DE102020121905A1

DE102020121905A1 - Systeme und verfahren zum steuern einer aufladung während eines motorkaltstarts

Info

Publication number: DE102020121905A1
Application number: DE102020121905.9A
Authority: DE
Inventors: Eric Matthew Kurtz; Jason Brian MARTZ; Satheesh Makkapati
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-08-26
Filing date: 2020-08-20
Publication date: 2021-03-04
Also published as: CN112431680A; US20210062776A1; US10975790B2

Abstract

Die Offenbarung stellt Systeme und Verfahren zum Steuern einer Aufladung während eines Motorkaltstarts bereit. Es werden Systeme und Verfahren zum Verwenden einer elektrischen Maschine als Generator zum Steuern der Aufladung während eines Motorkaltstarts bereitgestellt. In einem Beispiel kann ein Verfahren Empfangen einer Anforderung zum Erhöhen einer Motorlast während des Motorkaltstarts, Bestimmen einer verfügbaren Kapazität einer Batterie, Betreiben der elektrischen Maschine als Generator zum Erhöhen der Motorlast mit einer elektrischen Last und als Reaktion darauf, dass die verfügbare Kapazität der Batterie unter einem Ladeschwellenwert liegt, Laden der Batterie mit der elektrischen Last, während ein erhöhter Ladedruck mit einer elektrischen Aufladungsvorrichtung erzeugt wird, indem die elektrische Aufladungsvorrichtung über die Batterie mit Leistung versorgt wird, und Koordinieren eines Betrags des erhöhten Ladedrucks, um die elektrische Last zu kompensieren, beinhalten. Durch Erhöhen der Motorlast während des Motorkaltstarts kann eine Abgastemperatur erhöht werden, um ein Anspringen des Katalysators zu erreichen.

Description

Gebiet
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Systeme und Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine in einem Fahrzeug, insbesondere zum Verwenden der elektrischen Maschine als Generator zum Steuern einer Aufladung während eines Motorkaltstarts.
Allgemeiner Stand der Technik
Dieselmotoren können im Vergleich zu Benzinmotoren ein hohes Drehmoment und eine erhöhte Kraftstoffeffizienz bereitstellen. Jedoch ist die Temperatur von Dieselabgasen niedriger als die vieler Benzinmotoren. Daher kann es länger dauern, bis ein Katalysator in einem Abgassystem des Dieselmotors einen Temperaturschwellenwert erreicht, bei dem ein hoher Wirkungsgrad des Katalysators (z. B. eine Anspringtemperatur des Katalysators) nach einem Motorkaltstart erreicht wird. Ferner werden viele Dieselmotoren turboaufgeladen, um die Motorausgangsleistung zu erhöhen, und Abgaswärme wird durch den Turbolader entnommen. Folglich kann sogar noch weniger Abgaswärme verfügbar sein, um den Katalysator anspringen zu lassen. Infolge des Verlängerns einer Zeitspanne, bevor der Katalysator seine Anspringtemperatur erreicht, können in einigen Beispielen Fahrzeugemissionen erhöht sein.
Andere Versuche, das beschleunigte Anspringen des Katalysators in Dieselmotorsystemen anzugehen, beinhalten das Erhöhen einer Last des Motors während des Kaltstarts. Ein beispielhafter Ansatz ist von Peters u. a. im US-Patent 6,657,315 gezeigt. Darin wird ein Elektromotor/Generator verwendet, um bei Kaltstartbedingungen ein negatives Drehmoment zu erzeugen, um die Last auf den Motor zu erhöhen. Die erhöhte Last erhöht den Abgasmassenstrom und die Wärme, wodurch eine Anspringzeit eines Katalysators reduziert wird.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme bei derartigen Systemen erkannt. Als ein Beispiel kann eine Systembatterie möglicherweise nicht dazu in der Lage sein, eine zusätzliche Ladung aufzunehmen, wenn ihr Ladezustand (state of charge - SOC) größer als eine Schwellenmenge ist (z. B. ist die Systembatterie vollständig geladen). Daher ermöglicht der SOC der Systembatterie beim Motorstart möglicherweise nicht das verlängerte Laden, das auftreten kann, wenn der Elektromotor/Generator verwendet wird, um die Motorlast zu erhöhen und dadurch ein Anspringen des Katalysators zu erreichen.
Kurzdarstellung
Dementsprechend haben die Erfinder in dieser Schrift Systeme und Verfahren bereitgestellt, um die vorstehenden Probleme mindestens teilweise zu lösen. Ein Beispiel beinhaltet ein Verfahren, das Folgendes beinhaltet: Empfangen einer Anforderung zum Erhöhen einer Motorlast während eines Motorkaltstarts, Bestimmen einer verfügbaren Kapazität einer Batterie, Betreiben einer elektrischen Maschine als Generator zum Erhöhen der Motorlast mit einer elektrischen Last, und als Reaktion darauf, dass die verfügbare Kapazität der Batterie geringer als der Ladeschwellenwert ist, Laden der Batterie mit der ersten elektrischen Last, während ein erhöhter Ladedruck mit einer elektrischen Aufladungsvorrichtung (z. B. Turbolader) erzeugt wird, indem die elektrische Aufladungsvorrichtung über die Batterie mit Leistung versorgt wird, und Koordinieren eines Betrags des erhöhten Ladedrucks, um die elektrische Last zu kompensieren. Auf diese Weise kann die elektrische Maschine verwendet werden, um die Last auf den Motor zu erhöhen, um die Katalysatorerwärmung während eines Motorkaltstarts zu beschleunigen, selbst wenn die Batterie vollständig geladen ist.
In einem Beispiel kann ein Soll-Ladedruck auf Grundlage einer elektrischen Last bestimmt werden, die durch die elektrischen Aufladungsvorrichtung verbraucht werden soll. In einigen Beispielen kann die elektrische Aufladungsvorrichtung jedoch einen Ladedruck erzeugen, der sich von dem Soll-Ladedruck unterscheidet. Somit können eines oder mehrere von einer Ansaugdrossel und einem Umgehungsventil einer Turbine der elektrischen Aufladungsvorrichtung eingestellt werden, um den Ladedruck an den Soll-Ladedruck anzupassen. In zusätzlichen oder alternativen Beispielen, in denen die Turbine eine Turbine mit variabler Düse (variable nozzle turbine - VNT) ist, kann ein Aspektverhältnis der VNT eingestellt werden. Auf diese Weise kann die elektrische Aufladungsvorrichtung Ladung von der Batterie verbrauchen, um auf kontrollierte Weise Ladedruck zu erzeugen, wodurch dazu beigetragen wird, Emissionen während der Motorlasterhöhung beizubehalten. In einigen Beispielen kann überschüssiger Ladedruck verwendet werden, um den Zündzeitpunkt zu verzögern, wodurch die Kraftstoffeffizienz verbessert und dadurch Emissionen reduziert werden.
Es versteht sich, dass die vorangehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung genauer beschrieben sind. 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. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die beliebige der vorangehend oder in einem beliebigen Teil der vorliegenden Offenbarung angeführten Nachteile überwinden.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Fahrzeugs mit einem aufgeladenen Motorsystem, das mit elektrischer Unterstützung konfiguriert ist.
2 zeigt ein übergeordnetes Eingabe-Ausgabe-Diagramm für eine Fahrzeugsteuerung, die betreibbar ist, um eine Motorlast während eines Motorkaltstarts einzustellen.
3A und 3B zeigen ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer elektrischen Maschine in dem Fahrzeug als Generator während des Motorkaltstarts.
4 zeigt einen Plan eines maximalen Verdichterdruckverhältnisses in Abhängigkeit von einem Ansaugluftmassenstrom für eine elektrische Aufladungsvorrichtung.
5 zeigt ein prophetisches Beispiel des Einstellens eines ersten Betriebs der elektrischen Maschine und der elektrischen Aufladungsvorrichtung während des Motorkaltstarts.
6 zeigt ein prophetisches Beispiel des Einstellens eines zweiten und dritten Betriebs der elektrischen Maschine und der elektrischen Aufladungsvorrichtung während des Motorkaltstarts.
7 zeigt ein prophetisches Beispiel des Einstellens eines vierten und fünften Betriebs der elektrischen Maschine und der elektrischen Aufladungsvorrichtung während des Motorkaltstarts.

Detaillierte Beschreibung
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Verwenden einer elektrischen Maschine als Generator in einem aufgeladenen Motorsystem zum Einstellen einer Motorlast, wie etwa in dem Motorsystem der 1. Eine Steuerung kann dazu konfiguriert sein, eine Steuerroutine durchzuführen, um die Motorlast einzustellen, wodurch eine oder mehrere empfangene Eingaben verarbeitet werden können, um eine oder mehrere Ausgaben zu erzeugen, wie in 2 gezeigt. Zum Beispiel kann die Steuerroutine das in den 3A und 3B dargestellte Verfahren zum Betreiben der elektrischen Maschine als Generator während eines Motorkaltstarts zum Einstellen der Motorlast sein. Dabei kann die Steuerroutine ein maximales Verdichterdruckverhältnis auf Grundlage eines Soll-Luftmassenstroms für eine elektrische Aufladungsvorrichtung nachschlagen, wie etwa unter Verwendung des in 4 dargestellten Plans. Prophetische Beispiele, die einen koordinierten Betrieb der elektrischen Maschine und der elektrischen Aufladungsvorrichtung während des Motorkaltstarts zeigen, sind in den 5-7 gezeigt.
Unter Bezugnahme auf 1 sind Aspekte eines beispielhaften Hybridfahrzeugsystems 100 schematisch dargestellt, einschließlich eines Motorsystems 101, das einen Verbrennungsmotor 10 aufweist, der in einem Fahrzeug 102 gekoppelt ist. In dem dargestellten Beispiel ist das Fahrzeug 102 ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen, die einem oder mehreren Fahrzeugrädern 47 zur Verfügung stehen. In dem gezeigten Beispiel beinhaltet ein Antriebsstrang des Fahrzeugs 102 den Motor 10 und eine elektrische Maschine 52. Bei der elektrischen Maschine 52 kann es sich um einen Elektromotor oder einen Motorgenerator handeln. Der Motor 10 und die elektrische Maschine 52 sind über ein Getriebe 48 mit den Fahrzeugrädern 47 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen eingekuppelt sind. In dem dargestellten Beispiel ist eine erste Kupplung 53a zwischen dem Motor 10 und der elektrischen Maschine 52 bereitgestellt und ist eine zweite Kupplung 53b zwischen der elektrischen Maschine 52 und dem Getriebe 48 bereitgestellt. Eine Steuerung 12 kann ein Signal an einen Aktor jeder Kupplung senden, um die gegebene Kupplung einzukuppeln oder auszukuppeln, um dadurch den Motor 10 mit der elektrischen Maschine 52 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder davon zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 52 mit dem Getriebe 48 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder davon zu trennen. Zum Beispiel kann Drehmoment von dem Motor 10 über eine Kurbelwelle 40, das Getriebe 48 und eine Antriebsstrangwelle 84 an die Fahrzeugräder 47 übertragen werden, wenn die Kupplungen 53a, 53b eingekuppelt sind. Bei dem Getriebe 48 kann es sich um ein Schaltgetriebe, ein Planetenradsystem oder eine andere Getriebeart handeln. Das Getriebe 48 kann ein fest übersetztes Getriebe sein, das eine Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen beinhaltet, um zu ermöglichen, dass sich der Motor 10 mit einer anderen Drehzahl dreht als die Räder 47. Durch Ändern einer Drehmomentübertragungskapazität der ersten Kupplung 53a (z. B. eines Ausmaßes des Kupplungsschlupfs) kann eine Menge an Motordrehmoment, die über die Antriebsstrangwelle 84 an die Räder 47 weitergeleitet wird, moduliert werden.
Die elektrische Maschine 52 kann ein HEV-Motor sein, der in der Kraftübertragung zwischen dem Motor 10 und dem Getriebe 48 gekoppelt ist. In anderen Beispielen kann die elektrische Maschine 52 ein integrierter Startergenerator mit Kurbelwelle (crankshaft integrated starter/generator - CISG) sein. Der CISG kann an eine Ausgangswelle des Motors 10 gekoppelt sein, sodass der CISG während eines Starts des Hybridfahrzeugsystems 100 Drehmoment bereitstellen kann, um den Motor 10 zu drehen und dadurch das Starten des Motors 10 zu erleichtern. Unter einigen Bedingungen kann der CISG eine Drehmomentausgabe zuführen, um das Motordrehmoment zu ergänzen oder zu ersetzen. Ferner kann der CISG eine negative Drehmomentausgabe bereitstellen (das heißt, Kraftübertragungsdrehmoment absorbieren), die in elektrische Energie umgewandelt werden kann, wie etwa zum Laden einer elektrischen Energiespeichervorrichtung 45 oder einer Systembatterie 45. Es versteht sich, dass, während die elektrische Energiespeichervorrichtung 45 hier als Batterie dargestellt ist, die elektrische Energiespeichervorrichtung 45 in anderen Beispielen ein Kondensator sein kann.
Der Antriebsstrang kann auf verschiedene Weise konfiguriert sein, darunter als ein Parallel-, Serien- oder Serien-Parallel-Hybridfahrzeug. In Ausführungsformen eines Elektrofahrzeugs kann eine elektrische Energievorrichtung des Systems, wie etwa die Systembatterie 45, an die Kraftübertragung gekoppelt sein. Die Systembatterie 45 kann eine Traktionsbatterie sein, die der elektrischen Maschine 52 elektrische Leistung zuführt, um den Fahrzeugrädern 47 Drehmoment bereitzustellen.
In einigen Ausführungsformen kann die elektrische Maschine 52 zudem als Generator betrieben werden, um zum Beispiel während eines Bremsbetriebs elektrische Leistung zum Laden der Systembatterie 45 bereitzustellen. In anderen Ausführungsformen kann die elektrische Maschine 52 während eines Motorkaltstarts als Generator betrieben werden (z. B. wenn eine oder mehrere Motorbetriebsbedingungen den Motorkaltstart angeben). Während eines derartigen Ereignisses sind eine oder mehrere Abgasnachbehandlungskomponenten, die in einer Emissionssteuervorrichtung 170 (nachstehend ausführlicher beschrieben) beinhaltet sind, möglicherweise noch nicht ausreichend erwärmt, um ein Anspringen zu erzielen. Um dieses Anspringen zu beschleunigen, kann ein Ansaugluftmassenstrom erhöht werden, was die Motorlast und damit die Abgastemperatur entsprechend erhöht. Die erhöhte Motorlast kann mechanisch auf die elektrische Maschine 52 übertragen werden, um die elektrische Maschine 52 als Generator mit Leistung zu versorgen. Eine resultierende elektrische Last oder ein daraus resultierender Strom, der durch die elektrische Maschine 52 erzeugt wird, kann dann verwendet werden, um die Systembatterie 45 zu laden.
Die Systembatterie 45 kann mindestens einen Teil einer darin gespeicherten Ladung an den Elektromotor 108 abführen, um eine elektrische Aufladungsvorrichtung 103 mit Leistung zu versorgen. In einigen Ausführungsformen kann die Systembatterie 45 auf einen Ladezustand (SOC) von oder nahe 100% geladen werden. In derartigen Ausführungsformen kann die Systembatterie 45 unter Umständen nicht in der Lage sein, eine elektrische Last von zum Beispiel der elektrischen Maschine 52 anzunehmen. Eine Steuerroutine, wie etwa die nachstehend unter Bezugnahme auf die 3A und 3B beschriebene beispielhafte Steuerroutine, kann in der Steuerung 12 umgesetzt sein, die in einem Steuersystem 14 beinhaltet sein kann, um zu bestimmen, wann der SOC der Systembatterie 45 während eines Motorkaltstarts größer als ein Ladeschwellenwert ist. Wenn der SOC unter dem Ladeschwellenwert liegt, kann die elektrische Maschine 52 verwendet werden, um die Motorlast zu erhöhen. Zum Beispiel kann die Steuerung 12 ein erhöhtes Motordrehmoment anfordern, um das Bremsdrehmoment der elektrischen Maschine 52 zu überwinden, was zu einem erhöhten Luftmassenstrom durch den Motor 10 und zur Erzeugung elektrischer Ladung führt. Der erhöhte Luftmassenstrom kann das Anspringen einer oder mehrerer Abgasnachbehandlungskomponenten der Emissionssteuervorrichtung 170 beschleunigen, während die erzeugte elektrische Ladung in der Systembatterie 45 gespeichert werden kann. Im Gegensatz dazu kann die Systembatterie 45, wenn der SOC größer als der Ladeschwellenwert ist, nicht dazu in der Lage sein, zusätzliche Ladung von der elektrischen Maschine 52 anzunehmen, und kann stattdessen mindestens einen Teil der elektrischen Last (abzüglich Wirkungsgradverlusten) an den Elektromotor 108 weiterleiten, um die elektrische Aufladungsvorrichtung 103 mit Leistung zu versorgen. Zum Beispiel kann die elektrische Aufladungsvorrichtung 103 eine elektrische Last verbrauchen, die proportional zu der elektrischen Last ist, die durch Betreiben der elektrischen Maschine 52 erzeugt wird, um (negatives) Bremsdrehmoment an dem Motor 10 bereitzustellen. Auf diese Weise kann eine elektrische Maschine in einem Hybridelektrofahrzeugsystem als Generator betrieben werden, um eine erhöhte Motorlast anzunehmen und dadurch das Aufwärmen des Motors und des Katalysators zu erleichtern.
Es versteht sich, dass die Systembatterie 45 in anderen Ausführungsformen, einschließlich Ausführungsformen als Nicht-Elektrofahrzeug, eine typische Starter-, Licht- und Zündungs(starting, lighting, ignition battery - SLI)-Batterie sein kann, die an eine Lichtmaschine 46 gekoppelt ist. Die Lichtmaschine 46 kann dazu konfiguriert sein, die Systembatterie 45 unter Verwendung von Motordrehmoment, das bei laufendem Motor von der Kurbelwelle 40 bezogen wird, zu laden. Zusätzlich dazu kann die Lichtmaschine 46 ein oder mehrere elektrische Systeme des Motors 10, wie etwa ein oder mehrere Hilfssysteme, die ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs(HLK)-System, Fahrzeugleuchten, ein fahrzeuginternes Unterhaltungssystem und andere Hilfssysteme beinhalten, auf Grundlage ihrer elektrischen Bedarfe mit Leistung versorgen. In einem Beispiel kann ein an der Lichtmaschine 46 entnommener Strom auf Grundlage von jedem von einem Fahrgastraumkühlbedarf des Fahrzeugführers, einer Batterieladeanforderung, Bedarf anderer Fahrzeughilfssysteme und Elektromotordrehmoment fortwährend variieren. Ein Spannungsregler kann an die Lichtmaschine 46 gekoppelt sein, um die Leistungsausgabe der Lichtmaschine 46 auf Grundlage von Systemnutzungsanforderungen zu regeln, die Hilfssystembedarfe beinhalten. Wie hierin ausgeführt, kann während Bedingungen, bei denen die Lichtmaschine 46 beeinträchtigt ist, das Laden der Batterie über eine/n oder mehrere von der elektrischen Maschine 52 und dem elektrischen Hilfsmotor 108 ermöglicht werden.
In der dargestellten Ausführungsform ist der Motor 10 ein aufgeladener Motor, der mit einem Turbolader 15 konfiguriert ist. Der Turbolader 15 beinhaltet einen Verdichter 114, der mechanisch über eine Turboladerwelle 19 an die Turbine 116 gekoppelt ist und durch diese angetrieben wird, wobei die Turbine 116 durch sich ausdehnende Motorabgase angetrieben wird. In einer Ausführungsform kann der Turbolader 15 eine Twin-Scroll-Vorrichtung sein. In einer anderen Ausführungsform kann der Turbolader 15 ein Turbolader mit variabler Geometrie (variable geometry turbocharger - VTG) oder eine Turbine mit variabler Düse (VNT) sein, wobei die Turbinengeometrie aktiv in Abhängigkeit von Motorbetriebsbedingungen variiert wird.
Der Turbolader 15 kann ferner als elektrische Aufladungsvorrichtung 103 konfiguriert sein, die einen Elektromotor 108 (hierin auch als elektrischer Hilfsmotor 108 oder elektrischer Aufladungshilfsmotor 108 bezeichnet) aufweist, der dazu konfiguriert ist, dem Verdichter 114, der Turbine 116 oder der Turboladerwelle 19 elektrische Unterstützung bereitzustellen. In dem dargestellten Beispiel ist der Elektromotor 108 an die Turboladerwelle 19 gekoppelt, wenngleich der Elektromotor 108 in anderen Beispielen selektiv an den Verdichter 114 oder die Turbine 116 gekoppelt sein kann. Der Elektromotor 108 kann durch eine bordeigene Energiespeichervorrichtung, wie etwa die Systembatterie 45, mit Leistung versorgt werden. Der Elektromotor 108 kann zusätzlich oder alternativ durch die Lichtmaschine 46 mit Leistung versorgt werden.
Der Elektromotor 108 kann als Motorgenerator konfiguriert sein. Somit kann der Elektromotor 108 unter Bedingungen, bei denen elektrische Unterstützung zum Aufbau von Ladedruck benötigt wird, ein positives Drehmoment für den Antrieb des Kreiselverdichters der Turboladerwelle 19 bereitstellen, um so die Ladedruckförderung vorübergehend zu erhöhen. Der Elektromotor 108 kann jedoch auch zur Energierückgewinnung durch „Bremsen“ der Turboladerwelle 19 in der Lage sein. Dabei kann negatives Drehmoment auf den Verdichter 114 (oder die Turboladerwelle 19) aufgebracht werden, was die Verdichterdrehzahl reduziert und zeitgleich die an den Elektromotor 108 gekoppelte Systembatterie 45 lädt. Eine Menge an elektrischer Leistung, die an den Elektromotor 108 abgegeben wird, kann variiert werden, um die Ausgabe der elektrischen Aufladungsvorrichtung 103 einzustellen. In einem Beispiel kann eine an den Elektromotor 108 abgegebene Menge an elektrischer Leistung erhöht werden, um der Turboladerwelle 19 positives Drehmoment bereitzustellen, um eine Drehzahl des Verdichters 114 zu erhöhen. Infolge einer derartigen elektrischen Unterstützung kann der Verdichter 114 der elektrischen Aufladungsvorrichtung 103 schnell hochgedreht werden, wodurch ein Turboloch reduziert wird. In einem weiteren Beispiel kann eine Menge an elektrischer Leistung durch den Elektromotor 108 erzeugt werden, der als Generator fungiert, um der Turboladerwelle 19 negatives Drehmoment bereitzustellen, um die Drehzahl des Verdichters 114 zu verringern. Infolge einer derartigen regenerativen Wirkung kann die Turbine 116 schnell heruntergedreht werden, wodurch eine Überlast reduziert wird.
Frischluft wird entlang eines Ansaugkanals 42 über einen Luftkasten 112 in den Motor 10 eingespeist und strömt zum Verdichter 114. Die Luft wird dann am Verdichter 114 verdichtet und in den Motor 10 eingespeist. Die durch den Turbolader 15 verdichtete Luft kann auch durch einen Rückführungskanal 60 des Verdichters von einem Auslass zu einem Einlass des Verdichters 114 zurückgeführt werden, indem eine Öffnung eines Verdichterrückführventils (compressor recirculation valve - CRV) 62 eingestellt wird. Das CRV 62 kann ein stufenloses Ventil oder möglicherweise ein variables separates Ventil sein, und das Vergrößern einer Öffnung des CRV 62 kann beim separaten Ventil Betätigen (oder Bestromen) eines Solenoids des CRV 62 oder beim stufenlosen Ventil einer Motorsteuerung, wie etwa einer H-Brücke, beinhalten.
Der Verdichter 114 ist durch einen Ladeluftkühler (charge-air cooler - CAC) 18 (hierin auch als Zwischenkühler 18 bezeichnet) an ein Drosselventil 20 (hierin auch als Ansaugdrossel 20 bezeichnet) gekoppelt. Luft strömt aus dem Verdichter 114 durch den CAC 18 und das Drosselventil 20 zu einem Ansaugkrümmer 22. Der CAC 18 kann zum Beispiel ein Luft-Luft- oder Wasser-Luft-Wärmetauscher sein. Der Ansaugkrümmerdruck (z. B. ein Druck einer Luftladung innerhalb des Ansaugkrümmers 22) kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdrucksensors (manifold absolute pressure sensor - MAP-Sensor) 124 bestimmt werden.
Der Ansaugkrümmer 22 kann durch eine Reihe von Einlassventilen (nicht gezeigt) an eine Reihe von Brennkammern 30 gekoppelt sein. Die Brennkammern 30 können ferner über eine Reihe von Auslassventilen (nicht gezeigt) an einen Abgaskrümmer 36 gekoppelt sein. In der dargestellten Ausführungsform ist ein einzelner Abgaskrümmer 36 gezeigt. In anderen Ausführungsformen kann der Abgaskrümmer 36 jedoch eine Vielzahl von Abgaskrümmerteilabschnitten beinhalten. Konfigurationen, die eine Vielzahl von Abgaskrümmerteilabschnitten aufweisen, können ermöglichen, dass Abstrom aus unterschiedlichen Brennkammern 30 zu unterschiedlichen Stellen in dem Motorsystem 101 geleitet wird. Gleichermaßen können Konfigurationen, bei denen der Ansaugkrümmer 22 eine Vielzahl von Ansaugkrümmerteilabschnitten beinhaltet, ermöglichen, dass Luft, die von unterschiedlichen Stellen stammt, zu unterschiedlichen Brennkammern 30 des Motorsystems 101 (üblicherweise Zylinderbänke) geleitet wird. Ferner kann der Ansaugkrümmer 22 mehrere Ansaugdrosseln 20 aufweisen (wie etwa eine pro Bank).
In einer Ausführungsform kann jedes der Auslass- und Einlassventile elektronisch betätigt oder gesteuert werden (z. B. über das Steuersystem 14). In einer weiteren Ausführungsform kann jedes der Auslass- und Einlassventile über Nocken betätigt oder gesteuert werden. Unabhängig davon, ob eine elektronische Betätigung oder eine Betätigung über Nocken vorliegt, kann die Ansteuerung des Öffnens und Schließens der Auslass- und Einlassventile für eine gewünschte Verbrennungs- und Emissionssteuerleistung eingestellt werden. Eine Nockenansteuerung kann zum Beispiel über ein verstellbares Nockenansteuerungssystem so eingestellt werden, dass der Einlass- und der Auslassnocken in eine Position bewegt werden, die einen optimalen volumetrischen Wirkungsgrad für gegebene Betriebsbedingungen bereitstellt.
In einigen Ausführungsformen kann der Motor 10 auch zur selektiven Zylinderabschaltung konfiguriert sein, wobei der Ventilbetrieb eines einzelnen Zylinders über einzelne Zylinderventilmechanismen (einschließlich Einlass- und Auslassventilnocken) selektiv abgeschaltet werden kann und die Kraftstoffzufuhr eines einzelnen Zylinders selektiv über abschaltbare Kraftstoffeinspritzvorrichtungen abgeschaltet werden kann.
Den Brennkammern 30 können ein oder mehrere Kraftstoffe, wie etwa Benzin, Alkohol-Kraftstoff-Gemische, Diesel, Biodiesel, verdichtetes Erdgas usw., zugeführt werden. Der Kraftstoff kann den Brennkammern 30 über Direkteinspritzung, Saugrohreinspritzung, Drosselventilkörpereinspritzung oder eine Kombination davon zugeführt werden. In dem dargestellten Beispiel wird jeder Brennkammer 30 Kraftstoff über Direkteinspritzung durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 bereitgestellt (wenngleich in 1 nur eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 gezeigt ist, beinhaltet jede Brennkammer 30 eine daran gekoppelte Kraftstoffeinspritzvorrichtung). In anderen Beispielen kann die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 an einen Einlasskanal stromaufwärts eines Einlassventils gekoppelt sein, um Kraftstoff über Saugrohreinspritzung bereitzustellen. Weiterhin kann Kraftstoff einer gegebenen Brennkammer 30 über mehrere Kraftstoffeinspritzvorrichtungen einschließlich mehrerer Direkteinspritzvorrichtungen, mehrerer Saugrohreinspritzvorrichtungen oder einer Kombination davon bereitgestellt werden. Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 durch ein Kraftstoffsystem (nicht gezeigt) zugeführt werden, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler beinhaltet. In den Brennkammern 30 kann die Verbrennung über Fremdzündung und/oder Selbstzündung eingeleitet werden.
Wie in 1 gezeigt, kann Abgas von dem Abgaskrümmer 36 zur Turbine 116 geleitet werden, um die Turbine 116 anzutreiben. Wenn reduziertes Turbinendrehmoment gewünscht ist, kann ein Teil des Abgases stattdessen durch eine Turbinenumgehung 90 (z. B. ein Wastegate) geleitet werden, die die Turbine 116 umgeht. Ein Aktor der Turbinenumgehung (z. B. ein Turbinenumgehungsventil 92) kann in eine offene Stellung betätigt werden, um mindestens einen Teil des Abgasdrucks von stromaufwärts der Turbine 116 über die Turbinenumgehung 90 zu einer Stelle stromabwärts der Turbine 116 abzulassen. Indem der Abgasdruck stromaufwärts der Turbine 116 reduziert wird, kann die Turbinendrehzahl reduziert werden.
Ein kombinierter Strom aus der Turbine 116 und der Turbinenumgehung 90 strömt durch eine Emissionssteuervorrichtung 170. Im Allgemeinen kann eine Emissionssteuervorrichtungen 170 einen oder mehrere Komponenten zur Abgasnachbehandlung beinhalten, die dazu konfiguriert sind, eine Menge einer oder mehrerer Substanzen in dem Abgasstrom zu reduzieren. Zum Beispiel kann eine Komponente zur Abgasnachbehandlung dazu konfiguriert sein, Stickoxide (NO_x) aus dem Abgasstrom zu abzufangen, wenn der Abgasstrom mager ist, und die abgefangenen NO_x zu reduzieren, wenn der Abgasstrom fett ist. In anderen Beispielen kann eine Komponente zur Abgasnachbehandlung dazu konfiguriert sein, NO_x zu disproportionieren oder NO_x mithilfe eines Reduktionsmittels selektiv zu reduzieren. In noch anderen Beispielen beinhaltet die Emissionssteuervorrichtung 170 einen Dreiwegekatalysator, der dazu konfiguriert ist, Kohlenwasserstoff- und Kohlenstoffmonoxidrückstände zu oxidieren, während NO_x in dem Abgasstrom reduziert werden. Andere Katalysatoren zur Abgasnachbehandlung, die eine beliebige derartige Funktionalität aufweisen, können entweder separat oder gemeinsam in Washcoats oder an anderer Stelle in der Emissionssteuervorrichtung 170 angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen kann die Emissionssteuervorrichtung 170 ferner einen regenerierbaren Rußfilter beinhalten, der dazu konfiguriert ist, Rußpartikel in dem Abgasstrom abzufangen und zu oxidieren.
Das behandelte Abgas aus der Emissionssteuervorrichtung 170 kann ganz oder teilweise über ein Abgasrohr 35 (hierin auch als Auspuffrohr 35 bezeichnet) in die Atmosphäre abgegeben werden. In Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen kann jedoch ein Teil des Abgases stattdessen über einen Abgasrückführungs-(AGR-)Kanal (nicht gezeigt), der einen AGR-Kühler und ein AGR-Ventil beinhaltet, zu dem Ansaugkanal 42 umgeleitet werden. Abgas kann zum Einlass des Verdichters 114 zurückgeführt werden. Abgas kann nominell zu dem Ansaugkrümmer 22 zurückgeführt werden, wobei der AGR-Strom nur aktiviert wird, wenn der Ansaugkrümmerdruck geringer als ein Abgaskrümmerdruck ist. Bei Bedingungen hoher Last, wie etwa wenn der Motor 10 aufgeladen und mit einem höheren Krümmerdruck arbeitet, kann der AGR-Strom deaktiviert werden. Demnach ist es unter Umständen nicht effizient, AGR unter Bedingungen hoher Last strömen zu lassen.
Ein oder mehrere Sensoren können an den Einlass des Verdichters 114 gekoppelt sein. Zum Beispiel kann ein Temperatursensor 55 zum Schätzen einer Verdichtereinlasstemperatur an den Einlass des zweiten Verdichters 114 gekoppelt sein. Als ein weiteres Beispiel kann ein Drucksensor 56 zum Schätzen eines Drucks von in den Verdichter 114 einströmender Luft an den Einlass des Verdichters 114 gekoppelt sein. Noch weitere Sensoren (nicht gezeigt) können beispielsweise Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren, Feuchtigkeitssensoren usw. beinhalten. In anderen Beispielen können eine oder mehrere der Verdichtereinlassbedingungen (wie etwa Feuchtigkeit, Temperatur usw.) auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen abgeleitet werden. Die Sensoren können eine Bedingung der an dem Verdichtereinlass aus dem Ansaugkanal 42 aufgenommenen Ansaugluft sowie der von stromaufwärts des CAC 18 zurückgeführten Luftladung schätzen. Ein oder mehrere Sensoren können zudem stromaufwärts des Verdichters 114 an den Ansaugkanal 42 gekoppelt sein, um eine Zusammensetzung und eine Bedingung der in den Verdichter eintretenden Luftladung zu bestimmen. Zu diesen Sensoren kann zum Beispiel ein Luftdrucksensor 58 gehören. Zusätzlich kann ein Drosseleinlassdruck (throttle inlet pressure - TIP)-Sensor 59 stromabwärts des CAC 18 und stromaufwärts des Drosselventils 20 gekoppelt sein, um einen an den Motor 10 abgegebenen Ladedruck zu schätzen.
Während einer Pedalbetätigung des Bedieners kann, wenn als Reaktion auf eine Zunahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners von einem Motorbetrieb ohne Aufladung zu einem Motorbetrieb mit Aufladung übergegangen wird, ein Turboloch auftreten. Dies kann auf Verzögerungen beim Hochdrehen der Turbine 116 zurückzuführen sein, da der Turbolader 15 eine langsamer wirkende Verdichtungsvorrichtung ist. Das gleiche kann auch auftreten, wenn sich der Motor 10 im aufgeladenen Betrieb befindet und es aufgrund einer Erhöhung der Gaspedalbetätigung durch einen Fahrzeugführer zu einer vorübergehenden Zunahme des Ladebedarfs kommt. Um das Hochdrehen der Turbine zu verbessern, kann das Turbinenumgehungsventil 92 während dieser ausgewählten Bedingungen in eine weiter geschlossene Position (z. B. in eine vollständig geschlossene Position) betätigt werden. Zusätzlich kann der Turbolader 15, wenn er in der elektrischen Aufladungsvorrichtung 103 beinhaltet ist, elektrisch unterstützt werden, indem er ein positives Drehmoment von dem Elektromotor 108 empfängt. Dabei kann der Elektromotor 108 Drehmoment zu der Turboladerwelle 19 hinzufügen, die die Turbine 116 mit dem Verdichter 114 verbindet, indem er Leistung aus der Systembatterie 45 entnimmt.
Während eines Pedalfreigabeereignisses durch den Bediener kann es, wenn von Motorbetrieb mit Aufladung zu Motorbetrieb ohne Aufladung (oder mit reduzierter Aufladung) übergegangen wird, zu einem Pumpen des Verdichters kommen. Dies kann auf einen reduzierten Vorwärtsstrom durch den Verdichter 114 zurückzuführen sein, wenn sich das Drosselventil 20 bei der Pedalfreigabe schließt. Der reduzierte Vorwärtsstrom durch den Verdichter 114 kann zu einem Pumpen führen und die Turboladerleistung beeinträchtigten. Zusätzlich kann das Pumpen kann zu Problemen mit Geräusch, Vibration und Rauheit (noise, vibration and harshness - NVH) führen, wie etwa unerwünschten Geräuschen aus dem Ansaugsystem des Motors. Um zu ermöglichen, dass während eines Standardmodus des Fahrzeugbetriebs ein Drehmomentbedarf als Reaktion auf die Pedalfreigabe schnell reduziert wird, ohne ein Pumpen des Verdichters zu verursachen, kann zumindest ein Teil der durch den Verdichter 114 verdichteten Luftladung zum Verdichtereinlass zurückgeführt werden. Dies kann die Verdichterströmungsrate erhöhen, um den Betrieb von einem Pumpbereich wegzubewegen. Insbesondere kann das CRV 62 geöffnet werden, um (warme) Druckluft aus dem Auslass des Verdichters 114 stromaufwärts des CAC 18 zu dem Einlass des Verdichters 114 zurückzuführen. In einigen Ausführungsformen kann das Verdichterrückführungssystem zusätzlich oder alternativ einen Rückführungskanal zum Rückführen von gekühlter Druckluft von stromabwärts des CAC 18 zu dem Einlass des Verdichters 114 beinhalten. Zusätzlich kann das Turbinenumgehungsventil 92 in eine weiter geöffnete (z. B. vollständig geöffnete) Position bewegt werden, damit ein größerer Teil des Abgasstroms zum Auspuffrohr 35 wandert, während er die Turbine 116 umgeht und somit das Auslaufen der Turbine beschleunigt. Weiterhin kann der Turbolader 15, wenn er in der elektrischen Aufladungsvorrichtung 103 beinhaltet ist, elektrisch unterstützt werden, indem er ein negatives Drehmoment von dem Elektromotor 108 empfängt. Dabei kann der Elektromotor 108 Drehmoment von der Turboladerwelle 19 wegnehmen, die die Turbine 116 mit dem Verdichter 114 verbindet, während die Batterie 45 geladen wird.
Die Steuerung 12 kann in dem Steuersystem 14 beinhaltet sein. Der Darstellung nach empfängt die Steuerung 12 Informationen von einer Vielzahl von Sensoren 16 (für die hierin verschiedene Beispiele beschrieben sind) und sendet Steuersignale an eine Vielzahl von Aktoren 81 (für die hierin verschiedene Beispiele beschrieben sind). Als ein Beispiel können die Sensoren 16 einen stromaufwärts der Turbine 116 liegenden Abgassensor 126 (der ein Temperatur- oder Drucksensor sein kann), einen MAP-Sensor 124, einen Abgastemperatursensor 128, der sich stromabwärts der Turbine 116 befindet, einen Abgasdrucksensor 129, der sich stromabwärts der Turbine 116 befindet, einen Verdichtereinlasstemperatursensor 55, einen Verdichtereinlassdrucksensor 56, einen Luftmassenstromsensor (MAF-Sensor) 57, einen Luftdrucksensor 58 und einen TIP-Sensor 59 beinhalten. Weitere Sensoren, wie etwa zusätzliche Druck-, Temperatur-, Luft-Kraftstoff-Verhältnis- und Zusammensetzungssensoren, können an verschiedene Stellen in dem Hybridelektrofahrzeugsystem 100 innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung gekoppelt sein. Zu den Aktoren 81 können zum Beispiel das Drosselventil 20, das CRV 62, der Elektromotor 108, das Turbinenumgehungsventil 92 und die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 gehören. Die Steuerung 12 kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die verschiedenen Aktoren zum Einstellen des Motorbetriebs auf Grundlage von empfangenen Signalen und in einem Speicher der Steuerung 12 gespeicherter Anweisungen einsetzen. Die Steuerung 12 kann die Aktoren 81 als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten auf Grundlage von Anweisungen oder eines Codes einsetzen, die darin einer oder mehreren Routinen, wie etwa der hierin unter Bezugnahme auf die 3A und 3B beschriebenen Steuerroutine, entsprechend programmiert sind. Als ein Beispiel und wie nachstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben, kann die Steuerung 12 eine Vielzahl von Eingaben (z. B. Motorbetriebsbedingungen, Fahrzeugsystembedingungen) durch ein logisches Teilsystem weitergeben, um Parameter (z. B. elektrische Lasten, Ladedruck) auszugeben, die durch die beispielhafte Steuerroutine der 3A und 3B verwendet werden. Die beispielhafte Steuerroutine kann dann die Steuerung 12 anweisen, Aktoren 81 einzusetzen, um die elektrische Maschine 52 und die elektrische Aufladungsvorrichtung 103 zusammen zu steuern, um eine erhöhte Motorlast während eines Motorkaltstarts bereitzustellen. Auf diese Weise kann die erhöhte Motorlast bereitgestellt werden, um einen Abgasstrom zum beschleunigten Anspringen des Katalysators aufzuwärmen.
Unter Bezugnahme auf 2 ist ein übergeordnetes Diagramm 200 eines Eingabe-Ausgabe-Schemas für ein logisches Teilsystem einer Fahrzeugsteuerung, wie etwa der Steuerung 12 der 1, dargestellt. Weitere Komponenten, die unter Bezugnahme auf das übergeordnete Diagramm 200 beschrieben sind, können Ausführungsformen entsprechender Komponenten des Hybridelektrofahrzeugsystems 100 der 1 sein. Die Fahrzeugsteuerung kann über eine oder mehrere Steuerroutinen betreibbar sein, um eine Motorlast während eines Motorkaltstarts einzustellen. Somit kann die Fahrzeugsteuerung die Steuerlogik 202 als maschinenlesbare Anweisungen in einem nicht-transitorischen Speicher des logischen Teilsystems umsetzen. Die Steuerlogik 202 kann betreibbar sein, um eine oder mehrere Eingaben 204 zu empfangen, die eine oder mehreren Eingaben 204 zu verarbeiten und eine oder mehrere Ausgaben 206 zu erzeugen.
Die eine oder mehreren Eingaben 204 können eine oder mehrere Motorbetriebsbedingungen beinhalten, die verwendet werden, um einen aktuellen Zustand des Motorbetriebs (z. B. beim Motorkaltstart) zu bestimmen. Zum Beispiel können die eine oder die mehreren Eingaben 204 eine Abgastemperatur, eine Motordrehzahl und eine Motorlast beinhalten. Die eine oder mehreren Eingaben 204 können ferner eine gewünschte Abgastemperatur beinhalten, zum Beispiel eine minimale Abgastemperatur für ein gewünschtes Anspringen des Katalysators. Andere Parameter, die durch die eine oder die mehreren Steuerroutinen einsetzbar sind, können in der einen oder den mehreren Eingaben 204 beinhaltet sein, wie etwa ein SOC einer Batterie. Der Batterie-SOC kann eine Lademenge angeben, die eine in dem Fahrzeug beinhaltete Batterie annehmen kann, ohne sich zu entladen.
Die eine oder mehreren Eingaben 204 können verarbeitet werden, um die eine oder mehreren Ausgaben 206 zu erzeugen, wobei jede von mindestens einer der einen oder mehreren Eingaben 204 abhängig sein kann. Die eine oder mehreren Ausgaben 206 können einen Ladedruck und elektrische Lasten beinhalten, die durch eine elektrische Maschine erzeugt und durch eine elektrische Aufladungsvorrichtung verbraucht werden sollen. Zum Beispiel kann die elektrische Maschine als Generator betrieben werden, um die Motorlast zu erhöhen und eine erste elektrische Last zu erzeugen. Die eine oder mehreren Eingaben 204 können verwendet werden, um eine Menge der ersten elektrischen Last zu bestimmen, die zum Laden der Batterie verwendet werden kann (z. B. bis zu einer Gesamtladekapazität der Batterie). Wenn die Batterie nicht die gesamte erste elektrische Last annehmen kann, kann die Steuerungslogik 202 eine zweite elektrische Last bestimmen, die die Batterie entladen kann, wenn der Batterie-SOC einen Ladeschwellenwert überschreitet. Die zweite elektrische Last kann durch die elektrische Aufladungsvorrichtung verbraucht werden und diese dadurch mit Leistung versorgen. Somit kann die elektrische Aufladungsvorrichtung den Ladedruck erzeugen, den die Fahrzeugsteuerung über verschiedene Aktoren (z. B. eine Ansaugdrossel, ein Turbinenumgehungsventil, Leitschaufeln einer VNT usw.) regulieren kann. Auf diese Weise kann eine Fahrzeugsteuerung betreibbar sein, um verschiedene Motor- und Fahrzeugbetriebsbedingungen auszugleichen und zu optimieren, wenn eine Erhöhung der Motorlast angefordert wird.
Unter Bezugnahme auf die 3A und 3B ist ein Ablaufdiagramm einer beispielhaften Routine 300 für ein Hybridelektrofahrzeugsystem dargestellt. Das Hybridelektrofahrzeugsystem kann das Hybridelektrofahrzeugsystem 100 der 1 sein. Ferner können in Bezug auf die Routine 300 beschriebene Komponenten entsprechende Komponenten des Hybridelektrofahrzeugsystems 100 der 1 sein. Anweisungen zum Ausführen der Routine 300 und weiterer in dieser Schrift beinhalteter Verfahren können durch eine Steuerung, wie etwa die oben in Bezug auf 1 beschriebene Steuerung 12, auf Grundlage von in einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit Signalen ausgeführt werden, die von Sensoren eines Motorsystems, wie etwa den Sensoren und dem Motorsystem, die oben in Bezug auf 1 beschrieben sind, empfangen werden. Zum Beispiel können die Sensoren 55, 56, 57, 58, 59, 124, 126, 128, 129 der Steuerung 12 des Motorsystems 101 eine Rückmeldung liefern. Ferner kann die Steuerung Motoraktoren des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren in der realen Welt einzustellen. Somit kann die Routine 300 eine elektrische Maschine, wie etwa die elektrische Maschine 52 der 1, als Generator während eines Motorkaltstarts betreiben, um eine Motorlast zu erhöhen. Wenn ferner eine Batterie, wie etwa die Systembatterie 45 der 1, einen Ladeschwellenwert erreicht, kann sich die Batterie entladen, um eine elektrische Aufladungsvorrichtung, wie etwa die elektrische Aufladungsvorrichtung 103 der 1, mit Leistung zu versorgen. Auf diese Weise kann die Motorlast erhöht werden, um gleichzeitig eine Abgastemperatur mit begrenzter Auswirkung auf die Gesamtmotorleistung zu erhöhen.
Beginnend bei 3A kann die Routine 300 bei 302 Schätzen und/oder Messen eines Batterie-SOC und einer oder mehrerer Motorbetriebsbedingungen beinhalten, einschließlich Abgastemperatur (hierin auch als Ist-Abgastemperatur bezeichnet), Motortemperatur, Motordrehzahl, Motorlast und Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases. Die eine oder mehreren Motorbetriebsbedingungen können durch einen oder mehrere Sensoren gemessen werden, die kommunikativ an die Steuerung gekoppelt sind (z. B. kann die Abgastemperatur direkt über den Abgastemperatursensor 128 gemessen werden) oder können auf Grundlage von verfügbaren Daten abgeleitet werden (z. B. kann die Motortemperatur anhand einer Motorkühlmitteltemperatur geschätzt werden, die durch einen Motorkühlmitteltemperatursensor gemessen wird).
Während der Ausführung der Routine 300 können die eine oder mehreren Motorbetriebsbedingungen Variablen bei einer Bestimmung weiterer Fahrzeugbetriebsparameter (z. B. elektrische Lasten, Ladedruck usw.) darstellen. Ferner kann die Routine 300 die eine oder mehreren Motorbetriebsbedingungen verwenden, um einen aktuellen Zustand des Motorbetriebs abzuleiten. Zum Beispiel kann die Routine 300 bei 304 Bestimmen beinhalten, ob die eine oder mehreren Motorbetriebsbedingungen einen Motorkaltstart angeben. Die eine oder mehreren Motorbetriebsbedingungen, die den Motorkaltstart angeben, können zum Beispiel beinhalten, dass eine Motortemperatur zu einem Zeitpunkt des Motorstarts unter einem Temperaturschwellenwert liegt. Die Schwellentemperatur für den Motorkaltstart kann beispielsweise eine Anspringtemperatur eines Abgaskatalysators sein, der stromabwärts des Motors beinhaltet ist. In einigen Beispielen kann die Schwellentemperatur für den Motorkaltstart beispielsweise von einer Anspringtemperatur für jeden einer Vielzahl von Abgaskatalysatoren abhängig sein, die stromabwärts des Motors beinhaltet ist. Als ein weiteres Beispiel kann der Motorkaltstart angegeben werden, wenn die Motortemperatur beim Motorstart im Wesentlichen gleich der Umgebungstemperatur ist (z. B. innerhalb eines Schwellenwertes der Umgebungstemperatur liegt, wie etwa innerhalb von 10 Grad der Umgebungstemperatur).
Als ein weiteres Beispiel kann der Motorkaltstart angegeben werden, wenn der Motor als Reaktion auf eine Motorstartanforderung nach einem längeren Zeitraum einer Inaktivität des Motors gestartet wird (z. B. von einer Drehzahl von null auf eine Drehzahl ungleich null gekurbelt wird, wobei Kraftstoff zum Einleiten der Verbrennung bereitgestellt wird), wie etwa, wenn der Motor länger als eine erste Schwellendauer inaktiv war. Die erste Schwellendauer kann sich auf eine Zeitspanne beziehen, über die sich der Motor erwartungsgemäß zum Beispiel auf die Umgebungstemperatur abkühlt. In einem Beispiel kann die erste Schwellendauer eine feste Zeitdauer sein. In einem weiteren Beispiel kann die erste Schwellendauer auf Grundlage von einer oder mehreren von der Motortemperatur und der Umgebungstemperatur bei der vorherigen Motorabschaltung eingestellt werden. Der Motorstart kann durch einen Fahrzeugführer angefordert werden, wie etwa über ein Fahrzeugschlüsseleinsteckeignis, oder durch die Steuerung (z. B. auf Grundlage des Drehmomentbedarfs).
Wenn die eine oder mehreren Motorbetriebsbedingungen keinen Motorkaltstart angeben, beispielsweise wenn die Motortemperatur über der Schwellentemperatur für den Motorkaltstart liegt, kann die Routine 300 zu 306 weitergehen, um den aktuellen Motorbetrieb beizubehalten. Zum Beispiel kann die elektrische Maschine des Hybridelektrofahrzeugsystems als Elektromotor zum Antreiben des Fahrzeugs oder als Generator während des Nutzbremsens arbeiten, aber die Motorlast wird möglicherweise nicht aktiv eingestellt, um die Abgastemperatur zu erhöhen. Dann kann die Routine 300 enden.
Wenn die eine oder mehreren Motorbetriebsbedingungen den Kaltstart des Motors angeben, beispielsweise wenn die Motortemperatur unter der Schwellentemperatur für den Kaltstart des Motors liegt, kann die Routine 300 zu 308 weitergehen, um ein gewünschte Erhöhung der Motorlast auf Grundlage der einen oder mehreren Motorbetriebsbedingungen zu bestimmen. Zum Beispiel kann die gewünschte Erhöhung der Motorlast von der Ist-Abgastemperatur, der Motordrehzahl und der Motorlast abhängig sein. Ferner kann, da die Motorlast einem durch den Motor ausgegebenen Drehmoment entsprechen kann, die gewünschte Erhöhung der Motorlast einem erhöhten Motordrehmoment entsprechen. Da die gewünschte Erhöhung der Motorlast durch die Steuerung bestimmt werden kann, um die Ist-Abgastemperatur auf eine gewünschte Abgastemperatur zu erhöhen (wodurch die Abgaskatalysatoren beim Erreichen des Anspringens unterstützt werden), kann die gewünschte Erhöhung der Motorlast ferner von der gewünschten Abgastemperatur abhängig sein. Somit kann die gewünschte Erhöhung der Motorlast ausgewählt werden, um die Ist-Abgastemperatur innerhalb einer gewünschten Dauer um einen vorbestimmten Betrag (z. B. auf die gewünschte Abgastemperatur) zu erhöhen. Zum Beispiel kann die gewünschte Dauer eine erste Dauer ungleich null sein, die einer Zeitspanne entspricht, die vorbestimmt ist, um die Gesamtkaltstartemissionen unter einem Emissionsschwellenwert aufrechtzuerhalten. Die Funktion zum Bestimmen der gewünschten Erhöhung der Motorlast kann zusammen mit anderen nachstehend unter Bezugnahme auf die Routine 300 beschriebenen Funktionen in dem Speicher der Steuerung gespeichert sein, zusammen mit empirischen Daten, die beim Ausführen der Funktion nützlich sind. Somit kann die Steuerung die aktuelle Abgastemperatur, die gewünschte Abgastemperatur, die Motordrehzahl und die Motorlast in eine oder mehrere Lookup-Tabellen, Funktionen oder Pläne eingeben, die in einem Speicher gespeichert sind, die die entsprechende gewünschte Erhöhung der Motorlast für die eingegebenen Betriebsbedingungen ausgeben können. Zum Beispiel kann die Funktion auf geschätzte und/oder gemessene Werte der Motordrehzahl, der Motorlast, der Ist-Abgastemperatur und der gewünschten Abgastemperatur referenziert oder indexiert werden, für die über den Betrieb des Motors auf einem Dynamometer und Beurteilen der resultierenden Anspringzeiten des Katalysators empirisch bestimmt wurde, dass sie zu der gewünschten Erhöhung der Motorlast führen.
Bei 310 kann die Routine 300 Schätzen einer ersten Ladungserzeugung einer elektrischen Maschine auf Grundlage der gewünschten Erhöhung der Motorlast beinhalten. Die elektrische Maschine kann als Generator betrieben werden, um zu ermöglichen, dass die Motorlast durch die gewünschte Erhöhung der Motorlast erhöht wird, und kann somit eine Ladung erzeugen, was hierin als Ladungserzeugung einer elektrischen Maschine bezeichnet wird. Die erste Ladungserzeugung der elektrischen Maschine kann eine Gesamtladungsmenge sein, die durch eine erste Last der elektrischen Maschine oder einen ersten Strom über die erste Dauer erzeugt wird. Das heißt, wenn die erste Dauer und die erste Last der elektrischen Maschinen vorhanden sind, kann die durch die elektrische Maschine erzeugte Gesamtladungsmenge durch Multiplizieren der ersten elektrischen Maschinenlast mit der ersten Dauer bestimmt werden. Als ein weiteres Beispiel kann die Steuerung die gewünschte Erhöhung der Motorlast und die erste Dauer in eine oder mehrere Lookup-Tabellen, Funktionen oder Pläne eingeben, die in einem Speicher gespeichert sind, die die entsprechende erste Ladungserzeugung der elektrischen Maschine für die eingegebenen Bedingungen ausgeben können.
Bei 312 kann die Routine 300 Bestimmen einer verfügbaren Batteriekapazität auf Grundlage des Batterie-SOC beinhalten. Die verfügbare Batteriekapazität kann eine Ladungsmenge sein, die die Batterie auf Grundlage eines aktuellen Ladeniveaus speichern kann. Der Batterie-SOC kann ein prozentualer Wert sein, der das aktuelle Ladeniveau der Batterie im Vergleich zu einer Gesamtladekapazität der Batterie angibt. Somit kann die verfügbare Batteriekapazität (C_avail) in Abhängigkeit von dem Batterie-SOC (SOC) und der Gesamtladekapazität der Batterie (C_total) betrachtet werden. Zum Beispiel kann die verfügbare Batteriekapazität gemäß Gleichung (1) wie folgt bestimmt werden: $C_{avail} = C_{total} - SOC \times C_{total}$
Bei 314 kann die Routine 300 Bestimmen, ob die verfügbare Batteriekapazität geringer als die erste Ladungserzeugung der elektrischen Maschine ist, beinhalten. Wenn bestimmt wird, dass die verfügbare Batteriekapazität größer als die oder gleich der ersten Ladungserzeugung der elektrischen Maschine ist (das heißt, wenn die Batterie mit der ersten Ladungserzeugung der elektrischen Maschine geladen werden kann, ohne mindestens einen Teil der ersten Ladungserzeugung der elektrischen Maschine zu entladen, um zu vermeiden, dass die Gesamtladekapazität der Batterie überschritten wird), kann die Routine 300 zu 316 weitergehen, um die elektrische Maschine als Generator zu betreiben, um mindestens die erste Ladungserzeugung der elektrischen Maschine zu erzeugen. Infolgedessen kann die Motorlast bei 318 durch mindestens die gewünschte Erhöhung der Motorlast eingestellt werden. Das Einstellen der Motorlast durch mindestens die gewünschte Erhöhung der Motorlast kann die Ist-Abgastemperatur auf mindestens die gewünschte Abgastemperatur erhöhen. Die Motorlast kann durch Einstellen eines oder mehrerer Motorbetriebsparameter eingestellt werden. Zum Beispiel kann die Motorlast durch Erhöhen des Ansaugluftmassenstroms und/oder Erhöhen der Kraftstoffzufuhr zum Motor erhöht werden. Die elektrische Maschine kann während der Erzeugung der mindestens ersten Ladungserzeugung der elektrischen Maschine ein negatives Bremsmoment auf den Motor ausüben, wodurch ermöglicht wird, dass ein positives Drehmoment, das durch den Motor erzeugt wird, erhöht wird, während ein Nettodrehmoment, das sowohl durch die elektrische Maschine als auch den Motor erzeugt wird, weiterhin einen Drehmomentbedarf erfüllen kann. Wie bei 320 angegeben, kann die Batterie dann mit der mindestens ersten Ladungserzeugung der elektrischen Maschine geladen werden. Die elektrische Maschine kann der Batterie die mindestens erste Ladungserzeugung der elektrische Maschine über mindestens die erste Last der elektrischen Maschine bereitstellen. Somit kann mindestens die gewünschte Erhöhung der Motorlast erreicht werden, ohne die elektrische Aufladungsvorrichtung zu betreiben. Die Routine 300 kann dann enden.
Wenn bestimmt wird, dass die verfügbare Batteriekapazität geringer als die erste Ladungserzeugung der elektrischen Maschine ist (das heißt, wenn die Batterie nicht mit der ersten Ladungserzeugung der elektrischen Maschine geladen werden kann, ohne die Gesamtladekapazität der Batterie zu überschreiten), kann die Routine 300 zu 322 weitergehen, um eine Lastlücke zu bestimmen. Die Lastlücke kann eine Differenz zwischen der gewünschten Erhöhung der Motorlast und einer Menge an Last der elektrischen Maschine sein, die die Batterie annehmen kann (z. B. auf Grundlage der verfügbaren Batteriekapazität).
Bei 324 kann die Routine 300 Bestimmen einer gewünschten Last der elektrischen Aufladungsvorrichtung auf Grundlage der Lastlücke beinhalten. Das heißt, die elektrische Aufladungsvorrichtung kann betrieben werden, um eine elektrische Last proportional zur Lastlücke zu verbrauchen, um eine Überladung der Batterie zu vermeiden, während die elektrische Maschine betrieben wird, um die erste Last der elektrischen Maschine zu erzeugen. Die gewünschte Last der elektrischen Aufladungsvorrichtung kann geringer als die Lastlücke sein, da mindestens ein Teil der ersten Last der elektrischen Maschine bei der Übertragung an die Batterie und dann an die elektrische Aufladungsvorrichtung verloren gehen kann. Als ein Beispiel kann die gewünschte Last der elektrischen Aufladungsvorrichtung durch Multiplizieren der Lastlücke mit einem Wirkungsgrad des Umwandelns der Motorlast (z. B. kinetische Energie) in die erste Last der elektrischen Maschine (z. B. elektrische Energie) und dann des Umwandelns der ersten Last der elektrischen Maschine in die gewünschte Last der elektrischen Aufladungsvorrichtung bestimmt werden. Somit kann die Batterie in einigen Beispielen mit der ersten Last der elektrischen Maschine geladen werden, während die gewünschte Last der elektrischen Aufladungsvorrichtung bereitgestellt wird, um die elektrische Aufladungsvorrichtung mit Leistung zu versorgen.
Das Versorgen der elektrischen Aufladungsvorrichtung mit Leistung auf diese Weise kann jedoch einen übermäßigen Ladedruck erzeugen, der in einigen Beispielen für die Motorleistung ungünstig sein kann. Somit kann die Steuerung einen oder mehrere Motoraktoren einstellen, um den Ladedruck auf einen Soll-Ladedruck einzustellen und dadurch die Motorleistung unter Einschränkungen der gewünschten Erhöhung der Motorlast zu optimieren. Ferner kann die Steuerung den Soll-Ladedruck opportunistisch koordinieren, um einen Ansaugluftmassenstrom entsprechend in einen Soll-Luftmassenstrom zu ändern, um die gewünschte Erhöhung der Motorlast zu kompensieren. Zum Beispiel kann die Routine 300 bei 326 Schätzen des Soll-Luftmassenstroms und des Soll-Ladedrucks auf Grundlage der gewünschten Erhöhung der Motorlast beinhalten.
Bei 328 kann die Routine 300 Nachschlagen eines maximalen Verdichterdruckverhältnisses auf Grundlage des Soll-Luftmassenstroms beinhalten. Im Allgemeinen kann ein Verdichterdruckverhältnis ein Verhältnis des Ladedrucks (z. B. Verdichterauslassdruck) zu einem Verdichtereinlassdruck sein. Da der Verdichtereinlassdruck von dem Ansaugluftmassenstrom abhängen kann, kann das Verdichterdruckverhältnis ebenfalls von dem Ansaugluftmassenstrom abhängen. Das maximale Verdichterdruckverhältnis ist ein höchstmögliches Verdichterdruckverhältnis und kann als von dem Ansaugluftmassenstrom und einem maximalen Ladedruck abhängig betrachtet werden. Die Steuerung kann einen Plan (z. B. eine Tabelle, eine Kurve) einer Abhängigkeit des maximalen Verdichterdruckverhältnisses von dem Ansaugluftmassenstrom beinhalten, der in einem nicht-transitorischen Speicher gespeichert ist, wie etwa den nachstehend unter Bezugnahme auf 4 beschriebene Plan, beinhalten. Somit kann die Steuerung das maximale Verdichtungsdruckverhältnis für einen gegebenen Soll-Luftmassenstrom durch Eingeben des Soll-Luftmassenstroms in den Plan nachschlagen und das maximale Verdichtungsdruckverhältnis bestimmen, das dem Soll-Luftmassenstrom daraus entspricht.
Unter Bezugnahme auf 4 ist ein Plan 400, der eine Kurve 402 beinhaltet, die das maximale Verdichterdruckverhältnis in Abhängigkeit von dem Ansaugluftmassenstrom abbildet, dargestellt, wobei der Ansaugluftmassenstrom entlang einer Abszisse (von links nach rechts der Abszisse zunehmend) abgebildet ist und das maximale Verdichterdruckverhältnis entlang einer Ordinate (von unten nach oben auf der Ordinate ansteigend) abgebildet ist. Wie gezeigt, gibt die Kurve 402 an, dass das maximale Verdichterdruckverhältnis zunehmen kann, wenn der Ansaugluftmassenstrom zunimmt. Ein gegebenes maximales Verdichterdruckverhältnis kann durch Bereitstellen des Plans 400 mit einem entsprechenden Ansaugluftmassenstrom nachgeschlagen werden. Der Plan 400 kann auf einer Fahrzeugsteuerung, wie etwa der Steuerung 12 der 1, gespeichert sein und kann durch eine oder mehrere darauf gespeicherte Steuerroutinen, wie etwa die hierin unter Bezugnahme auf 3A und 3B beschriebene beispielhafte Steuerroutine, eingesetzt werden.
Unter erneuter Bezugnahme auf die 3A und 3B und nun weiterführend mit 3B kann die Routine 300 bei 330 Bestimmen einer maximalen Last der elektrischen Aufladungsvorrichtung auf Grundlage des maximalen Verdichterdruckverhältnisses beinhalten. Insbesondere ist die maximale Last der elektrischen Aufladungsvorrichtung eine höchste elektrische Last, die die elektrische Aufladungsvorrichtung verbrauchen kann (d. h. eine elektrische Last, die die elektrische Aufladungsvorrichtung bei dem maximalen Verdichterdruckverhältnis verbrauchen kann). Somit kann die elektrische Aufladungsvorrichtung in einigen Beispielen möglicherweise nur einen Teil der gewünschten Last der elektrischen Aufladungsvorrichtung verbrauchen.
Bei 332 kann die Routine 300 Bestimmen beinhalten, ob die gewünschte Last der elektrischen Aufladungsvorrichtung kleiner als oder gleich der maximalen Last der elektrischen Aufladungsvorrichtung ist. Wenn bestimmt wird, dass die gewünschte Last der elektrischen Aufladungsvorrichtung kleiner als oder gleich der maximalen Last der elektrischen Aufladungsvorrichtung ist, kann die Routine 300 zu 334 weitergehen, um die elektrische Maschine als Generator zu betreiben, um die erste Ladungserzeugung der elektrischen Maschine zu erzeugen. Infolgedessen kann die Motorlast bei 336 durch die gewünschte Erhöhung der Motorlast eingestellt werden. Das Einstellen der Motorlast durch die gewünschte Erhöhung der Motorlast kann die Ist-Abgastemperatur auf die gewünschte Abgastemperatur erhöhen. Die Motorlast kann durch Einstellen eines oder mehrerer Motorbetriebsparameter eingestellt werden. Zum Beispiel kann die Motorlast durch Erhöhen des Ansaugluftmassenstroms und/oder Erhöhen der Kraftstoffzufuhr zum Motor erhöht werden. Die elektrische Maschine kann während der Erzeugung der ersten Ladungserzeugung der elektrischen Maschine ein negatives Bremsmoment auf den Motor ausüben, wodurch ermöglicht wird, dass ein positives Drehmoment, das durch den Motor erzeugt wird, erhöht wird, während ein Nettodrehmoment, das sowohl durch die elektrische Maschine als auch den Motor erzeugt wird, weiterhin einen Drehmomentbedarf erfüllen kann. Wie bei 338 angegeben, kann die Batterie dann mit der ersten Ladungserzeugung der elektrischen Maschine geladen werden. Die elektrische Maschine kann der Batterie die erste Ladungserzeugung der elektrische Maschine über die erste Last der elektrischen Maschine bereitstellen.
Wie vorstehend beschrieben, kann, wenn die Batterie nicht in der Lage ist, die erste Ladungserzeugung der elektrischen Maschine zu speichern, die Batterie mindestens einen Teil der gespeicherten Ladung entladen, um die elektrische Aufladungsvorrichtung mit Leistung zu versorgen. In Beispielen, in denen die elektrische Aufladungsvorrichtung in der Lage ist, eine solche überschüssige elektrische Last von der Batterie zu verbrauchen (d. h. in Beispielen, in denen bestimmt wird, dass die gewünschte Last der elektrischen Aufladungsvorrichtung kleiner als oder gleich der maximalen Last der elektrischen Aufladungsvorrichtung ist), kann die elektrische Maschine als Generator betrieben werden, um die Motorlast erfolgreich durch die gewünschte Erhöhung der Motorlast zu erhöhen und die erste Ladungserzeugung der elektrischen Maschine zu erzeugen, die von der elektrischen Maschine an die Batterie weitergegeben werden kann. Ferner kann die Routine 300 bei 340 Betreiben der elektrischen Aufladungsvorrichtung beinhalten, um die gewünschte Last der elektrischen Aufladungsvorrichtung von der Batterie zu verbrauchen. Somit kann die elektrische Aufladungsvorrichtung Ladung aus der Batterie entnehmen, indem sie die gewünschte Last der elektrischen Aufladungsvorrichtung verbraucht. Anders ausgedrückt kann die Batterie die elektrische Aufladungsvorrichtung durch Entladen von Ladung an die elektrische Aufladungsvorrichtung mit Leistung versorgen.
Bei 342 kann die Routine 300 Schätzen und/oder Messen des Verdichtereinlassdrucks und des Verdichterdruckverhältnisses beinhalten. Der Verdichtereinlassdruck kann durch einen Sensor ausgegeben werden, der benachbart zu dem Verdichtereinlass angeordnet ist. Zum Beispiel kann der Verdichtereinlassdruck durch einen Drucksensor ausgegeben werden, der stromaufwärts eines Verdichters der elektrischen Aufladungsvorrichtung positioniert ist, wie etwa der Drucksensor 56 der 1. Das Verdichterdruckverhältnis kann auf Grundlage der gewünschten Last der elektrischen Aufladungsvorrichtung und des Soll-Luftmassenstroms geschätzt werden.
Bei 344 kann die Routine 300 Bestimmen des Ladedrucks auf Grundlage des Verdichtereinlassdrucks und des Verdichterdruckverhältnisses beinhalten. Wie vorstehend beschrieben, kann, da das Verdichterdruckverhältnis das Verhältnis des Ladedrucks zum Verdichtereinlassdruck sein kann, der Ladedruck durch Multiplizieren des Verdichterdruckverhältnisses mit dem Verdichtereinlassdruck bestimmt werden.
Zurückkehrend zu 332 kann, wenn andererseits bestimmt wird, dass die gewünschte Last der elektrischen Aufladungsvorrichtung größer als die maximale Last der elektrischen Aufladungsvorrichtung ist, die Routine 300 zu 346 weitergehen, um eine zweite Ladungserzeugung der elektrischen Maschine auf Grundlage der maximalen Last der elektrischen Aufladungsvorrichtung zu schätzen. Wie vorstehend beschrieben, kann, wenn die Batterie nicht in der Lage ist, die erste Ladungserzeugung der elektrischen Maschine zu speichern, die Batterie mindestens einen Teil der gespeicherten Ladung entladen, um die elektrische Aufladungsvorrichtung mit Leistung zu versorgen. In Beispielen, in denen die elektrische Aufladungsvorrichtung nicht in der Lage ist, eine solche überschüssige elektrische Last von der Batterie zu verbrauchen (d. h. in Beispielen, in denen bestimmt wird, dass die gewünschte Last der elektrischen Aufladungsvorrichtung größer als die maximale Last der elektrischen Aufladungsvorrichtung ist), ist die elektrische Maschine möglicherweise nicht in der Lage, die Motorlast durch die gewünschte Erhöhung der Motorlast zu erhöhen, da die elektrische Maschine keine größere kombinierte Ladung erzeugen kann, als die Batterie speichern und die elektrische Aufladungsvorrichtung verbrauchen kann. Die elektrische Maschine kann stattdessen als Generator betrieben werden, um die zweite Ladungserzeugung der elektrischen Maschine zu erzeugen, die geringer sein kann als die erste Ladungserzeugung der elektrischen Maschine. Die zweite Ladungserzeugung der elektrischen Maschine kann eine Gesamtladungsmenge sein, die durch eine zweite Last der elektrischen Maschinen oder einen Strom über eine zweite Dauer erzeugt wird, wobei die zweite Dauer eine Gesamtzeitspanne sein kann, über die die zweite Last der elektrischen Maschinen erzeugt wird.
Bei 348 kann die Routine 300 Betreiben der elektrischen Maschine als Generator beinhalten, um die zweite Ladungserzeugung der elektrischen Maschine zu erzeugen. Infolgedessen kann bei 350 die Motorlast eingestellt werden. Das Einstellen der Motorlast kann Einstellen der Motorlast um weniger als die gewünschte Erhöhung der Motorlast beinhalten, da die zweite Ladungserzeugung der elektrischen Maschine möglicherweise nicht ausreicht, um die gewünschte Erhöhung der Motorlast zu realisieren. Somit kann das Einstellen der Motorlast die Ist-Abgastemperatur nicht so schnell auf die gewünschte Abgastemperatur erhöhen, wie wenn die Motorlast durch die gewünschte Erhöhung der Motorlast, wie oben bei 308 bestimmt, erhöht wird. Die Motorlast kann jedoch immer noch durch mindestens einen Teil der gewünschten Erhöhung der Motorlast erhöht werden, und die Ist-Abgastemperatur kann immer noch schneller zunehmen, als wenn die Motorlast nicht erhöht wird. Auf diese Weise kann das Anspringen des Katalysators nicht so schnell wie gewünscht erreicht werden, kann jedoch immer noch schneller als ein typischer Motorbetrieb erreicht werden (z. B. ohne Ausführung der Routine 300). Die Motorlast kann durch Einstellen eines oder mehrerer Motorbetriebsparameter eingestellt werden. Zum Beispiel kann die Motorlast durch Erhöhen des Ansaugluftmassenstroms und/oder Erhöhen der Kraftstoffzufuhr zum Motor erhöht werden. Die elektrische Maschine kann während der Erzeugung der zweiten Ladungserzeugung der elektrischen Maschine ein negatives Bremsmoment auf den Motor ausüben, wodurch ermöglicht wird, dass ein positives Drehmoment, das durch den Motor erzeugt wird, erhöht wird, während ein Nettodrehmoment, das sowohl durch die elektrische Maschine als auch den Motor erzeugt wird, weiterhin einen Drehmomentbedarf erfüllen kann. Wie bei 352 angegeben, kann die Batterie dann mit der zweiten Ladungserzeugung der elektrischen Maschine geladen werden. Die elektrische Maschine kann der Batterie die zweite Ladungserzeugung der elektrische Maschine über die zweite Last der elektrischen Maschine bereitstellen.
Ferner kann die Routine 300 bei 354 Betreiben der elektrischen Aufladungsvorrichtung beinhalten, um die maximale Last der elektrischen Aufladungsvorrichtung von der Batterie zu verbrauchen. Somit kann die elektrische Aufladungsvorrichtung Ladung aus der Batterie entnehmen, indem sie die maximale Last der elektrischen Aufladungsvorrichtung verbraucht. Anders ausgedrückt kann die Batterie die elektrische Aufladungsvorrichtung durch Entladen von Ladung an die elektrische Aufladungsvorrichtung mit Leistung versorgen.
Bei 356 kann die Routine 300 Schätzen und/oder Messen des Verdichtereinlassdrucks beinhalten. Der Verdichtereinlassdruck kann durch einen Sensor ausgegeben werden, der benachbart zu dem Verdichtereinlass angeordnet ist. Zum Beispiel kann der Verdichtereinlassdruck durch einen Drucksensor ausgegeben werden, der stromaufwärts eines Verdichters der elektrischen Aufladungsvorrichtung positioniert ist, wie etwa der Drucksensor 56 der 1.
Bei 358 kann die Routine 300 Bestimmen des Ladedrucks auf Grundlage des Verdichtereinlassdrucks und des maximalen Verdichterdruckverhältnisses beinhalten. Wie vorstehend beschrieben, kann, da ein gegebenes Verdichterdruckverhältnis das Verhältnis des Ladedrucks zum Verdichtereinlassdruck sein kann, der Ladedruck durch Multiplizieren des maximalen Verdichterdruckverhältnisses mit dem Verdichtereinlassdruck bestimmt werden.
Nach der Bestimmung des Ladedrucks bei 344 oder 358 kann die Routine 300 zu 360 weitergehen, um zu bestimmen, ob der Ladedruck höher als der Soll-Ladedruck ist. Wenn bestimmt wird, dass der Ladedruck höher als der Soll-Ladedruck ist, kann die Routine 300 zu 362 weitergehen, um den Ladedruck aktiv auf den Soll-Ladedruck zu verringern. Das Verringern des Ladedrucks kann das vollständige Öffnen des Turbinenumgehungsventils (z. B. der Turbine der elektrischen Aufladungsvorrichtung) beinhalten. In Beispielen, in denen die elektrische Aufladungsvorrichtung eine VNT beinhaltet, kann das Verringern des Ladedrucks Erhöhen eines Aspektverhältnisses der VNT auf ein maximales Aspektverhältnis durch beispielsweise vollständiges Öffnen der Leitschaufeln der VNT beinhalten. Wenn das Turbinenumgehungsventil und/oder die Leitschaufeln der VNT vollständig geöffnet sind, kann der Ladedruck auf den Soll-Ladedruck eingestellt werden, indem die Ansaugdrossel entsprechend eingestellt wird. Das Einstellen des Ladedrucks auf diese Weise kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors entsprechend einstellen, da das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors durch den Ansaugluftmassenstrom beeinflusst werden kann, der, wie vorstehend beschrieben, durch Einstellen des Ladedrucks geändert werden kann. In einigen Beispielen kann eine Ladedruckdifferenz zwischen dem Ladedruck und dem Soll-Ladedruck bestimmt werden. Die Ladedruckdifferenz kann ein überschüssiger Ladedruck sein, der opportunistisch eingesetzt werden kann, um einen Zündzeitpunkt zu verzögern, wodurch das Motordrehmoment eingestellt wird. Die Routine 300 kann dann enden.
Wenn bestimmt wird, dass der Ladedruck geringer als der Soll-Ladedruck ist, kann die Routine 300 zu 364 weitergehen, um den Ladedruck aktiv auf den Soll-Ladedruck zu erhöhen. Das Erhöhen des Ladedrucks kann das vollständige Öffnen der Ansaugdrossel beinhalten. Wenn die Ansaugdrossel vollständig geöffnet ist, kann der Ladedruck auf den Soll-Ladedruck eingestellt werden, indem das Turbinenumgehungsventil (z. B. der Turbine der elektrischen Aufladungsvorrichtung) entsprechend eingestellt wird. Ferner kann in Beispielen, in denen die elektrische Aufladungsvorrichtung eine VNT beinhaltet, der Ladedruck auf den Soll-Ladedruck eingestellt werden, indem ein Aspektverhältnis der VNT entsprechend eingestellt wird, zum Beispiel durch Einstellen der Leitschaufeln der VNT. Das Einstellen des Ladedrucks auf diese Weise kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors entsprechend einstellen, da das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors durch den Ansaugluftmassenstrom beeinflusst werden kann, der, wie vorstehend beschrieben, durch Einstellen des Ladedrucks geändert werden kann. Die Routine 300 kann dann enden.
Auf diese Weise kann eine Steuerroutine während eines Motorkaltstarts ausgeführt werden, um eine verfügbare Kapazität einer Batterie zu bestimmen, eine elektrische Maschine als Generator zu betreiben, um eine Motorlast mit einer elektrischen Last zu erhöhen, und als Reaktion darauf, dass die verfügbare Kapazität der Batterie geringer als ein Ladeschwellenwert ist, mindestens eines Teils der elektrischen Last mit einer elektrischen Aufladungsvorrichtung zu verbrauchen, während eine Menge an Ladedruck, die durch die elektrische Aufladungsvorrichtung erzeugt wird, eingestellt wird.
Unter Bezugnahme auf 5 ist eine Zeitachse 500 gezeigt, die einen ersten beispielhaften Betrieb einer elektrischen Maschine und einer elektrischen Aufladungsvorrichtung darstellt. In dem ersten beispielhaften Betrieb kann die elektrische Maschine als Generator betrieben werden, um eine Ladungserzeugung der elektrischen Maschine zu erzeugen, die vollständig in einer Batterie gespeichert werden kann. Der erste beispielhafte Betrieb kann eine Steuerroutine zum Betreiben einer elektrischen Maschine in einem Fahrzeug als Generator während eines Motorkaltstarts verwenden, wie etwa die Routine 300, wie vorstehend unter Bezugnahme auf 3A und 3B beschrieben.
Die Zeitachse 500 stellt einen Status der Steuerroutine (z. B. EIN oder AUS) für den ersten beispielhaften Betrieb bei der durchgehenden Kurve 501, die Ladungserzeugung der elektrischen Maschine bei der durchgehenden Kurve 511, eine Abgastemperatur bei der durchgehenden Kurve 521, einen SOC der Batterie bei der durchgehenden Kurve 531 und einen elektrischen Lastverbrauch der elektrischen Aufladungsvorrichtung bei der durchgehenden Kurve 541 dar. Zusätzlich stellt die gestrichelte Kurve 523 eine gewünschte Abgastemperatur dar, stellt die gestrichelte Kurve 533 eine Gesamtladekapazität der Batterie dar und stellt die gestrichelte Kurve 543 eine maximale elektrische Last dar, die durch die elektrische Aufladungsvorrichtung verbraucht werden kann. Alle Kurven sind im Zeitverlauf dargestellt (entlang einer Abszisse abgebildet, wobei die Zeit von links nach rechts von der Abszisse zunimmt). Ferner ist eine abhängige Variable, die durch jede Kurve dargestellt ist, entlang einer entsprechenden Ordinate abgebildet, wobei die abhängige Variable von unten nach oben der gegebenen Ordinate zunimmt (sofern nicht anders angegeben oder gezeigt).
Vor t1 ist das Fahrzeug nicht in Betrieb und der Motor ist abgeschaltet (z. B. mit einer Drehzahl von null, ohne dass eine Verbrennung erfolgt). Bei t1 wird als Reaktion auf eine Anforderung des Bedieners der Motor gestartet. Da der Motor länger als eine Schwellendauer vor t1 abgeschaltet war, wird bestimmt, dass es sich bei dem Motorstart bei t1 um einen Kaltstart des Motors handelt.
Zwischen t1 und t2 läuft der Kaltstart des Motors. Dabei nimmt die Abgastemperatur (Kurve 521) stetig zu. Bei t2 wird eine Anforderung zum Erhöhen der Motorlast an einer Steuerung empfangen und der Status der Steuerroutine (Kurve 501) wird von AUS auf EIN geschaltet, um die Motorlast zu erhöhen, indem die elektrische Maschine als Generator betrieben wird, um eine elektrische Last zu erzeugen, wobei die Ladungserzeugung der elektrischen Maschine (Kurve 511) der Batterie bereitgestellt wird. Zwischen t2 und t3 bleibt der Status der Steuerroutine auf EIN und die elektrische Maschine erzeugt weiterhin die elektrische Last. Die Steuerroutine kann bestimmen, dass die Batterie in der Lage ist, die gesamte Ladungserzeugung der elektrischen Maschine zu speichern (z. B. durch Schätzen der durch die elektrische Maschine zu erzeugenden Ladung und dann Bestimmen, ob eine verfügbare Ladekapazität der Batterie größer als diese Ladung ist), und somit nimmt der Batterie-SOC (Kurve 531) zu, wenn die Batterie Ladung annimmt. Infolge dessen, dass die elektrische Maschine als Generator arbeitet, wird die Motorlast wie angefordert erhöht und eine Rate, mit der die Abgastemperatur zunimmt, wird beschleunigt.
Bei t3 erreicht die Abgastemperatur (Kurve 521) die gewünschte Abgastemperatur (Kurve 523) und wird der Status der Steuerroutine (Kurve 501) von EIN auf AUS geschaltet. Wenn der Status der Steuerroutine auf AUS geschaltet ist, beginnt die Ladungserzeugung der elektrischen Maschine (Kurve 511) abzunehmen, bis die elektrische Maschine bei t4 aufhört, als Generator zu arbeiten. Ferner stoppt die Batterie bei t4 die Aufnahme der Ladungserzeugung der elektrischen Maschine von der elektrischen Maschine, und somit stabilisiert sich der Batterie-SOC (Kurve 531), wobei er die Gesamtladekapazität der Batterie (Kurve 533) nicht erreicht hat. Da der Batterie-SOC während des ersten beispielhaften Betriebs die Gesamtladekapazität der Batterie nicht erreicht, wird die elektrische Aufladungsvorrichtung nicht betrieben und verbraucht keinen Teil der elektrischen Last, und somit bleibt der Lastverbrauch der elektrischen Aufladungsvorrichtung (Kurve 541) bei null. Somit nähert sich der Lastverbrauch der elektrischen Aufladungsvorrichtung während des ersten beispielhaften Betriebs nicht dem maximalen Lastverbrauch der elektrischen Aufladungsvorrichtung (Kurve 543).
Bei t4 setzt das Fahrzeug den typischen Fahrzeugbetrieb fort, bis der Motor abgeschaltet wird.
Unter Bezugnahme auf 6 ist eine Zeitachse 600 gezeigt, die einen zweiten und dritten beispielhaften Betrieb einer elektrischen Maschine und einer elektrischen Aufladungsvorrichtung darstellt. In dem zweiten beispielhaften Betrieb kann die elektrische Maschine als Generator betrieben werden, um eine erste Ladungserzeugung der elektrischen Maschine zu erzeugen, die ausreicht, um eine gewünschte Erhöhung der Motorlast zu ermöglichen, um eine Abgastemperatur innerhalb einer gewünschten Dauer über einen Schwellenwert hinaus zu erhöhen. In dem dritten beispielhaften Betrieb kann die elektrische Maschine als Generator betrieben werden, um eine zweite Ladungserzeugung der elektrischen Maschine zu erzeugen, die ausreicht, um die gewünschte Erhöhung der Motorlast über die gewünschte Dauer zu ermöglichen. Jeder von dem zweiten beispielhaften Betrieb und dem dritten beispielhaften Betrieb kann eine Steuerroutine zum Betreiben einer elektrischen Maschine in einem Fahrzeug als Generator während eines Motorkaltstarts nutzen, wie etwa die Routine 300, wie vorstehend unter Bezugnahme auf 3A und 3B beschrieben.
Die Zeitachse 600 stellt einen ersten Status einer Steuerroutine (z. B. EIN oder AUS) bei der durchgehenden Kurve 601, einen zweiten Status einer Steuerroutine bei der langgestrichelten Kurve 602, die erste Ladungserzeugung der elektrischen Maschine bei der durchgehenden Kurve 611, die zweite Ladungserzeugung der elektrischen Maschine bei der langgestrichelten Kurve 612, eine erste Abgastemperatur bei der durchgehenden Kurve 621, eine zweite Abgastemperatur bei der langgestrichelten Kurve 622, einen ersten SOC einer Batterie bei der durchgehenden Kurve 631, einen zweiten SOC der Batterie bei der langgestrichelter Kurve 632, einen ersten elektrischen Lastverbrauch der elektrischen Aufladungsvorrichtung bei der durchgehenden Kurve 641, einen zweiten elektrischen Lastverbrauch der elektrischen Aufladungsvorrichtung bei der langgestrichelten Kurve 642, einen ersten Ladedruck bei der durchgehenden Kurve 651, einen zweiten Ladedruck bei der langgestrichelten Kurve 652, eine Turbinenumgehungsventilposition (z. B. im Bereich von vollständig geöffnet, als „offen“ bezeichnet, bis vollständig geschlossen, als „geschlossen“ bezeichnet) bei der durchgehenden Kurve 661 und eine Ansaugdrosselposition (z. B. im Bereich von vollständig geöffnet, als „offen“ bezeichnet, bis vollständig geschlossen, als „geschlossen“ bezeichnet) bei der durchgehenden Kurve 671 dar. Es versteht sich, dass die Kurven 601, 611, 621, 631, 641 und 651 für den zweiten beispielhaften Betrieb spezifisch sind und dass die Kurven 602, 612, 622, 632, 642 und 652 für den dritten beispielhaften Betrieb spezifisch sind. Zusätzlich stellt die kurzgestrichelte Kurve 623 eine gewünschte Abgastemperatur dar, stellt die kurzgestrichelte Kurve 633 eine Gesamtladekapazität der Batterie dar, stellt die kurzgestrichelte Kurve 643 eine maximale elektrische Last dar, die durch die elektrische Aufladungsvorrichtung verbraucht werden kann, und stellt die kurzgestrichelte Kurve 653 einen Ziel-Ladedruck dar. Alle Kurven sind im Zeitverlauf dargestellt (entlang einer Abszisse abgebildet, wobei die Zeit von links nach rechts von der Abszisse zunimmt). Ferner ist eine abhängige Variable, die durch jede Kurve dargestellt ist, entlang einer entsprechenden Ordinate abgebildet, wobei die abhängige Variable von unten nach oben der gegebenen Ordinate zunimmt (sofern nicht anders angegeben oder gezeigt). Der Einfachheit halber ist jeder von dem ersten beispielhaften Betrieb und dem dritten Betrieb entlang derselben Achse dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass der erste beispielhafte Betrieb und der dritte Betrieb nicht notwendigerweise gleichzeitig erfolgen.
Vor t5 ist das Fahrzeug nicht in Betrieb und der Motor ist abgeschaltet (z. B. mit einer Drehzahl von null, ohne dass eine Verbrennung erfolgt). Bei t5 wird als Reaktion auf eine Anforderung des Bedieners der Motor gestartet. Da der Motor länger als eine Schwellendauer vor t5 abgeschaltet war, wird bestimmt, dass es sich bei dem Motorstart bei t5 um einen Kaltstart des Motors handelt.
Zwischen t5 und t6 läuft der Kaltstart des Motors. Dabei nimmt die Abgastemperatur (z.B. Kurve 621) stetig zu. Ferner liegt der Ladedruck (z.B. Kurve 651) ungefähr bei Atmosphärendruck, da die elektrische Aufladungsvorrichtung zwischen t5 und t6 nicht aktiv ist. Zusätzlich ist der erste Batterie-SOC (Kurve 631) beim Motorkaltstart geringer als der zweite Batterie-SOC (Kurve 632) (das heißt, der Batterie-SOC ist beim Motorkaltstart im zweiten beispielhaften Betrieb geringer als im dritten beispielhaften Betrieb).
Bei t6 wird eine Anforderung zum Erhöhen der Motorlast an einer Steuerung empfangen und der Status der Steuerroutine (z. B. Kurve 601) wird von AUS auf EIN geschaltet, um die Motorlast zu erhöhen, indem die elektrische Maschine als Generator betrieben wird, um eine elektrische Last zu erzeugen, wobei im zweiten bzw. dritten beispielhaften Betrieb die erste Ladungserzeugung der elektrischen Maschine (Kurve 611) der Batterie bereitgestellt wird und die zweite Ladungserzeugung der elektrischen Maschine (Kurve 612) der Batterie bereitgestellt wird. Zwischen t6 und t7 bleibt der Status der Steuerroutine auf EIN und die elektrische Maschine erzeugt weiterhin die elektrische Last für jeden von dem zweiten und dritten beispielhaften Betrieb. Dabei speichert die Batterie die erste und zweite Ladungserzeugung der elektrischen Maschine, und der erste Batterie-SOC (Kurve 631) und der zweite Batterie-SOC (Kurve 632) nehmen jeweils zu. Infolge dessen, dass die elektrische Maschine als Generator arbeitet, wird die Motorlast in jedem von dem zweiten und dritten beispielhaften Betrieb erhöht und eine Rate, mit der die Abgastemperatur zunimmt (z. B. Kurve 621), wird beschleunigt.
Bei t7 liegt jeder von dem ersten Batterie-SOC (Kurve 631) und dem zweiten Batterie-SOC (Kurve 632) innerhalb einer Schwellenmenge der Gesamtladekapazität der Batterie (Kurve 633) als Ergebnis davon, dass die Batterie jeweils die erste Ladungserzeugung der elektrischen Maschine (Kurve 611) und die zweite Ladungserzeugung der elektrischen Maschine (Kurve 612) annimmt, und somit beginnt die Batterie, einen Teil der gespeicherten Ladung zu entladen, um die elektrische Aufladungsvorrichtung mit Leistung zu versorgen. Somit nimmt sowohl der erste elektrische Lastverbrauch (Kurve 641) als auch der zweite elektrische Lastverbrauch (Kurve 642) der elektrischen Aufladungsvorrichtung zu und der erste Ladedruck (Kurve 651) und der zweite Ladedruck (Kurve 652) nehmen jeweils zu.
Da jedoch der zweite Batterie-SOC (Kurve 632) höher ist als der erste Batterie-SOC (Kurve 631), wenn der Motorkaltstart beginnt (bei t5), ist die elektrische Aufladungsvorrichtung nicht in der Lage, ausreichend überschüssige elektrische Last zu verbrauchen. Das heißt, im dritten beispielhaften Betrieb erreicht der zweite Lastverbrauch der elektrischen Aufladungsvorrichtung (Kurv 642) den maximalen Lastverbrauch der elektrischen Aufladungsvorrichtung (Kurve 643). Dies begrenzt die zweite Ladungserzeugung der elektrischen Maschine (Kurve 612) unter einen optimalen Wert [z. B. die erste Ladungserzeugung der elektrischen Maschine (Kurve 611)], und somit kann die Erhöhung der Motorlast nicht innerhalb einer gewünschten Dauer erreicht werden. Infolgedessen nimmt die zweite Abgastemperatur (Kurve 622) mit einer geringeren Rate zu und somit erreicht die zweite Abgastemperatur die gewünschte Abgastemperatur (Kurve 623) während einer durch die Zeitachse 600 dargestellten Zeit nicht (jedoch kann die zweite Abgastemperatur die gewünschte Abgastemperatur zu einem späteren Zeitpunkt erreichen, der nicht auf der Zeitachse 600 gezeigt ist).
Im Gegensatz dazu bleibt der erste Lastverbrauch der elektrischen Aufladungsvorrichtung (Kurve 641) im zweiten beispielhaften Betrieb zwischen t7 und t9 unter dem maximalen Lastverbrauch der elektrischen Aufladungsvorrichtung (Kurve 643) und somit bleibt der erste Batterie-SOC (Kurve 631) unter der Gesamtladekapazität der Batterie (Kurve 633).
Ferner haben jeder von dem ersten elektrischen Lastverbrauch der elektrischen Aufladungsvorrichtung (Kurve 641) und dem zweiten elektrischen Lastverbrauch der elektrischen Aufladungsvorrichtung (Kurve 642) jeweils den ersten Ladedruck (Kurve 651) und den zweiten Ladedruck (Kurve 652) über den Soll-Ladedruck (Kurve 653) erhöht. In dem zweiten beispielhaften Betrieb öffnet sich das Turbinenumgehungsventil (Kurve 661) und wird die Ansaugdrossel eingestellt (Kurve 671), um den ersten Ladedruck auf den Soll-Ladedruck zu verringern. In dem dritten beispielhaften Betrieb wird der zweite Ladedruck verwendet, um den Zündzeitpunkt zu verzögern, und wird somit nicht aktiv auf den Soll-Ladedruck eingestellt.
Bei t9 erreicht die erste Abgastemperatur (Kurve 621) im zweiten beispielhaften Betrieb die gewünschte Abgastemperatur (Kurve 623) und der Status der ersten Steuerroutine (Kurve 601) wird von EIN auf AUS geschaltet. Wenn der Status der ersten Steuerroutine auf AUS geschaltet ist, beginnt die erste Ladungserzeugung der elektrischen Maschine (Kurve 611) abzunehmen, bis die elektrische Maschine zwischen t9 und t10 aufhört, als Generator zu arbeiten. Ferner stoppt die Batterie die Aufnahme der ersten Ladungserzeugung der elektrischen Maschine von der elektrischen Maschine und stoppt das Entladen in die elektrische Aufladungsvorrichtung, und somit stabilisiert sich der erste Batterie-SOC (Kurve 631), wobei er die Gesamtladekapazität der Batterie (Kurve 633) nicht erreicht hat. Bei t10 wird bestimmt, dass der erste Ladedruck (Kurve 651) nahe genug am Soll-Ladedruck liegt (Kurve 653), und somit wird das Turbinenumgehungsventil vollständig geschlossen (Kurve 661) und wird die Ansaugdrossel vollständig geöffnet (Kurve 671). Bei t10 setzt das Fahrzeug den typischen Fahrzeugbetrieb fort, bis der Motor abgeschaltet wird.
Im Gegensatz dazu bleibt der zweite Status der Steuerroutine (Kurve 602) im dritten beispielhaften Betrieb über t10 hinaus und über die durch die Zeitachse 600 dargestellt Zeit hinaus auf EIN, da die zweite Abgastemperatur (Kurve 622) die gewünschte Abgastemperatur noch nicht erreicht hat. Dementsprechend verbraucht die elektrische Aufladungsvorrichtung weiterhin eine elektrische Last (z. B. Kurve 642) und wird der Ladedruck wird weiterhin erzeugt (z. B. Kurve 652).
Unter Bezugnahme auf 7 ist eine Zeitachse 700 gezeigt, die einen vierten und fünften beispielhaften Betrieb einer elektrischen Maschine und einer elektrischen Aufladungsvorrichtung darstellt. In dem vierten beispielhaften Betrieb kann die elektrische Maschine als Generator betrieben werden, um eine erste Ladungserzeugung der elektrischen Maschine zu erzeugen, die ausreicht, um eine gewünschte Erhöhung der Motorlast zu ermöglichen, um eine Abgastemperatur innerhalb einer gewünschten Dauer über einen Schwellenwert hinaus zu erhöhen. In dem fünften beispielhaften Betrieb kann die elektrische Maschine als Generator betrieben werden, um eine zweite Ladungserzeugung der elektrischen Maschine zu erzeugen, die ausreicht, um eine gewünschte Erhöhung der Motorlast zu ermöglichen, um eine Abgastemperatur innerhalb einer gewünschten Dauer über einen Schwellenwert hinaus zu erhöhen, wobei die zweite Ladungserzeugung der elektrischen Maschine geringer als die erste Ladungserzeugung der elektrischen Maschine ist. Jeder von dem vierten beispielhaften Betrieb und dem fünften beispielhaften Betrieb kann eine Steuerroutine zum Betreiben einer elektrischen Maschine in einem Fahrzeug als Generator während eines Motorkaltstarts verwenden, wie etwa die Routine 300, wie vorstehend unter Bezugnahme auf 3A und 3B beschrieben.
Die Zeitachse 700 stellt einen Status einer Steuerroutine (z. B. EIN oder AUS) bei der durchgehenden Kurve 701, die erste Ladungserzeugung der elektrischen Maschine bei der durchgehenden Kurve 711, die zweite Ladungserzeugung der elektrischen Maschine bei der langgestrichelten Kurve 712, eine erste Abgastemperatur bei der durchgehenden Kurve 721, eine zweite Abgastemperatur bei der langgestrichelten Kurve 722, einen ersten SOC einer Batterie bei der durchgehenden Kurve 731, einen zweiten SOC der Batterie bei der langgestrichelter Kurve 732, einen ersten elektrischen Lastverbrauch der elektrischen Aufladungsvorrichtung bei der durchgehenden Kurve 741, einen zweiten elektrischen Lastverbrauch der elektrischen Aufladungsvorrichtung bei der langgestrichelten Kurve 742, einen ersten Ladedruck bei der durchgehenden Kurve 751, einen zweiten Ladedruck bei der langgestrichelten Kurve 752, eine erste Turbinenumgehungsventilposition (z. B. im Bereich von vollständig geöffnet, als „offen“ bezeichnet, bis vollständig geschlossen, als „geschlossen“ bezeichnet) bei der durchgehenden Kurve 761, eine zweite Turbinenumgehungsventilposition (z. B. im Bereich von vollständig geöffnet, als „offen“ bezeichnet, bis vollständig geschlossen, als „geschlossen“ bezeichnet) bei der langestrichelten Kurve 762, eine erste Ansaugdrosselposition (z. B. im Bereich von vollständig geöffnet, als „offen“ bezeichnet, bis vollständig geschlossen, als „geschlossen“ bezeichnet) bei der durchgehenden Kurve 771 und eine zweite Ansaugdrosselposition bei der langestrichelten Kurve 772 dar. Es versteht sich, dass die Kurven 711, 721, 731, 741, 751, 761 und 771 für den vierten beispielhaften Betrieb spezifisch sind und dass die Kurven 712, 722, 732, 742, 752, 762 und 772 für den fünften beispielhaften Betrieb spezifisch sind. Zusätzlich stellt die kurzgestrichelte Kurve 723 eine gewünschte Abgastemperatur dar, stellt die kurzgestrichelte Kurve 733 eine Gesamtladekapazität der Batterie dar, stellt die kurzgestrichelte Kurve 743 eine maximale elektrische Last dar, die durch die elektrische Aufladungsvorrichtung verbraucht werden kann, und stellt die kurzgestrichelte Kurve 753 einen Soll-Ladedruck dar. Alle Kurven sind im Zeitverlauf dargestellt (entlang einer Abszisse abgebildet, wobei die Zeit von links nach rechts von der Abszisse zunimmt). Ferner ist eine abhängige Variable, die durch jede Kurve dargestellt ist, entlang einer entsprechenden Ordinate abgebildet, wobei die abhängige Variable von unten nach oben der gegebenen Ordinate zunimmt (sofern nicht anders angegeben oder gezeigt). Der Einfachheit halber ist jeder von dem vierten beispielhaften Betrieb und dem fünften Betrieb entlang derselben Achse dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass der vierte beispielhafte Betrieb und der fünfte Betrieb nicht notwendigerweise gleichzeitig erfolgen.
Vor t11 ist das Fahrzeug nicht in Betrieb und der Motor ist abgeschaltet (z. B. mit einer Drehzahl von null, ohne dass eine Verbrennung erfolgt). Bei t11 wird als Reaktion auf eine Anforderung des Bedieners der Motor gestartet. Da der Motor länger als eine Schwellendauer vor t11 abgeschaltet war, wird bestimmt, dass es sich bei dem Motorstart bei t11 um einen Kaltstart des Motors handelt.
Zwischen t11 und t12 läuft der Kaltstart des Motors. Dabei nimmt sowohl die erste Abgastemperatur (Kurve 721) als auch die zweite Abgastemperatur (Kurve 722) in dem vierten bzw. fünften beispielhaften Diagnosevorgang stetig zu. Die erste Abgastemperatur ist beim Motorkaltstart geringer als die zweite Abgastemperatur (das heißt, die Abgastemperatur ist beim Motorkaltstart im vierten beispielhaften Betrieb geringer als im fünften beispielhaften Betrieb). Ferner liegt der Ladedruck (z. B. Kurve 751) ungefähr bei Atmosphärendruck, da die elektrische Aufladungsvorrichtung zwischen t11 und t12 nicht aktiv ist. Zusätzlich ist der erste Batterie-SOC (Kurve 731) beim Motorkaltstart geringer als der zweite Batterie-SOC (Kurve 732) (das heißt, der Batterie-SOC ist beim Motorkaltstart im vierten beispielhaften Betrieb geringer als im fünften beispielhaften Betrieb).
Bei t12 wird eine Anforderung zum Erhöhen der Motorlast an einer Steuerung empfangen und der Status der Steuerroutine (Kurve 701) wird von AUS auf EIN geschaltet, um die Motorlast zu erhöhen, indem die elektrische Maschine als Generator betrieben wird, um eine elektrische Last zu erzeugen, wobei im vierten bzw. fünften beispielhaften Betrieb die erste Ladungserzeugung der elektrischen Maschine (Kurve 711) der Batterie bereitgestellt wird und die zweite Ladungserzeugung der elektrischen Maschine (Kurve 712) der Batterie bereitgestellt wird. Zwischen t12 und t13 bleibt der Status der Steuerroutine auf EIN und die elektrische Maschine erzeugt weiterhin die elektrische Last für jeden von dem vierten und fünften beispielhaften Betrieb. Dabei speichert die Batterie die erste und zweite Ladungserzeugung der elektrischen Maschine, und der erste Batterie-SOC (Kurve 731) und der zweite Batterie-SOC (Kurve 732) nehmen jeweils zu. Infolge dessen, dass die elektrische Maschine als Generator arbeitet, wird die Motorlast in jedem von dem vierten und fünften beispielhaften Betrieb erhöht und eine Rate, mit der die Abgastemperatur zunimmt, wird beschleunigt. Da die zweite Abgastemperatur bei t12 höher als die erste Abgastemperatur ist, ist die zweite Ladungserzeugung der elektrischen Maschine entsprechend geringer als die erste Ladungserzeugung der elektrischen Maschine. Dies liegt daran, dass eine kleinere elektrische Last benötigt wird, um die Motorlast ausreichend zu erhöhen, um die zweite Abgastemperatur auf die gewünschte Abgastemperatur (Kurve 723) zu erhöhen, als für die erste Ab gastem peratur.
Bei t13 liegt jeder von dem ersten Batterie-SOC (Kurve 731) und dem zweiten Batterie-SOC (Kurve 732) innerhalb einer Schwellenmenge der Gesamtladekapazität der Batterie (Kurve 733) als Ergebnis davon, dass die Batterie jeweils die erste Ladungserzeugung der elektrischen Maschine (Kurve 711) und die zweite Ladungserzeugung der elektrischen Maschine (Kurve 712) annimmt, und somit beginnt die Batterie, einen Teil der gespeicherten Ladung zu entladen, um die elektrische Aufladungsvorrichtung mit Leistung zu versorgen. Somit nimmt sowohl der erste elektrische Lastverbrauch (Kurve 741) als auch der zweite elektrische Lastverbrauch (Kurve 742) der elektrischen Aufladungsvorrichtung zu und der erste Ladedruck (Kurve 751) und der zweite Ladedruck (Kurve 752) nehmen jeweils zu. Da jedoch der erste Lastverbrauch der elektrischen Aufladungsvorrichtung höher als der zweite Lastverbrauch der elektrischen Aufladungsvorrichtung ist, nimmt der erste Ladedruck entsprechend mit einer höheren Rate zu als der zweite Ladedruck.
Zwischen t13 und t15 bleibt jeder von dem ersten Lastverbrauch der elektrischen Aufladungsvorrichtung (Kurve 741) und dem zweiten Lastverbrauch der elektrischen Aufladungsvorrichtung unter dem maximalen Lastverbrauch der elektrischen Aufladungsvorrichtung (Kurve 743), und somit bleibt jeder von dem ersten Batterie-SOC (Kurve 731) und dem zweiten Batterie-SOC (Kurve 732) entsprechend unter der Gesamtladekapazität der Batterie (Kurve 733). In dem vierten beispielhaften Betrieb öffnet sich das Turbinenumgehungsventil (Kurve 761) und wird die Ansaugdrossel eingestellt ( Kurve 771), um den ersten Ladedruck auf den Soll-Ladedruck zu verringern, da der erste Lastverbrauch der elektrischen Aufladungsvorrichtung den ersten Ladedruck (Kurve 751) über den Ziel-Ladedruck (Kurve 753) erhöht hat. In dem fünften beispielhaften Betrieb bleibt die Ansaugdrossel offen (Kurve 772) und wird das Turbinenumgehungsventil eingestellt (Kurve 762), um den zweiten Ladedruck auf den Soll-Ladedruck zu erhöhen, da der zweite Lastverbrauch der elektrischen Aufladungsvorrichtung den zweiten Ladedruck (Kurve 752) nicht über den Ziel-Ladedruck erhöht hat.
Bei t15 erreicht jede von der ersten Abgastemperatur (Kurve 721) und der zweiten Abgastemperatur (Kurve 722) die gewünschte Abgastemperatur (Kurve 723), und der Status der ersten Steuerroutine (Kurve 701) wird von EIN auf AUS geschaltet. Wenn der Status der Steuerroutine auf AUS geschaltet ist, beginnt jede von der ersten Ladungserzeugung der elektrischen Maschine (Kurve 711) und der zewiten Ladungserzeugung der elektrischen Maschine (Kurve 712) abzunehmen, bis die elektrische Maschine zwischen t15 und t16 aufhört, als Generator zu arbeiten. Ferner stoppt die Batterie die Aufnahme jeder der ersten Ladungserzeugung der elektrischen Maschine und der zweiten Ladungserzeugung der elektrischen Maschine von der elektrischen Maschine und stoppt das Entladen in die elektrische Aufladungsvorrichtung, und somit stabilisiert sich der Batterie-SOC (Kurve 731), wobei er die Gesamtladekapazität der Batterie (Kurve 733) nicht erreicht hat.
Bei t16 wird bestimmt, dass jeder von dem ersten Ladedruck (Kurve 751) und dem zweiten Ladedruck (Kurve 752) nahe genug am Soll-Ladedruck liegt (Kurve 753), und somit wird das Turbinenumgehungsventil vollständig geschlossen (z. B. Kurve 761) und wird die Ansaugdrossel vollständig geöffnet (z. B. Kurve 771). Nach t16 setzt das Fahrzeug den typischen Fahrzeugbetrieb fort, bis der Motor abgeschaltet wird.
Auf diese Weise kann eine in einem Fahrzeug angeordnete elektrische Maschine als Generator fungieren, um eine Motorlast während eines Motorkaltstarts zu erhöhen und dadurch eine Abgastemperatur zu erhöhen. Die elektrische Maschine kann ferner einer Batterie Ladung bereitstellen. In einigen Beispielen kann ein SOC der Batterie jedoch zu hoch sein, um ein weiteres Laden zu ermöglichen. Somit kann eine elektrische Aufladungsvorrichtung Ladung aus der Batterie entnehmen, was es der Batterie ermöglicht, weiterhin Ladung von der elektrischen Maschine zu speichern. Somit besteht ein technischer Effekt der elektrischen Aufladungsvorrichtung, die Ladung aus der Batterie entnimmt, darin, dass die Motorlast erhöht werden kann (wodurch entsprechend die Abgastemperatur erhöht wird), selbst in Fällen, in denen bestimmt wird, dass der SOC der Batterie zu hoch ist, um mindestens einen Teil der Ladung von der elektrischen Maschine anzunehmen. Ferner kann, da die elektrische Aufladungsvorrichtung durch die Batterie mit Leistung versorgt werden kann, ein Ladedruck erzeugt werden. Der Ladedruck kann so reguliert werden, dass ein Soll-Ladedruck erreicht wird, der die Erhöhung der Motorlast kompensieren kann. In einigen Beispielen kann überschüssiger Ladedruck (z. B. Ladedruck über dem Soll-Ladedruck) verwendet werden, um den Zündzeitpunkt zu verzögern. Der technische Effekt des Erreichens des Soll-Ladedrucks und/oder des Verzögerns des Zündzeitpunkts besteht darin, dass Emissionen während des Motorkaltstarts beibehalten oder reduziert werden können.
Ein Beispiel für ein Verfahrens umfasst Empfangen einer Anforderung zum Erhöhen einer Motorlast während eines Motorkaltstarts, Bestimmen einer verfügbaren Kapazität einer Batterie, Betreiben einer elektrischen Maschine als Generator zum Erhöhen der Motorlast mit einer ersten elektrischen Last, und als Reaktion darauf, dass die verfügbare Kapazität der Batterie unter einem Ladeschwellenwert liegt, Laden der Batterie mit der ersten elektrischen Last, während ein erhöhter Ladedruck mit einer elektrischen Aufladungsvorrichtung erzeugt wird, indem die elektrische Aufladungsvorrichtung über die Batterie mit Leistung versorgt wird, und Koordinieren einer Menge des erhöhten Ladedrucks, um die erste elektrische Last zu kompensieren. Ein erstes Beispiel des Verfahrens umfasst ferner als Reaktion darauf, dass die verfügbare Kapazität der Batterie größer als der oder gleich dem Ladeschwellenwert ist, Laden der Batterie mit der ersten elektrischen Last, ohne die elektrische Aufladungsvorrichtung zu betreiben. Ein zweites Beispiel des Verfahrens, das optional das erste Beispiel des Verfahrens beinhaltet, umfasst ferner Bestimmen einer oder mehrerer Motorbetriebsbedingungen, wobei die eine oder mehreren Motorbetriebsbedingungen eine Abgastemperatur, eine Motordrehzahl und die Motorlast umfassen, und Bestimmen, ob der Motorkaltstart durch die eine oder mehreren Motorbetriebsbedingungen angegeben ist. Ein drittes Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder mehrere von dem ersten und zweiten Beispiel des Verfahrens beinhaltet, umfasst ferner Schätzen einer Ladung, die der Batterie durch die erste elektrische Last bereitgestellt werden soll, und Bestimmen des Ladeschwellenwerts auf Grundlage der Ladung. Ein viertes Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder mehrere von dem ersten bis dritten Beispiel des Verfahrens beinhaltet, beinhaltet ferner, dass das Versorgen der elektrischen Aufladungsvorrichtung mit Leistung über die Batterie Bestimmen einer zweiten elektrischen Last, die durch die elektrische Aufladungsvorrichtung verbraucht werden soll, auf Grundlage der ersten elektrischen Last, der verfügbaren Kapazität der Batterie und eines Wirkungsgrad des Umwandelns der ersten elektrischen Last in die zweite elektrische Last und Versorgen der elektrischen Aufladungsvorrichtung mit Leistung durch Verbrauchen der zweiten elektrischen Last beinhaltet, wobei die zweite elektrische Last durch die Batterie bereitgestellt wird. Ein fünftes Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder mehrere von dem ersten bis vierten Beispiel des Verfahrens beinhaltet, ferner umfassend Koordinieren des Betrags des erhöhten Ladedrucks, um eines oder mehrere von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors und einem Motordrehmoment einzustellen.
Ein Beispiel für ein System zum Erhöhen einer Motorlast eines Motors umfasst eine elektrische Maschine, die dazu konfiguriert ist, als Generator für den Motor zu arbeiten, eine Batterie, die an die elektrische Maschine gekoppelt ist, wobei die Batterie dazu konfiguriert ist, durch die elektrische Maschine erzeugte Ladung anzunehmen, eine elektrische Aufladungsvorrichtung, die an die Batterie gekoppelt ist, wobei die elektrische Aufladungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, Ladung aus der Batterie zu entnehmen, eine Steuerung, die Anweisungen in nicht-transitorischem Speicher speichert, wobei die Anweisungen durch einen Prozessor ausführbar sind, um während eines Kaltstarts des Motors eine verfügbare Kapazität der Batterie und eine erste Ladung, die durch die elektrische Maschine erzeugt werden soll, zu bestimmen, und als Reaktion darauf, dass die verfügbare Kapazität der Batterie geringer als die erste Ladung ist, die Motorlast um einen ersten Betrag durch Betreiben der elektrischen Maschine zu erhöhen, die erste Ladung mit der elektrischen Maschine zu erzeugen, die Batterie mit der ersten Ladung zu laden, während die elektrische Aufladungsvorrichtung eine zweite Ladung aus der Batterie entnimmt, sodass eine Ladedruck durch die elektrische Aufladungsvorrichtung erzeugt wird, wobei die zweite Ladung geringer als die erste Ladung ist, und den Ladedruck einzustellen, um den ersten Betrag der Motorlast zu kompensieren. Ein erstes Beispiel des Systems beinhaltet ferner, dass die Anweisungen ausführbar sind, um als Reaktion darauf, dass die verfügbare Kapazität der Batterie größer als die oder gleich der ersten Ladung ist, die Motorlast durch Betreiben der elektrischen Maschine um einen zweiten Betrag zu erhöhen, wobei der zweite Betrag größer als oder gleich dem ersten Betrag ist, die erste Ladung mit der elektrischen Maschine zu erzeugen und die Batterie mit der ersten Ladung zu laden. Ein zweites Beispiel des Systems, das optional das erste Beispiel des Systems beinhaltet, wobei der erste Betrag der Motorlast ausgewählt ist, um eine Abgastemperatur um einen vorbestimmten Betrag zu erhöhen. Ein drittes Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere von dem ersten und zweiten Beispiel des Systems beinhaltet, beinhaltet ferner, dass die Anweisungen ausführbar sind, um als Reaktion darauf, dass die verfügbare Kapazität der Batterie geringer als die erste Ladung ist, eine gewünschte elektrische Last, die durch die elektrische Aufladungsvorrichtung zu verbrauchen ist, auf Grundlage des ersten Betrags der Motorlast zu bestimmen, und die zweite Ladung auf Grundlage der gewünschten elektrischen Last, die durch die elektrische Aufladungsvorrichtung zu verbrauchen ist, zu bestimmen. Ein viertes Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere von dem ersten bis dritten Beispiel des Systems beinhaltet, beinhaltet ferner, dass die Anweisungen ausführbar sind, um als Reaktion darauf, dass die verfügbare Kapazität der Batterie geringer als die erste Ladung ist, eine maximale elektrische Last, die durch die elektrische Aufladungsvorrichtung verbraucht werden kann, zu bestimmen, und zu bestimmen, ob die gewünschte elektrische Last, die durch die elektrische Aufladungsvorrichtung zu verbrauchen ist, geringer als die maximale elektrische Last ist, die durch die elektrische Aufladungsvorrichtung verbraucht werden kann. Ein fünftes Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere von dem ersten bis vierten Beispiel des Systems beinhaltet, beinhaltet ferner, dass die Anweisungen ausführbar sind, um als Reaktion darauf, dass die gewünschte elektrische Last geringer oder gleich der maximalen elektrischen Last ist, die elektrische Aufladungsvorrichtung so zu betreiben, dass die gewünschte elektrische Last durch die elektrische Aufladungsvorrichtung verbraucht wird. Ein sechstes Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere von dem ersten bis fünften Beispiel des Systems beinhaltet, beinhaltet ferner, dass die Anweisungen ausführbar sind, um als Reaktion darauf, dass die gewünschte elektrische Last größer als die maximale elektrische Last ist, die elektrische Aufladungsvorrichtung so zu betreiben, dass die maximale elektrische Last durch die elektrische Aufladungsvorrichtung verbraucht wird. Ein siebtes Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere von dem ersten bis sechsten Beispiel des Systems beinhaltet, beinhaltet ferner, dass das Einstellen des Ladedrucks zum Kompensieren des ersten Betrags der Motorlast Ändern eines Ansaugluftmassenstroms beinhaltet.
Ein Beispiel für ein Verfahren für einen Motorkaltstart umfasst Betreiben einer elektrischen Maschine, um eine Motorlast zu erhöhen, sodass eine Ladung durch die elektrische Maschine erzeugt wird, Laden einer Batterie mit der erzeugten Ladung, während eine elektrische Aufladungsvorrichtung über die Batterie so mit Leistung versorgt wird, dass ein Ladedruck erzeugt wird, Bestimmen eines Soll-Ladedrucks und Einstellen des erzeugten Ladedrucks, damit er mit dem Soll-Ladedruck übereinstimmt. Ein erstes Beispiel des Verfahrens beinhaltet ferner, dass der erzeugte Ladedruck höher als der Soll-Ladedruck ist und das Einstellen des erzeugten Ladedrucks, um mit dem Soll-Ladedruck übereinzustimmen, Einstellen einer Ansaugdrossel beinhaltet. Ein zweites Beispiel des Verfahrens, das optional das erste Beispiel des Verfahrens beinhaltet, beinhaltet ferner, dass das Einstellen des erzeugten Ladedrucks, um mit dem Soll-Ladedruck übereinzustimmen, ferner vollständiges Öffnen eines Umgehungsventils einer Turbine der elektrischen Aufladungsvorrichtung und Erhöhen eines Aspektverhältnisses einer Turbine mit variabler Düse der elektrischen Aufladungsvorrichtung auf ein maximales Aspektverhältnis beinhaltet. Ein drittes Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder mehrere von dem ersten und zweiten Beispiel des Verfahrens beinhaltet, beinhaltet ferner, dass der erzeugte Ladedruck geringer als der Soll-Ladedruck ist und dass das Einstellen des erzeugten Ladedrucks, um mit dem Soll-Ladedruck übereinzustimmen, Einstellen eines Umgehungsventils einer Turbine der elektrischen Aufladungsvorrichtung und Einstellen eines Aspektverhältnisses einer Turbine mit variabler Düse der elektrischen Aufladungsvorrichtung beinhaltet. Ein viertes Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder mehrere von dem ersten bis dritten Beispiel des Verfahrens beinhaltet, beinhaltet ferner, dass das Einstellen des erzeugten Ladedrucks, um mit dem Soll-Ladedruck übereinzustimmen, ferner vollständiges Öffnen einer Ansaugdrossel beinhaltet. Ein fünftes Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder mehrere von dem ersten bis vierten Beispiel des Verfahrens beinhaltet, umfasst ferner als Reaktion darauf, dass der erzeugte Ladedruck höher als der Soll-Ladedruck ist, Bestimmen einer Ladedruckdifferenz auf Grundlage des erzeugten Ladedrucks und des Soll-Ladedrucks und Verzögern eines Zündzeitpunkts auf Grundlage der Ladedruckdifferenz.
Es ist zu beachten, dass die in dieser Schrift eingeschlossenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die in dieser Schrift offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nichttransitorischem Speicher gespeichert und durch das Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und anderer Motorhardware ausgeführt werden. Die in dieser Schrift 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 erreichen, sondern wird zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Ein(e) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen kann bzw. können in Abhängigkeit von der bestimmten verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in nichttransitorischen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem einzuprogrammieren 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 Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technik auf V6-, 14-, I6-, V12-, 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 sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die in dieser Schrift offenbart sind.
Wie in dieser Schrift verwendet, wird der Ausdruck „ungefähr“ so ausgelegt, dass er plus oder minus fünf Prozent des jeweiligen 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 sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente beinhalten und 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. Solche Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren Empfangen einer Anforderung zum Erhöhen einer Motorlast während eines Motorkaltstarts; Bestimmen einer verfügbaren Kapazität einer Batterie; Betreiben einer elektrischen Maschine als Generator zum Erhöhen der Motorlast mit einer ersten elektrischen Last; und als Reaktion darauf, dass die verfügbare Kapazität der Batterie unter einem Ladeschwellenwert liegt, Laden der Batterie mit der ersten elektrischen Last, während ein erhöhter Ladedruck mit einer elektrischen Aufladungsvorrichtung erzeugt wird, indem die elektrische Aufladungsvorrichtung über die Batterie mit Leistung versorgt wird, und Koordinieren eines Betrags des erhöhten Ladedrucks, um die erste elektrische Last zu kompensieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner durch Laden der Batterie mit der ersten elektrischen Last, ohne die elektrische Aufladungsvorrichtung zu betreiben, als Reaktion darauf, dass die verfügbare Kapazität der Batterie größer als der oder gleich dem Ladeschwellenwert ist, gekennzeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner gekennzeichnet durch Bestimmen einer oder mehrerer Motorbetriebsbedingungen, wobei die eine oder mehreren Motorbetriebsbedingungen eine Abgastemperatur, eine Motordrehzahl und die Motorlast umfassen; und Bestimmen, ob der Motorkaltstart durch die eine oder mehreren Motorbetriebsbedingungen angegeben ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch Schätzen einer Ladung, die der Batterie durch die erste elektrische Last bereitgestellt werden soll; und Bestimmen des Ladeschwellenwerts auf Grundlage der Ladung.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Versorgen der elektrischen Aufladungsvorrichtung mit Leistung über die Batterie: Bestimmen einer zweiten elektrischen Last, die durch die elektrische Aufladungsvorrichtung verbraucht werden soll, auf Grundlage der ersten elektrischen Last, der verfügbaren Kapazität der Batterie und eines Wirkungsgrad des Umwandelns der ersten elektrischen Last in die zweite elektrische Last; und Versorgen der elektrischen Aufladungsvorrichtung mit Leistung durch Verbrauchen der zweiten elektrischen Last, wobei die zweite elektrische Last durch die Batterie bereitgestellt wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch Koordinieren des Betrags des erhöhten Ladedrucks, um eines oder mehrere von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors und einem Motordrehmoment einzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System zum Erhöhen einer Motorlast eines Motors bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine elektrische Maschine, die dazu konfiguriert ist, als Generator für den Motor zu arbeiten; eine Batterie, die an die elektrische Maschine gekoppelt ist, wobei die Batterie dazu konfiguriert ist, durch die elektrische Maschine erzeugte Ladung anzunehmen; eine elektrische Aufladungsvorrichtung, die an die Batterie gekoppelt ist, wobei die elektrische Aufladungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, Ladung aus der Batterie zu entnehmen; eine Steuerung, die Anweisungen in nicht-transitorischem Speicher speichert, wobei die Anweisungen durch einen Prozessor ausführbar sind, um: während eines Kaltstarts des Motors eine verfügbare Kapazität der Batterie und eine erste Ladung, die durch die elektrische Maschine erzeugt werden soll, zu bestimmen, und als Reaktion darauf, dass die verfügbare Kapazität der Batterie geringer als die erste Ladung ist, die Motorlast um einen ersten Betrag durch Betreiben der elektrischen Maschine zu erhöhen, die erste Ladung mit der elektrischen Maschine zu erzeugen, die Batterie mit der ersten Ladung zu laden, während die elektrische Aufladungsvorrichtung eine zweite Ladung aus der Batterie entnimmt, sodass eine Ladedruck durch die elektrische Aufladungsvorrichtung erzeugt wird, wobei die zweite Ladung geringer als die erste Ladung ist, und den Ladedruck einzustellen, um die erste Menge der Motorlast zu kompensieren.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Anweisungen ausführbar, um als Reaktion darauf, dass die verfügbare Kapazität der Batterie größer als die oder gleich der ersten Ladung ist, die Motorlast durch Betreiben der elektrischen Maschine um einen zweiten Betrag zu erhöhen, wobei zweiten Betrag größer als oder gleich dem ersten Betrag ist, die erste Ladung mit der elektrischen Maschine zu erzeugen und die Batterie mit der ersten Ladung zu laden.
Gemäß einer Ausführungsform wird der erste Betrag der Motorlast ausgewählt, um eine Abgastemperatur um einen vorbestimmten Betrag zu erhöhen.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Anweisungen ausführbar, um als Reaktion darauf, dass die verfügbare Kapazität der Batterie geringer als die erste Ladung ist, eine gewünschte elektrische Last, die durch die elektrische Aufladungsvorrichtung zu verbrauchen ist, auf Grundlage des ersten Betrags der Motorlast zu bestimmen, und die zweite Ladung auf Grundlage der gewünschten elektrischen Last, die durch die elektrische Aufladungsvorrichtung zu verbrauchen ist, zu bestimmen.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Anweisungen ausführbar, um als Reaktion darauf, dass die verfügbare Kapazität der Batterie geringer als die erste Ladung ist, eine maximale elektrische Last, die durch die elektrische Aufladungsvorrichtung verbraucht werden kann, zu bestimmen, und zu bestimmen, ob die gewünschte elektrische Last, die durch die elektrische Aufladungsvorrichtung zu verbrauchen ist, geringer als die maximale elektrische Last ist, die durch die elektrische Aufladungsvorrichtung verbraucht werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Anweisungen ausführbar, um als Reaktion darauf, dass die gewünschte elektrische Last geringer oder gleich der maximalen elektrischen Last ist, die elektrische Aufladungsvorrichtung so zu betreiben, dass die gewünschte elektrische Last durch die elektrische Aufladungsvorrichtung verbraucht wird.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Anweisungen ausführbar, um als Reaktion darauf, dass die gewünschte elektrische Last größer als die maximale elektrische Last ist, die elektrische Aufladungsvorrichtung so zu betreiben, dass die maximale elektrische Last durch die elektrische Aufladungsvorrichtung verbraucht wird.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Einstellen des Ladedrucks zum Kompensieren des ersten Betrags der Motorlast Ändern eines Ansaugluftmassenstroms.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren für einen Motorkaltstart Betreiben einer elektrischen Maschine, um eine Motorlast zu erhöhen, sodass eine Ladung durch die elektrische Maschine erzeugt wird; Laden einer Batterie mit der erzeugten Ladung, während eine elektrische Aufladungsvorrichtung über die Batterie so mit Leistung versorgt wird, dass ein Ladedruck erzeugt wird; Bestimmen eines Soll-Ladedrucks; und Einstellen des erzeugten Ladedrucks, damit er mit dem Soll-Ladedruck übereinstimmt.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erzeugte Ladedruck höher als der Soll-Ladedruck und beinhaltet das Einstellen des erzeugten Ladedrucks, um mit dem Soll-Ladedruck übereinzustimmen, Einstellen einer Ansaugdrossel.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Einstellen des erzeugten Ladedrucks, um mit dem Soll-Ladedruck übereinzustimmen, ferner vollständiges Öffnen eines Umgehungsventils einer Turbine der elektrischen Aufladungsvorrichtung; und Erhöhen eines Aspektverhältnisses einer Turbine mit variabler Düse der elektrischen Aufladungsvorrichtung auf ein maximales Aspektverhältnis.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erzeugte Ladedruck geringer als der Soll-Ladedruck und beinhaltet das Einstellen des erzeugten Ladedrucks, um mit dem Soll-Ladedruck übereinzustimmen, Einstellen eines Umgehungsventils einer Turbine der elektrischen Aufladungsvorrichtung; und Einstellen eines Aspektverhältnisses einer Turbine mit variabler Düse der elektrischen Aufladungsvorrichtung beinhaltet.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Einstellen des erzeugten Ladedrucks, um mit dem Soll-Ladedruck übereinzustimmen, ferner vollständiges Öffnen einer Ansaugdrossel.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner als Reaktion darauf, dass der erzeugte Ladedruck höher als der Soll-Ladedruck ist, gekennzeichnet durch Bestimmen einer Ladedruckdifferenz auf Grundlage des erzeugten Ladedrucks und des Soll-Ladedrucks; und Verzögern eines Zündzeitpunkts auf Grundlage der Ladedruckdifferenz.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6657315 [0003]

Claims

Verfahren, umfassend: Empfangen einer Anforderung zum Erhöhen einer Motorlast während eines Motorkaltstarts; Bestimmen einer verfügbaren Kapazität einer Batterie; Betreiben einer elektrischen Maschine als Generator, um die Motorlast mit einer ersten elektrischen Last zu erhöhen; und als Reaktion darauf, dass die verfügbare Kapazität der Batterie geringer als ein Ladungsschwellenwert ist: Laden der Batterie mit der ersten elektrischen Last, während ein erhöhter Ladedruck mit einer elektrischen Aufladungsvorrichtung erzeugt wird, indem die elektrische Aufladungsvorrichtung über die Batterie mit Leistung versorgt wird, und Koordinieren des erhöhten Ladedrucks, um die erste elektrische Last zu kompensieren.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: als Reaktion darauf, dass die verfügbare Kapazität der Batterie größer als der oder gleich dem Ladeschwellenwert ist, Laden der Batterie mit der ersten elektrischen Last, ohne die elektrische Aufladungsvorrichtung zu betreiben.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bestimmen einer oder mehrerer Motorbetriebsbedingungen, wobei die eine oder mehreren Motorbetriebsbedingungen eine Abgastemperatur, eine Motordrehzahl und die Motorlast umfassen; und Bestimmen, ob ein Motorkaltstart durch die eine oder mehreren Motorbetriebsbedingungen angegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Schätzen einer Ladung, die der Batterie durch die erste elektrische Last bereitzustellen ist, und Bestimmen des Ladeschwellenwerts auf Grundlage der Ladung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Versorgen der elektrischen Aufladungsvorrichtung mit Leistung über die Batterie Folgendes beinhaltet: Bestimmen einer zweiten elektrischen Last, die durch die elektrische Aufladungsvorrichtung zu verbrauchen ist, auf Grundlage der ersten elektrischen Last, der verfügbaren Kapazität der Batterie und einem Wirkungsgrad des Umwandelns der ersten elektrischen Last in die zweite elektrische Last; und Versorgen der elektrischen Aufladungsvorrichtung mit Leistung, indem die zweite elektrische Last verbraucht wird, wobei die zweite elektrische Last durch die Batterie bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Koordinieren des erhöhten Ladedrucks, um die erste elektrische Last zu kompensieren, Folgendes beinhaltet: Bestimmen eines Soll-Ladedrucks, der die erste elektrische Last kompensiert; und Koordinieren des erhöhten Ladedrucks, damit er mit dem Soll-Ladedruck übereinstimmt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei: der erhöhte Ladedruck höher als der Soll-Ladedruck ist, und das Koordinieren des erhöhten Ladedrucks, damit er mit dem Soll-Ladedruck übereinstimmt, Folgendes beinhaltet: Einstellen einer Ansaugdrossel; vollständiges Öffnen eines Umgehungsventils einer Turbine der elektrischen Aufladungsvorrichtung; und Erhöhen eines Aspektverhältnisses einer Turbine mit variabler Düse der elektrischen Aufladungsvorrichtung auf ein maximales Aspektverhältnis.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei: der erhöhte Ladedruck geringer als der Soll-Ladedruck ist, und das Koordinieren des erhöhten Ladedrucks, damit er mit dem Soll-Ladedruck übereinstimmt, Folgendes beinhaltet: vollständiges Öffnen einer Ansaugdrossel; Einstellen eines Umgehungsventils einer Turbine der elektrischen Aufladungsvorrichtung; und Einstellen eines Aspektverhältnisses einer Turbine mit variabler Düse der elektrischen Aufladungsvorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend als Reaktion darauf, dass der erhöhte Ladedruck höher als der Soll-Ladedruck ist: Bestimmen einer Ladedruckdifferenz auf Grundlage des erhöhten Ladedrucks und des Soll-Ladedrucks; und Verzögern eines Zündzeitpunkts auf Grundlage der Ladedruckdifferenz.
System zum Erhöhen einer Motorlast eines Motors, wobei das System Folgendes umfasst: eine elektrische Maschine, die dazu konfiguriert ist, als Generator für den Motor zu arbeiten; eine Batterie, die an die elektrische Maschine gekoppelt ist, wobei die Batterie dazu konfiguriert ist, durch die elektrische Maschine erzeugte Ladung anzunehmen; eine elektrische Aufladungsvorrichtung, die an die Batterie gekoppelt ist, wobei die elektrische Aufladungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, Ladung aus der Batterie zu entnehmen; eine Steuerung, die Anweisungen in nicht-transitorischem Speicher speichert, wobei die Anweisungen durch einen Prozessor ausführbar sind, um während eines Kaltstarts des Motors: eine verfügbare Kapazität der Batterie und eine durch die elektrische Maschine zu erzeugende erste Ladung zu bestimmen; und als Reaktion darauf, dass die verfügbare Kapazität der Batterie geringer als die erste Ladung ist: die Motorlast durch Betreiben der elektrischen Maschine um einen ersten Betrag zu erhöhen, die erste Ladung mit der elektrischen Maschine zu erzeugen, die Batterie mit der ersten Ladung aufzuladen, während die elektrische Aufladungsvorrichtung eine zweite Ladung aus der Batterie entnimmt, sodass ein Ladedruck durch die elektrische Aufladungsvorrichtung erzeugt wird, wobei die zweite Ladung geringer als die erste Ladung ist, und den Ladedruck einzustellen, um den ersten Betrag der Motorlast zu kompensieren.
System nach Anspruch 10, wobei die Anweisungen als Reaktion darauf, dass die verfügbare Kapazität der Batterie größer als die oder gleich der ersten Ladung ist, ausführbar sind, um: die Motorlast um einen zweiten Betrag durch Betreiben der elektrischen Maschine zu erhöhen, wobei der zweite Betrag größer als der erste oder gleich dem ersten Betrag ist, die erste Ladung mit der elektrischen Maschine zu erzeugen, und die Batterie mit der ersten Ladung zu laden.
System nach Anspruch 10, wobei der erste Betrag der Motorlast ausgewählt ist, um eine Abgastemperatur um einen vorbestimmten Betrag zu erhöhen.
System nach Anspruch 10, wobei die Anweisungen als Reaktion darauf, dass die verfügbare Kapazität der Batterie geringer als die erste Ladung ist, ausführbar sind, um: eine gewünschte elektrische Last, die durch die elektrische Aufladungsvorrichtung zu verbrauchen ist, auf Grundlage des ersten Betrags der Motorlast zu bestimmen, und die zweite Ladung auf Grundlage der gewünschten elektrischen Last, die durch die elektrische Aufladungsvorrichtung zu verbrauchen ist, zu bestimmen.
System nach Anspruch 13, wobei die Anweisungen als Reaktion darauf, dass die verfügbare Kapazität der Batterie geringer als die erste Ladung ist, ausführbar sind, um: eine maximale elektrische Last zu bestimmen, die durch die elektrische Aufladungsvorrichtung verbraucht werden kann, als Reaktion darauf, dass die gewünschte elektrische Last geringer als die oder gleich der maximalen elektrischen Last ist, die elektrische Aufladungsvorrichtung so zu betreiben, dass die gewünschte elektrische Last durch die elektrische Aufladungsvorrichtung verbraucht wird, und als Reaktion darauf, dass die gewünschte elektrische Last größer als die maximale elektrische Last ist, die elektrische Aufladungsvorrichtung so zu betreiben, dass die maximale elektrische Last durch die elektrische Aufladungsvorrichtung verbraucht wird.
System nach Anspruch 10, wobei das Einstellen des Ladedrucks zum Kompensieren des ersten Betrags der Motorlast Ändern eines Ansaugluftmassenstroms beinhaltet.