungleich null dreht (Verlauf 816) und der Motor ohne Kraftstoffzufuhr rotiert wird (Verlauf 808). Wenn die Zylinderventile bei der Dekompressionssteuerungszeit betätigt werden (Verlauf 812), werden die Drehzahlschwankungen des Antriebsstrangs im Vergleich zu den Zylinderventilen, die bei der Nominalzeit für die Verbrennung verbleiben, stark verringert, wie durch das gestrichelte Segment 817 veranschaulicht.
Zu einem Zeitpunkt t3 gibt der Fahrzeugführer das Bremspedal über eine durch die gestrichelte Linie 805 angegebene Schwellenbremspedalposition hinaus frei. Als Reaktion darauf wird das Fahrzeug in einem elektrischen Kriechmodus betrieben und stellt der Elektromotor ein positives Drehmoment an dem Antriebsstrang bereit (Verlauf 814), um das Fahrzeug mit einer niedrigen Geschwindigkeit anzutreiben (Verlauf 806), wenngleich das Gaspedal nicht heruntergedrückt wird (Verlauf 802). Der Betrag des positiven Drehmoments, das von der elektrischen Maschine zugeführt wird, kann eingestellt werden, um den Antriebsstrang mit einer gewünschten Drehzahl zu betreiben, wie etwa einer Drehzahl, die einer Motorleerlaufdrehzahl entspricht.
Zu einem Zeitpunkt t4 drückt der Fahrzeugführer das Gaspedal herunter (Verlauf 802). Das Fahrzeug wird in einem leichten Startmodus betrieben, wobei die elektrische Maschine ein positives Drehmoment (Verlauf 814) bereitstellt, um das Fahrzeug als Reaktion auf den Fahrerbedarf anzutreiben. Der Motor wird weiter ohne Kraftstoffzufuhr rotiert, wobei die Kraftstoffeinspritzung ausgeschaltet ist (Verlauf 808), und die Zylinderventilsteuerungszeit verbleibt bei der Dekompressionssteuerungszeit (Verlauf 812), sodass das Verdichtungs- und Ausdehnungsdrehmoment des Motors ohne Zündung verringert wird.
Zu einem Zeitpunkt t5 drückt der Fahrzeugführer das Gaspedal weiter herunter (Verlauf 802). Das Elektromotor-Drehmoment (Verlauf 814) erreicht eine Drehmomentschwelle, die einer maximalen Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine entspricht (gestrichelte Linie 815). Als Reaktion darauf wird der Motor neu gestartet, um dem Fahrerdrehmomentbedarf nachzukommen. Um den Motor neuzustarten, wird die Kraftstoffeinspritzung eingeschaltet (Verlauf 808) und wird die Zylinderventilsteuerungszeit auf eine Nominalsteuerungszeit für die Verbrennung eingestellt (Verlauf 812). Wenn ein von der Maschine bereitgestelltes Drehmoment ansteigt, nimmt das von der elektrischen Maschine bereitgestellte Drehmoment der elektrischen Maschine ab (Verlauf 814), bis der Motor das gesamte Drehmoment an dem Antriebsstrang bereitstellt und das Drehmoment der elektrischen Maschine null erreicht.
Auf diese Weise kann das Motorverdichtungsdrehmoment verringert werden, während der Motor während eines DFSO, einem Nutzbremsen, elektrischen Kriechen und leichten Starten ohne Zündung rotiert wird. Durch das Ermöglichen von dem DFSO, Nutzbremsen, elektrischen Kriechen und leichten Starten, während der Motor bei niedrigen Motordrehzahlen ohne Zündung rotiert wird, wird die Kraftstoffeffizienz erhöht, während die Störungen der Fahrzeuginsassen durch Verringern der Antriebsstrangschwingungen verringert werden. Ferner wird durch Geschlossenhalten des Abblasauslassventils ein Luftstrom zu dem Katalysator verhindert, was zu einer weiteren Erhöhung der Kraftstoffeffizienz führt. Noch ferner ermöglicht das Nutzbremsen bei niedriger Geschwindigkeit zusätzliche Möglichkeiten zum Laden der Batterie. Insgesamt kann die Zufriedenheit der Fahrzeuginsassen aufgrund von Kraftstoffeinsparungen, Emissionsverringerungen und niedriegem/r Noise, Vibration und Harshness des Fahrzeugs erhöht werden.
Die technische Wirkung des Geschlossenhaltens eines Abblasauslassventils, das einen Zylinder an einen Abgaskatalysator koppelt, und des Öffnens eines Spülauslassventils, um einen Druckanstieg innerhalb des Zylinders zu verringern, wobei das Spülauslassventil an ein AGR-System gekoppelt ist, besteht darin, dass das Verdichtungs- und Ausdehnungsdrehmoment des Zylinders verringert ist.
Als ein Beispiel umfasst ein Verfahren Folgendes: Geschlossenhalten eines ersten Auslassventils eines Zylinders, während ein Motor ohne Kraftstoffzufuhr mit einer Geschwindigkeit ungleich null gedreht wird, wobei das erste Auslassventil an einen Abblasabgaskrümmer gekoppelt ist, der an einen Abgaskanal gekoppelt ist, und Verlängern einer Öffnungsdauer eines zweiten Auslassventils des Zylinders, wobei das zweite Auslassventil an einen Spülkrümmer gekoppelt ist, der an einen Ansaugkanal gekoppelt ist. In einem ersten Beispiel für das Verfahren beinhaltet das Verlängern der Öffnungsdauer des zweiten Auslassventils Offenhalten des zweiten Auslassventils, während Einlassventile des Zylinders geschlossen sind. In einem zweiten Beispiel für das Verfahren, das gegebenenfalls das erste Beispiel beinhaltet, beinhaltet das Verlängern der Öffnungsdauer des zweiten Auslassventils Offenhalten des zweiten Auslassventils während eines gesamten Motorzyklus. In einem dritten Beispiel für das Verfahren, das gegebenenfalls eines oder beide von dem ersten und zweiten Beispiel beinhaltet, beinhaltet das Verlängern der Öffnungsdauer des zweiten Auslassventils Öffnen des zweiten Auslassventils während zumindest eines Verdichtungstaktes und eines Ausstoßtaktes des Zylinders. In einem vierten Beispiel für das Verfahren, das gegebenenfalls eines oder mehrere oder jedes von dem ersten bis dritten Beispiel beinhaltet, ist der Motor in einem Antriebsstrang integriert und ist der Motor über ein Getriebe mechanisch an Fahrzeugräder gekoppelt, während der Motor ohne Kraftstoffzufuhr mit der Drehzahl ungleich null gedreht wird. In einem fünften Beispiel für das Verfahren, das gegebenenfalls eines oder mehrere oder jedes von dem ersten bis vierten Beispiel beinhaltet, ist der Motor an eine elektrische Maschine drehgekoppelt und können der Motor und die elektrische Maschine nicht mechanisch entkoppelt werden, und wobei die Geschwindigkeit ungleich null eine Drehzahl der elektrischen Maschine ist. In einem sechsten Beispiel für das Verfahren, das gegebenenfalls eines oder mehrere oder jedes von dem ersten bis fünften Beispiel beinhaltet, stellt die elektrische Maschine ein Drehmoment an dem Antriebsstrang bereit, während der Motor ohne Kraftstoffzufuhr bei der Geschwindigkeit ungleich null gedreht wird. Ein siebtes Beispiel für das Verfahren beinhaltet gegebenenfalls eines oder mehrere oder jedes von dem ersten bis sechsten Beispiel und umfasst ferner Einstellen eines Abgasrückführventils (AGR-Ventil) in eine vollständig geschlossene Position, während der Motor ohne Kraftstoffzufuhr mit der Geschwindigkeit ungleich null gedreht wird, wobei das AGR-Ventil in einem AGR-Kanal angeordnet ist, der an den Spülkrümmer gekoppelt ist. Ein achtes Beispiel für das Verfahren beinhaltet gegebenenfalls eines oder mehrere oder jedes von dem ersten bis siebten Beispiel und umfasst ferner Betätigen von Einlassventilen des Zylinders mit einer Schließsteuerungszeit, die auf eine maximal späte Einlassventilsteuerungszeit eingestellt ist, während der Motor ohne Kraftstoffzufuhr mit der Geschwindigkeit ungleich null gedreht wird.
Als ein weiteres Beispiel umfasst ein Verfahren für ein Fahrzeug Folgendes: als Reaktion auf einen Drehmomentbedarf für einen Motor des Fahrzeugs unter einem Schwellendrehmoment, während das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit ungleich null betrieben wird und während der Motor mit derselben Geschwindigkeit wie eine elektrische Maschine gedreht wird: Unterbrechen eines Kraftstoffzufuhr zu jedem Zylinder des Motors, während der Motor an Fahrzeugräder gekoppelt gelassen wird; Deaktivieren eines Abblasauslassventils von jedem Zylinder, wobei das Abblasauslassventil an einen ersten Abgaskrümmer gekoppelt ist, der an einen Abgaskanal des Motors gekoppelt ist; und Öffnen eines Spülauslassventils jedes Zylinders zumindest während ein Einlassventil eines selben Zylinders geschlossen ist, wobei das Spülauslassventil an einen Ansaugkanal des Motors gekoppelt ist. Ein erstes Beispiel für das Verfahren umfasst ferner Verzögern einer Schließsteuerungszeit des Einlassventils von jedem Zylinder. In einem zweiten Beispiel für das Verfahren, das gegebenenfalls das erste Beispiel beinhaltet, koppelt das Abblasauslassventil, wenn es geöffnet ist, den entsprechenden Zylinder über den Abgaskanal an eine Emissionssteuervorrichtung, und wobei das Spülauslassventil, wenn es geöffnet ist, den entsprechenden Zylinder über einen Abgasrückführkanal (AGR-Kanal) an den Ansaugkanal des Motors koppelt. Ein drittes Beispiel für das Verfahren beinhaltet gegebenenfalls eines oder beide von dem ersten und zweiten Beispiel und umfasst ferner vollständiges Schließen eines Ventils, das in dem AGR-Kanal angeordnet ist, als Reaktion auf den Drehmomentbedarf für den Motor des Fahrzeugs unter dem Schwellendrehmoment, während das Fahrzeug mit der Geschwindigkeit ungleich null betrieben wird. In einem vierten Beispiel für das Verfahren, das gegebenenfalls eines oder mehrere oder jedes von dem ersten bis dritten Beispiel beinhaltet, ist der Motor in einem Antriebsstrang an die elektrische Maschine drehgekoppelt, und wobei der Drehmomentbedarf für den Motor des Fahrzeugs unter dem Schwellendrehmoment, während das Fahrzeug bei der Geschwindigkeit ungleich null betrieben wird, Betreiben in einem von einem Verzögerungskraftstoffabsperrungsmodus, Nutzbremsungsmodus, elektrischem Kriechmodus und Lichtdurchgangsmodus beinhaltet. In einem fünften Beispiel für das Verfahren, das gegebenenfalls eines oder mehrere oder jedes von dem ersten bis vierten Beispiel beinhaltet, beinhalten der elektrische Kriechmodus und der Lichtdurchgangsmodus Bereitstellen eines positiven Drehmoments über die elektrische Maschine an dem Antriebsstrang und beinhaltet der Nutzbremsungsmodus Bereitstellen eines negativen Drehmoments über die elektrische Maschine an dem Antriebsstrang.
Als ein weiteres Beispiel umfasst ein System Folgendes: einen Motor, der konfiguriert ist, um Kraftstoff und Luft in einer Vielzahl von Zylindern zu verbrennen, wobei jeder Zylinder ein erstes Auslassventil und ein zweites Auslassventil beinhaltet; einen Abblasabgaskrümmer, der an das erste Auslassventil von jedem Zylinder und einen Abgaskanal des Motors gekoppelt ist; einen Spülabgaskrümmer, der an das zweite Auslassventil von jedem Zylinder und einen Ansaugkanal des Motors gekoppelt ist; eine elektrische Maschine, die an den Motor drehgekoppelt ist; und eine Steuerung, die ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert hat, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Deaktivieren des ersten Auslassventils und Verlängern einer Öffnungsdauer des zweiten Auslassventils während eines Betreibens bei einer Motor-Aus-Bedingung mit eingelegtem Gang, während der Motor mit einer Drehzahl der elektrischen Maschine gedreht wird. In einem ersten Beispiel für das System ist der Abblasabgaskrümmer stromaufwärts eines Katalysators an einen Abgaskanal gekoppelt und ist der Spülabgaskrümmer an einen Abgasrückführkanal (AGR-Kanal) gekoppelt, und wobei die Steuerung weitere Anweisungen in dm nichtflüchtigen Speicher gespeichert hat, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: vollständiges Geschlossenhalten eines Ventils, das in dem AGR-Kanal angeordnet ist, während des Betreibens bei der Motor-Aus-Bedingung mit eingelegtem Gang, um eine Rückführung über den AGR-Kanal zu verhindern. In einem zweiten Beispiel für das System, das gegebenenfalls das erste Beispiel beinhaltet, ist der Motor in einem Antriebsstrang integriert, wobei der Antriebsstrang ferner ein Getriebe beinhaltet, und das Betreiben bei der Motor-Aus-Bedingung mit eingelegtem Gang und ausgeschaltetem Motor Unterbrechen einer Kraftstoffeinspritzung in die Vielzahl von Zylindern beinhaltet, während ein Antriebszahnrad des Getriebes in Eingriff steht. In einem dritten Beispiel für das System, das gegebenenfalls eines oder beide von dem ersten und zweiten Beispiel beinhaltet, können der Motor und die elektrische Maschine nicht entkoppelt werden und hat die Steuerung ferner Anweisungen in dem nicht flüchtigen Speicher gespeichert, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Bereitstellen eines positiven Drehmoments über die elektrische Maschine an dem Antriebsstrang als Reaktion auf Betreiben in einem von einem elektrischen Kriechmodus und einem Lichtdurchgangsmodus während eines Betreibens bei der Motor-Aus-Bedingung mit eingelegtem Gang, wobei ein Betrag des positiven Drehmoments auf Grundlage einer Position eines Gaspedals eingestellt wird; und Bereitstellen eines negativen Drehmoments über die elektrische Maschine an dem Antriebsstrang als Reaktion auf Betreiben in einem Nutzbremsungsmodus während des Betreibens bei der Motor-Aus-Bedingung mit eingelegtem Gang, wobei ein Betrag des negativen Drehmoments auf Grundlage einer Position eines Bremspedals eingestellt wird. In einem vierten Beispiel für das System, das gegebenenfalls eines oder mehrere oder jedes von dem ersten bis dritten Beispiel beinhaltet, beinhalten die Anweisungen, welche die Steuerung dazu veranlassen, die Öffnungsdauer des zweiten Auslassventils während des Betreibens bei der Motor-Aus-Bedingung mit eingelegtem Gang zu verlängern, weitere Anweisungen in dem nichtflüchtigen Speicher beinhalten, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Öffnen des zweiten Auslassventils zumindest während eines Verdichtungstaktes und eines Ausstoßtaktes.
In einer weiteren Darstellung umfasst ein Verfahren Betreiben eines Fahrzeugs bei einer Motor-Aus-Bedingung mit eingelegter Kupplung als Reaktion darauf, dass Motorausschaltbedingungen erfüllt sind, während eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs größer null ist; und Einstellen von Zylinderventilsteuerungszeiten, um einen Zylinderinnendruckanstieg als Reaktion auf das Betreiben des Fahrzeugs bei der Motor-Aus-Bedingung mit eingelegtem Gang zu verringern. In dem vorangehenden Beispiel beinhaltet das Betreiben des Fahrzeugs bei der Motor-Aus-Bedingung mit eingelegtem Gang eines von einer Verzögerungskraftstoffabsperrungsbedingung, einer Nutzbremsungsbedingung, einer elektrischer Kriechbedingung und einer Lichtdurchgangsbedingung. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele ist der Motor zusätzlich oder optional an ein geteiltes Abgassystem gekoppelt, das einen ersten Abgaskrümmer, der an einen Katalysator gekoppelt ist, und einen zweiten Abgaskrümmer beinhaltet, der an einen Einlass des Motors gekoppelt ist, und beinhaltet Einstellen der Zylinderventilsteuerungszeiten, um den Zylinderinnendruck zu verringern, Verlängern einer Öffnungsdauer eines Spülauslassventils von jedem Motorzylinder, wobei das Spülauslassventil an den Spülabgaskrümmer gekoppelt ist. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele beinhaltet das Einstellen der Zylinderventilsteuerungszeiten, um den Zylinderinnendruck zu verringern, zusätzlich oder optional Verzögern einer Schließsteuerungszeit eines Einlassventils jedes Zylinders. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional vollständiges Schließen eines Ventils, das konfiguriert ist, um eine Strömung zwischen dem Spülkrümmer und dem Einlass des Motors als Reaktion auf das Betreiben des Fahrzeugs bei der Motor-Aus-Bedingung mit eingelegtem Gang zu steuern. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele stellt eine elektrische Maschine zusätzlich oder optional ein Drehmoment bereit, das den Motor mit einer Geschwindigkeit ungleich null dreht, während das Fahrzeug bei der Motor-Aus-Bedingung mit eingelegtem Gang betrieben wird.
Es ist zu beachten, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nichtflüchtigem Speicher gespeichert und durch das Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und sonstiger Motorhardware ausgeführt werden. Die hierin beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erzielen, sondern wird vielmehr zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen graphisch Code darstellen, der in einen nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Abläufe beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die vorangehende Technik auf V-6-, 1-4-, 1-6-, V-12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motorarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und sonstige hierin offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Wie hierin verwendet, ist der Begriff „ungefähr“ so zu verstehen, dass er plus oder minus fünf Prozent des Bereichs bedeutet, es sei denn, es ist etwas anderes angegeben.
Die folgenden Patentansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente einschließen, wobei sie zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder anderen Umfang aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren Folgendes: Geschlossenhalten eines ersten Auslassventils eines Zylinders, während ein Motor ohne Kraftstoffzufuhr mit einer Geschwindigkeit ungleich null gedreht wird, wobei das erste Auslassventil an einen Abblasabgaskrümmer gekoppelt ist, der an einen Abgaskanal gekoppelt ist, und Verlängern einer Öffnungsdauer eines zweiten Auslassventils des Zylinders, wobei das zweite Auslassventil an einen Spülkrümmer gekoppelt ist, der an einen Ansaugkanal gekoppelt ist. Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Verlängern der Öffnungsdauer des zweiten Auslassventils Offenhalten des zweiten Auslassventils, während Ansaugventile des Zylinders geschlossen sind.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Verlängern der Öffnungsdauer des zweiten Auslassventils Offenhalten des zweiten Auslassventils während eines gesamten Motorzyklus. Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Verlängern der Öffnungsdauer des zweiten Auslassventils Öffnen des zweiten Auslassventils während zumindest eines Verdichtungstaktes und eines Ausstoßtaktes des Zylinders.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Motor in einem Antriebsstrang integriert und ist der Motor über ein Getriebe mechanisch an Fahrzeugräder gekoppelt ist, während der Motor ohne Kraftstoffzufuhr mit der Geschwindigkeit ungleich null gedreht wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Motor an eine elektrische Maschine drehgekoppelt und können der Motor und die elektrische Maschine nicht mechanisch entkoppelt werden, und wobei die Geschwindigkeit ungleich null eine Drehzahl der elektrischen Maschine ist.
Gemäß einer Ausführungsform stellt die elektrische Maschine ein Drehmoment an dem Antriebsstrang bereit, während der Motor ohne Kraftstoffzufuhr mit der Geschwindigkeit ungleich null gedreht wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorangehende Erfindung ferner durch Einstellen eines Abgasrückführventils (AGR-Ventil) in eine vollständig geschlossene Position gekennzeichnet, während der Motor ohne Kraftstoffzufuhr mit der Geschwindigkeit ungleich null gedreht wird, wobei das AGR-Ventil in einem AGR-Kanal angeordnet ist, der an den Spülkrümmer gekoppelt ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorangehende Erfindung ferner durch Folgendes gekennzeichnet: Betätigen von Einlassventilen des Zylinders mit einer Schließsteuerungszeit, die auf eine maximal späte Einlassventilsteuerungszeit eingestellt ist, während der Motor ohne Kraftstoffzufuhr mit der Geschwindigkeit ungleich null gedreht wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren für ein Fahrzeug Folgendes: als Reaktion auf einen Drehmomentbedarf für einen Motor des Fahrzeugs unter einem Schwellendrehmoment, während das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit ungleich null betrieben wird und während der Motor mit derselben Geschwindigkeit wie eine elektrische Maschine gedreht wird: Unterbrechen eines Kraftstoffzufuhr zu jedem Zylinder des Motors, während der Motor an Fahrzeugräder gekoppelt gelassen wird; Deaktivieren eines Abblasauslassventils von jedem Zylinder, wobei das Abblasauslassventil an einen ersten Abgaskrümmer eines Abgaskanals des Motors gekoppelt ist; und Öffnen eines Spülauslassventils jedes Zylinders zumindest während ein Einlassventil eines selben Zylinders geschlossen ist, wobei das Spülauslassventil an einen Ansaugkanal des Motors gekoppelt ist. Gemäß einer Ausführungsform ist die vorangehende Erfindung ferner durch Verzögern einer Schließsteuerungszeit des Einlassventils jedes Zylinders gekennzeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform koppelt das Abblasauslassventil, wenn es geöffnet ist, den entsprechenden Zylinder über den Abgaskanal an eine Emissionssteuervorrichtung, und wobei das Spülauslassventil, wenn es geöffnet ist, den entsprechenden Zylinder über einen Abgasrückführkanal (AGR-Kanal) an den Ansaugkanal des Motors koppelt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorangehende Erfindung ferner durch Folgendes gekennzeichnet: vollständiges Schließen eines Ventils, das in dem AGR-Kanal angeordnet ist, als Reaktion auf den Drehmomentbedarf für den Motor des Fahrzeugs unter dem Schwellendrehmoment, während das Fahrzeug mit der Geschwindigkeit ungleich null betrieben wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Motor in einem Antriebsstrang an die elektrische Maschine drehgekoppelt, und wobei der Drehmomentbedarf für den Motor des Fahrzeugs unter dem Schwellendrehmoment, während das Fahrzeug bei der Geschwindigkeit ungleich null betrieben wird, Betreiben in einem von einem Verzögerungskraftstoffabsperrungsmodus, einem Nutzbremsungsmodus, einem elektrischem Kriechmodus und einem Lichtdurchgangsmodus beinhaltet.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten der elektrische Kriechmodus und der Lichtdurchgangsmodus Bereitstellen eines positiven Drehmoments über die elektrische Maschine an dem Antriebsstrang und beinhaltet der Nutzbremsungsmodus Bereitstellen eines negativen Drehmoments über die elektrische Maschine an dem Antriebsstrang.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein System bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Motor, der konfiguriert ist, um Kraftstoff und Luft in einer Vielzahl von Zylindern zu verbrennen, wobei jeder Zylinder ein erstes Auslassventil und ein zweites Auslassventil beinhaltet; einen Abblasabgaskrümmer, der an das erste Auslassventil von jedem Zylinder und einen Abgaskanal des Motors gekoppelt ist; einen Spülabgaskrümmer, der an das zweite Auslassventil von jedem Zylinder und einen Ansaugkanal des Motors gekoppelt ist; eine elektrische Maschine, die an den Motor drehgekoppelt ist; und eine Steuerung, die ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert hat, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Deaktivieren des ersten Auslassventils und Verlängern einer Öffnungsdauer des zweiten Auslassventils während Betreiben bei einer Motor-Aus-Bedingung mit eingelegtem Gang, während der Motor mit einer Drehzahl der elektrischen Maschine gedreht wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Abblasabgaskrümmer stromaufwärts eines Katalysators an einen Abgaskanal gekoppelt und ist der Spülabgaskrümmer an einen Abgasrückführkanal (AGR-Kanal) gekoppelt, und wobei die Steuerung weitere Anweisungen in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert hat, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: vollständiges Geschlossenhalten eines Ventils, das in dem AGR-Kanal angeordnet ist, während des Betreibens bei der Motor-Aus-Bedingung mit eingelegtem Gang, um eine Rückführung über den AGR-Kanal zu verhindern.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Motor in einem Antriebsstrang integriert, wobei der Antriebsstrang ferner ein Getriebe beinhaltet und das Betreiben bei der Motor-Aus-Bedingung mit eingelegtem Gang Unterbrechen einer Kraftstoffeinspritzung in die Vielzahl von Zylinders beinhaltet, während ein Antriebszahnrad des Getriebes in Eingriff steht.
Gemäß einer Ausführungsform können der Motor und die elektrische Maschine nicht entkoppelt werden und hat die Steuerung ferner Anweisungen in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Bereitstellen eines positiven Drehmoments über die elektrische Maschine an dem Antriebsstrang als Reaktion auf Betreiben in einem von einem elektrischen Kriechmodus und einem Lichtdurchgangsmodus während des Betreibens bei der Motor-Aus-Bedingung mit eingelegtem Gang, wobei ein Betrag des positiven Drehmoments auf Grundlage einer Position eines Gaspedals eingestellt wird; und Bereitstellen eines negativen Drehmoments über die elektrische Maschine an dem Antriebsstrang als Reaktion auf Betreiben in einem Nutzbremsungsmodus während des Betreibens bei der Motor-Aus-Bedingung mit eingelegtem Gang, wobei ein Betrag des negativen Drehmoments auf Grundlage einer Position eines Bremspedals eingestellt wird.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Anweisungen, welche die Steuerung dazu veranlassen, die Öffnungsdauer des zweiten Auslassventils während des Betreibens bei der Motor-Aus-Bedingung mit eingelegtem Gang zu verlängern, weitere Anweisungen in dem nichtflüchtigen Speicher, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Öffnen des zweiten Auslassventils zumindest während eines Verdichtungstaktes und eines Ausstoßtaktes.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7930087 [0003]

Claims

Verfahren, umfassend: Geschlossenhalten eines ersten Auslassventils eines Zylinders, während ein Motor ohne Kraftstoffzufuhr mit einer Geschwindigkeit ungleich null gedreht wird, wobei das erste Auslassventil an einen Abblasabgaskrümmer gekoppelt ist, der an einen Abgaskanal gekoppelt ist, und Verlängern einer Öffnungsdauer eines zweiten Auslassventils des Zylinders, wobei das zweite Auslassventil an einen Spülkrümmer gekoppelt ist, der an einen Ansaugkanal gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verlängern der Öffnungsdauer des zweiten Auslassventils Offenhalten des zweiten Auslassventils, während Einlassventile des Zylinders geschlossen sind, beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verlängern der Öffnungsdauer des zweiten Auslassventils Offenhalten des zweiten Auslassventils während eines gesamten Motorzyklus beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verlängern der Öffnungsdauer des zweiten Auslassventils Öffnen des zweiten Auslassventils während zumindest eines Verdichtungstaktes und eines Ausstoßtaktes des Zylinders beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Motor in einem Antriebsstrang integriert ist und der Motor über ein Getriebe mechanisch an Fahrzeugräder gekoppelt ist, während der Motor ohne Kraftstoffzufuhr mit einer Geschwindigkeit ungleich null gedreht wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Motor an eine elektrische Maschine drehgekoppelt ist und der Motor und die elektrische Maschine nicht mechanisch entkoppelt werden können, und wobei die Geschwindigkeit ungleich null eine Drehzahl der elektrischen Maschine ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die elektrische Maschine ein Drehmoment an dem Antriebsstrang bereitstellt, während der Motor ohne Kraftstoffzufuhr mit der Geschwindigkeit ungleich null gedreht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Einstellen eines Abgasrückführventils (AGR-Ventils) in eine vollständig geschlossene Position, während der Motor ohne Kraftstoffzufuhr mit der Geschwindigkeit ungleich null gedreht wird, wobei das AGR-Ventil in einem AGR-Kanal angeordnet ist, der an den Spülkrümmer gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Betätigen von Einlassventilen des Zylinders mit einer Schließsteuerungszeit, die auf eine maximal späte Einlassventilsteuerungszeit eingestellt ist, während der Motor ohne Kraftstoffzufuhr mit der Geschwindigkeit ungleich null gedreht wird.
System, umfassend: einen Motor, der konfiguriert ist, um Kraftstoff und Luft in einer Vielzahl von Zylindern zu verbrennen, wobei jeder Zylinder ein erstes Auslassventil und ein zweites Auslassventil beinhaltet, einen Abblasabgaskrümmer, der an das erste Auslassventil von jedem Zylinder und einen Abgaskanal des Motors gekoppelt ist; einen Spülabgaskrümmer, der an das zweite Auslassventil von jedem Zylinder und einen Ansaugkanal des Motors gekoppelt ist; eine elektrische Maschine, die an den Motor drehgekoppelt ist; und eine Steuerung, die ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert hat, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Deaktivieren des ersten Auslassventils und Verlängern einer Öffnungsdauer des zweiten Auslassventils während Betreiben bei einer Motor-Aus-Bedingung mit eingelegtem Gang, während der Motor mit einer Drehzahl der elektrischen Maschine gedreht wird.
System nach Anspruch 10, wobei der Abblasabgaskrümmer an einen Abgaskanal stromaufwärts eines Katalysators gekoppelt ist und der Spülabgaskrümmer an einen Abgasrückführkanal (AGR-Kanal) gekoppelt ist, und wobei die Steuerung weitere Anweisungen in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert hat, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: vollständiges Geschlossenhalten eines Ventils, das in dem AGR-Kanal angeordnet ist, während des Betreibens bei der Motor-Aus-Bedingung mit eingelegtem Gang, um eine Rückführung über den AGR-Kanal zu verhindern.
System nach Anspruch 10, wobei der Motor in einem Antriebsstrang integriert ist, wobei der Antriebsstrang ferner ein Getriebe beinhaltet, und das Betreiben bei der Motor-Aus-Bedingung mit eingelegtem Gang Unterbrechen einer Kraftstoffeinspritzung in die Vielzahl von Zylinders beinhaltet, während ein Antriebszahnrad des Getriebes in Eingriff steht.
System nach Anspruch 12, wobei der Motor und die elektrische Maschine nicht entkoppelt werden können, und die Steuerung weitere Anweisungen in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert hat, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Bereitstellen eines positiven Drehmoments über die elektrische Maschine an dem Antriebsstrang als Reaktion auf Betreiben in einem von einem elektrischen Kriechmodus und einem Lichtdurchgangsmodus während des Betreibens bei der Motor-Aus-Bedingung mit eingelegtem Gang, wobei ein Betrag des positiven Drehmoments auf Grundlage einer Position eines Gaspedals eingestellt wird.
System nach Anspruch 13, wobei die Steuerung weitere Anweisungen in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert hat, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Bereitstellen eines negativen Drehmoments über die elektrische Maschine an dem Antriebsstrang als Reaktion auf Betreiben in einem Nutzbremsungsmodus während des Betreibens bei der Motor-Aus-Bedingung mit eingelegtem Gang, wobei ein Betrag des negativen Drehmoments auf Grundlage einer Position eines Bremspedals eingestellt wird.
System nach Anspruch 10, wobei die Anweisungen, welche die Steuerung dazu veranlassen, die Öffnungsdauer des zweiten Auslassventils während des Betreibens bei der Motor-Aus-Bedingung mit eingelegtem Gang zu verlängern, weitere Anweisungen in dem nichtflüchtigen Speicher beinhalten, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Öffnen des zweiten Auslassventils zumindest während eines Verdichtungstaktes und eines Ausstoßtaktes.