DE102021107248A1

DE102021107248A1 - Verfahren und system zum starten einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102021107248A1
Application number: DE102021107248.4A
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Allen Doering; Kevin Ray RUYBAL; Jason Meyer; Mark Steven Yamazaki; Rajit Johri; Ming Lang Kuang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2020-03-25
Filing date: 2021-03-23
Publication date: 2021-09-30
Also published as: CN113442900A; US20210300316A1; US11345326B2

Abstract

Diese Offenbarung stellt Verfahren und ein System zum Starten einer Brennkraftmaschine bereit. Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, das automatisch gestoppt und gestartet werden kann, beschrieben. In einem Beispiel beinhaltet das Verfahren das Starten eines Motors über eine Arbeitstaktverbrennung als Reaktion auf eine Anforderung, den Motor umgehend zu starten. Zusätzlich beinhaltet das Verfahren das Einstellen einer Position eines Kompressionsentlastungsventils als Reaktion auf eine vorhergesagte Dringlichkeit eines Motorstarts.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Beschreibung betrifft Verfahren und ein System zum Starten einer Brennkraftmaschine. Die Verfahren und Systeme stellen eine sich dynamisch ändernde Drehmomentreserve für eine elektrische Maschine bereit, die zum Starten der Brennkraftmaschine verwendet wird.
Allgemeiner Stand der Technik
Ein Fahrzeug kann eine Brennkraftmaschine und eine oder mehrere elektrische Maschinen beinhalten, die einem Antriebsstrang Drehmoment bereitstellen können. Die eine oder mehreren elektrischen Maschinen können zum Bereitstellen von Antriebskraft zum Antreiben des Fahrzeugs ausgelegt sein. Zusätzlich können die eine oder die mehreren elektrischen Maschinen aufgefordert werden, den Motor von Zeit zu Zeit zu starten, nachdem der Motor automatisch gestoppt oder über eine spezielle Anforderung gestoppt wurde, die über einen menschlichen Fahrer gestellt wird. Da die eine oder mehreren elektrischen Maschinen über begrenzte Ausgabedrehmomentkapazität verfügen, kann es wünschenswert sein, eine Möglichkeit zum Verwalten von Drehmoment elektrischer Maschinen bereitzustellen, um zu gewährleisten, dass die elektrische Maschine eine Drehmomentkapazität zum Starten des Motors aufweist, wenn sich der Motor in einem gestoppten Zustand befindet.
Kurzdarstellung
Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, das automatisch gestoppt und gestartet werden kann, beschrieben. In einem Beispiel beinhaltet das Verfahren das Starten eines Motors über eine Arbeitstaktverbrennung als Reaktion auf eine Anforderung, den Motor umgehend zu starten. Zusätzlich umfasst das Verfahren das Einstellen einer Position eines Kompressionsentlastungsventils als Reaktion auf eine vorhergesagte Dringlichkeit eines Motorstarts.
Es sollte sich verstehen, dass die vorstehende 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. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführte Nachteile beseitigen.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine;
2 zeigt eine schematische Darstellung einer/s beispielhaften Antriebsstrangs oder Kraftübertragung eines Fahrzeugs, das die in 1 gezeigte Brennkraftmaschine beinhaltet;
3 zeigt eine beispielhafte Fahrzeugbetriebssequenz gemäß den Verfahren aus den 4 und 5;
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Bestimmen einer Drehmomentreserve zum Starten des Motors; und
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Starten eines Motors.

Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Beschreibung betrifft das Starten einer Brennkraftmaschine über eine elektrische Maschine. Der Motor kann gemäß einem Dringlichkeitsniveau für den Motorstart automatisch gestartet werden, der anhand von Fahrzeugbetriebsbedingungen bestimmt wird. Für Motorstarts mit geringer Dringlichkeit kann der Motor derart gestartet werden, dass die Energie zum Starten des Motors im Vergleich zu Motorstarts reduziert werden kann, die als Starts mit mittlerer oder hoher Dringlichkeit bestimmt werden. Für Motorstarts mit hoher Dringlichkeit kann die maximale Drehmomentkapazität der elektrischen Maschine und des Motors angefordert werden, sodass das Fahrerbedarfsdrehmoment rechtzeitig erfüllt werden kann. Der Motor und der Antriebsstrang können von der in den 1 und 2 dargestellten Art sein. Der Antriebsstrang kann gemäß den Verfahren aus den 4 und 5, wie in der Sequenz aus 3 dargestellt, betrieben werden, um das Fahrerbedarfsdrehmoment bereitzustellen, während ein Dringlichkeitsniveau des Motorstarts erfüllt wird. In 4 ist ein Verfahren zum Erzeugen einer sich dynamisch ändernden Drehmomentreserve der elektrischen Maschine zum Bestimmen, wann ein Motor gestartet werden soll, gezeigt. In 5 ist ein Verfahren zum Anwenden der sich dynamisch ändernden Drehmomentreserve der elektrischen Maschine zum Starten eines Motors gezeigt.
Ein Fahrzeug kann eine Brennkraftmaschine und eine oder mehrere elektrische Maschinen beinhalten, die einem Antriebsstrang Drehmoment bereitstellen können. Eine der elektrischen Maschinen kann ein im Antriebsstrang integrierter Startergenerator (integrated starter/generator - ISG) sein, der über eine Antriebsstrangtrennkupplung selektiv an den Motor gekoppelt ist. Der ISG kann dem Antriebsstrang Drehmoment bereitstellen, um das Fahrzeug zu beschleunigen. Alternativ kann der ISG als Generator betrieben werden, um die Fahrzeugbatterie unter Verwendung von Leistung zu laden, die über den Motor oder die Trägheit des Fahrzeugs bereitgestellt wird. Wenn der Motor über teilweises Schließen der Antriebsstrangtrennkupplung gestartet wird, kann der ISG dem Motor auch ein Drehmoment bereitstellen. Wenn der ISG zum Starten des Motors verwendet wird und die ISG-Drehmomentabgabe bereits in der Nähe der Drehmomentkapazität des ISG liegt, dann kann der zum Antreiben des Fahrzeugs verwendete Drehmomentbetrag beim Neustart des Motors reduziert werden. Die Reduzierung des Antriebsdrehmoments kann für Fahrzeuginsassen spürbar und unangenehm sein. Wenn umgekehrt ein Motorstart über den ISG angefordert wird, sodass nur ein kleiner Betrag der Drehmomentkapazität des ISG zum Starten des Motors und zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet wird, kann die Fahrzeugeffizienz reduziert werden.
Die Erfinder hierin haben die vorstehend erwähnten Probleme erkannt und ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs entwickelt, das Folgendes umfasst: dynamisches Einstellen einer Drehmomentreserve einer elektrischen Maschine für den Motorstart gemäß einer Motorstoppposition und eines aufgrund des Drehmoments und der Arbeit, die durch Verbrennung in Zylindern erzeugt werden, die anfänglich bei Arbeits- und Verdichtungstakten in einem Motor positioniert sind, erwarteten Betrags an Reduzierung des erforderlichen Anlassdrehmoments; und Starten des Motors über die elektrische Maschine als Reaktion darauf, dass das Fahrerbedarfsdrehmoment gleich oder größer als ein verfügbares Drehmoment der elektrischen Maschine minus der Drehmomentreserve der elektrischen Maschine ist.
Durch dynamisches Einstellen einer Drehmomentreserve einer elektrischen Maschine, die zum Starten des Motors angewandt werden kann, kann es möglich sein, einen größeren Teil eines verfügbaren Drehmomentbetrags der elektrischen Maschine zu nutzen, was die Energieeffizienz des Fahrzeugs verbessert. Darüber hinaus kann das dynamische Einstellen der Drehmomentreserve der elektrischen Maschine dazu beitragen, dass der Antriebsstrang über ausreichend Drehmoment verfügt, um das Fahrerbedarfsdrehmoment beim Anlassen des Motors zu erfüllen.
Die vorliegende Beschreibung kann mehrere Vorteile bereitstellen. Insbesondere kann der Ansatz dazu beitragen, sicherzustellen, dass eine elektrische Maschine über ausreichend Drehmoment verfügt, um ein Fahrerbedarfsdrehmoment zu erfüllen und einen Motor zu starten. Ferner kann der Ansatz die Effizienz des Antriebsstrangs verbessern, indem ein größerer Teil der Drehmomentkapazität einer elektrischen Maschine verwendet wird. Überdies kann der Ansatz einen Betrag an elektrischer Energie reduzieren, der zum Starten eines Motors verbraucht wird.
Die vorstehenden Vorteile sowie andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung erschließen sich ohne Weiteres aus der folgenden detaillierten Beschreibung, wenn diese für sich oder in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird.
Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Brennkraftmaschine 10, die eine Vielzahl von Zylindern umfasst, von denen ein Zylinder in 1 gezeigt ist, durch eine elektronische Motorsteuerung 12 gesteuert. Der Motor 10 besteht aus einem Zylinderkopf 35 und einem Block 33, die eine Brennkammer 30 und Zylinderwände 32 beinhalten. Ein Kolben 36 ist darin positioniert und bewegt sich über eine Verbindung mit einer Kurbelwelle 40 hin und her. Ein Schwungrad 97 und ein Hohlrad 99 sind an die Kurbelwelle 40 gekoppelt. Ein Anlasser 96 (z. B. eine elektrische Niederspannungsmaschine (mit weniger als 20 Volt betrieben)) beinhaltet eine Ritzelwelle 98 und ein Ritzel 95. Die Ritzelwelle 98 kann das Ritzel 95 selektiv vorantreiben, damit es das Hohlrad 99 in Eingriff nimmt. Der Anlasser 96 kann direkt in dem vorderen Teil des Motors oder dem hinteren Teil des Motors montiert sein. In einigen Beispielen kann der Anlasser 96 der Kurbelwelle 40 über einen Riemen oder eine Kette selektiv Drehmoment zuführen. In einem Beispiel befindet sich der Anlasser 96 in einem Grundzustand, wenn er nicht in Eingriff mit der Motorkurbelwelle steht.
Der Darstellung nach kommuniziert die Brennkammer 30 über ein entsprechendes Einlasstellerventil 52 und Auslasstellerventil 54 mit einem Ansaugkrümmer 44 und einem Abgaskrümmer 48. Jedes Einlass- und Auslassventil kann durch einen Einlassnocken 51 und einen Auslassnocken 53 betrieben werden. Die Position des Einlassnockens 51 kann durch einen Einlassnockensensor 55 bestimmt werden. Die Position des Auslassnockens 53 kann durch einen Auslassnockensensor 57 bestimmt werden. Ein Hubbetrag und/oder eine Phase oder Position des Einlassventils 52 kann über eine Ventileinstellvorrichtung 59 relativ zu einer Position der Kurbelwelle 40 eingestellt werden. Ein Hubbetrag und/oder eine Phase oder Position des Auslassventils 54 kann über eine Ventileinstellvorrichtung 58 relativ zu einer Position der Kurbelwelle 40 eingestellt werden. Die Ventileinstellvorrichtungen 58 und 59 können elektromechanische Vorrichtungen, hydraulische Vorrichtungen oder mechanische Vorrichtungen sein. Die Steuerung 12 kann die Verdichtung im Zylinder 30 über das Öffnen des Kompressionsentlastungsventils 79 während des Motorstarts reduzieren, um das Motoranlassdrehmoment zu reduzieren.
Der Motor 10 beinhaltet ein Kurbelgehäuse 39, in dem die Kurbelwelle 40 untergebracht ist. Eine Ölwanne 37 kann eine untere Begrenzung des Kurbelgehäuses 39 bilden und der Motorblock 33 und der Kolben 36 können eine obere Begrenzung des Kurbelgehäuses 39 bilden. Das Kurbelgehäuse 39 kann ein Kurbelgehäuseentlüftungsventil (nicht gezeigt) beinhalten, das Gase über den Ansaugkrümmer 44 in die Brennkammer 30 entlüften kann. Eine Temperatur des Öls im Kurbelgehäuse 39 kann über einen Temperatursensor 38 erfasst werden.
Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 ist der Darstellung nach derart positioniert, dass Kraftstoff direkt in den Zylinder 30 eingespritzt wird, was dem Fachmann als Direkteinspritzung bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 gibt proportional zur Impulsbreite der Steuerung 12 flüssigen Kraftstoff ab. Der Kraftstoff wird durch ein Kraftstoffsystem (nicht gezeigt), das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler (nicht gezeigt) beinhaltet, an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 abgegeben. In einem Beispiel kann ein zweistufiges Hochdruckkraftstoffsystem verwendet werden, um höhere Kraftstoffdrücke zu erzeugen.
Zusätzlich dazu steht der Ansaugkrümmer 44 der Darstellung nach mit einem Turboladerverdichter 162 und einem Motorlufteinlass 42 in Verbindung. In anderen Beispielen kann der Verdichter 162 ein Kompressorverdichter sein. Eine Welle 161 koppelt eine Turboladerturbine 164 mechanisch an den Turboladerverdichter 162. Eine optionale elektronische Drossel 62 stellt eine Position einer Drosselklappe 64 ein, um einen Luftstrom von dem Verdichter 162 zu dem Ansaugkrümmer 44 zu steuern. Der Druck in einer Aufladekammer 45 kann als ein Drosseleinlassdruck bezeichnet werden, da sich der Einlass der Drossel 62 innerhalb der Aufladekammer 45 befindet. Der Drosselauslass befindet sich in dem Ansaugkrümmer 44. In einigen Beispielen können die Drossel 62 und die Drosselklappe 64 zwischen dem Einlassventil 52 und dem Ansaugkrümmer 44 positioniert sein, sodass die Drossel 62 eine Einlasskanaldrossel ist. Ein Verdichterrückführventil 47 kann selektiv in eine Vielzahl von Positionen zwischen vollständig offen und vollständig geschlossen eingestellt werden. Ein Wastegate 163 kann über die Steuerung 12 eingestellt werden, um zu ermöglichen, dass Abgase die Turbine 164 selektiv umgehen, um die Drehzahl des Verdichters 162 zu steuern. Ein Luftfilter 43 reinigt Luft, die in den Motorlufteinlass 42 eintritt.
Ein verteilerloses Zündsystem 88 stellt der Brennkammer 30 als Reaktion auf die Steuerung 12 über eine Zündkerze 92 einen Zündfunken bereit. Der Darstellung nach ist eine Breitbandlambda-Sonde (Universal Exhaust Gas Oxygen Sensor - UEGO-Sonde) 126 stromaufwärts eines Katalysators 70 an den Abgaskrümmer 48 gekoppelt. Alternativ dazu kann die UEGO-Sonde 126 durch eine binäre Lambdasonde ersetzt werden.
Der Katalysator 70 kann in einem Beispiel mehrere Katalysatorbausteine beinhalten. In einem weiteren Beispiel können mehrere Emissionsbegrenzungsvorrichtungen, jeweils mit mehreren Bausteinen, verwendet werden. Bei dem Katalysator 70 kann es sich in einem Beispiel um einen Dreiwegekatalysator handeln.
Die Steuerung 12 ist in 1 als herkömmlicher Mikrocomputer dargestellt, der Folgendes beinhaltet: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104, einen Festwertspeicher 106 (z. B. dauerhaften Speicher), Direktzugriffsspeicher 108, Keep-Alive-Speicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Die Steuerung 12 empfängt der Darstellung nach verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren zusätzlich zu den oben erörterten Signalen, einschließlich: Zylinderkopftemperatur von einem mit dem Zylinderkopf 35 gekoppelten Temperatursensor 112; eines Positionssensors 134, der an ein Fahrpedal 130 zum Erfassen einer durch einen menschlichen Fuß 132 ausgeübten Kraft gekoppelt ist; eines Positionssensors 154, der an ein Bremspedal 150 zum Erfassen von durch einen Fuß 152 ausgeübter Kraft gekoppelt ist, einer Messung des Motorkrümmerdrucks (manifold pressure - MAP) von einem an den Ansaugkrümmer 44 gekoppelten Drucksensor 122; eines Motorpositionssensors von einem Halleffektsensor 118, der die Position der Kurbelwelle 40 erfasst; einer Messung einer Luftmasse, die in den Motor von einem Sensor 120 eintritt; und einer Messung der Drosselklappenposition von einem Sensor 68. Der Luftdruck kann ebenfalls zum Verarbeiten durch die Steuerung 12 erfasst werden (Sensor nicht dargestellt). In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Motorpositionssensor 118 eine vorher festgelegte Anzahl gleichmäßig beabstandeter Impulse bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle, anhand derer die Motordrehzahl (RPM) bestimmen werden kann.
Während des Betriebs durchläuft jeder Zylinder innerhalb des Motors 10 typischerweise einen Viertaktzyklus: der Zyklus beinhaltet den Ansaugtakt, den Verdichtungstakt, den Arbeitstakt und den Ausstoßtakt. Während des Ansaugtakts schließt sich im Allgemeinen das Auslassventil 54 und das Einlassventil 52 öffnet sich. Luft wird über den Ansaugkrümmer 44 in die Brennkammer 30 eingebracht und der Kolben 36 bewegt sich zum Boden des Zylinders, um das Volumen innerhalb der Brennkammer 30 zu erhöhen. Die Position, an der sich der Kolben 36 nahe dem Boden des Zylinders und am Ende seines Takts befindet (z. B. wenn die Brennkammer 30 ihr größtes Volumen aufweist), wird vom Fachmann typischerweise als unterer Totpunkt (UT) bezeichnet.
Während des Verdichtungstakts sind das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich in Richtung des Zylinderkopfes, um so die Luft in der Brennkammer 30 zu verdichten. Der Punkt, an dem sich der Kolben 36 am Ende seines Takts und dem Zylinderkopf am nächsten befindet (z. B. wenn die Brennkammer 30 ihr geringstes Volumen aufweist), wird vom Fachmann typischerweise als oberer Totpunkt (OT) bezeichnet. In einem nachfolgend als Einspritzung bezeichneten Prozess wird Kraftstoff in die Brennkammer eingebracht. In einem nachfolgend als Zündung bezeichneten Prozess wird der eingespritzte Kraftstoff durch bekannte Zündmittel wie etwa eine Zündkerze 92 entzündet, was zur Verbrennung führt.
Während des Arbeitstakts drücken die sich ausdehnenden Gase den Kolben 36 zurück zum UT. Die Kurbelwelle 40 wandelt die Kolbenbewegung in ein Drehmoment der Drehwelle um. Schließlich öffnet sich während des Ausstoßtakts das Auslassventil 54, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch an den Abgaskrümmer 48 freizugeben, und der Kolben kehrt zum OT zurück. Es ist zu beachten, dass Vorstehendes lediglich als Beispiel dargestellt ist und dass die Zeitpunkte für das Öffnen und/oder Schließen des Einlass- und Auslassventils variieren können, wie etwa, um eine positive oder negative Ventilüberschneidung, ein spätes Schließen des Einlassventils oder verschiedene andere Beispiele bereitzustellen.
2 ist ein Blockdiagramm eines Fahrzeugs 225, das eine Kraftübertragung oder einen Antriebsstrang 200 beinhaltet. Die Kraftübertragung aus 2 beinhaltet den in 1 gezeigten Motor 10. Es ist gezeigt, dass die Kraftübertragung 200 eine Fahrzeugsystemsteuerung 255, eine Motorsteuerung 12, eine Steuerung 252 einer elektrischen Maschine, eine Getriebesteuerung 254, eine Steuerung 253 einer Energiespeichervorrichtung und eine Bremssteuerung 250 beinhaltet. Die Steuerungen können über ein Controller Area Network (CAN) 299 kommunizieren. Jede der Steuerungen kann anderen Steuerungen Informationen bereitstellen, wie etwa Leistungsausgabebeschränkungen (z. B. nicht zu überschreitende Leistungsausgabe der Vorrichtung oder Komponente, die gesteuert wird), Leistungseingangsbeschränkungen (z. B. nicht zu überschreitender Leistungseingang der Vorrichtung oder Komponente, die gesteuert wird), Leistungsausgabe der Vorrichtung, die gesteuert wird, Sensor- und Aktordaten, Diagnoseinformationen (z. B. Informationen in Bezug auf ein beeinträchtigtes Getriebe, Informationen in Bezug auf einen beeinträchtigten Motor, Informationen in Bezug auf eine beeinträchtigte elektrische Maschine, Informationen in Bezug auf beeinträchtigte Bremsen). Ferner kann die Fahrzeugsystemsteuerung 255 der Motorsteuerung 12, der Steuerung 252 für die elektrische Maschine, der Getriebesteuerung 254 und der Bremssteuerung 250 Befehle bereitstellen, um Fahrereingabeanforderungen und andere Anforderungen, die auf Fahrzeugbetriebsbedingungen beruhen, zu erfüllen.
Zum Beispiel kann die Fahrzeugsystemsteuerung 255 als Reaktion darauf, dass ein Fahrer ein Fahrpedal freigibt, sowie auf die Fahrzeuggeschwindigkeit eine gewünschte Radleistung oder ein Radleistungsniveau anfordern, um eine gewünschte Rate der Fahrzeugverzögerung bereitzustellen. Die angeforderte gewünschte Radleistung kann dadurch bereitgestellt werden, dass die Fahrzeugsystemsteuerung 255 eine erste Bremsleistung von der Steuerung 252 der elektrischen Maschine und eine zweite Bremsleistung von der Motorsteuerung 212 anfordert, wobei die erste und die zweite Leistung eine gewünschte Antriebsstrangbremsleistung an Fahrzeugrädern 216 bereitstellen. Die Fahrzeugsystemsteuerung 255 kann zudem eine Reibungsbremsleistung über die Bremssteuerung 250 anfordern. Die Bremsleistungen können als negative Leistungen bezeichnet werden, da sie den Antriebsstrang und die Raddrehung verlangsamen. Positive Leistung kann die Kraftübertragung und die Raddrehung beibehalten oder beschleunigen.
Die Fahrzeugsteuerung 255 und/oder Motorsteuerung 12 kann/können auch Eingaben von der Mensch-Maschine-Schnittstelle 256 und Verkehrsbedingungen (z. B. Verkehrssignalstatus, Entfernung zu Objekten usw.) von Sensoren 257 (z. B. Kameras, LIDAR, RADAR usw.) empfangen. In einem Beispiel kann die Mensch-Maschine-Schnittstelle 256 eine Berührungseingabe-Anzeigetafel sein. Alternativ kann die Mensch-Maschine-Schnittstelle 256 ein Schlüsselschalter oder eine andere bekannte Art von Mensch-Maschine-Schnittstelle sein. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 256 kann Anforderungen von einem Benutzer empfangen. Beispielsweise kann ein Benutzer über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 256 einen Motorstopp oder -start anfordern. Ferner kann ein Benutzer das Unterbinden der Bewegung der Räder 216 außer Kraft setzen, wenn der externe Verbraucher 297 von elektrischer Leistung an das Fahrzeug 255 gekoppelt ist. Überdies kann die Mensch-Maschine-Schnittstelle 256 Statusnachrichten und Motordaten anzeigen, die von der Steuerung 255 empfangen werden können.
In anderen Beispielen kann die Aufteilung des Steuerns von Kraftübertragungsvorrichtungen anders aufgeteilt sein, als in 2 gezeigt ist. Zum Beispiel kann eine einzelne Steuerung an die Stelle der Fahrzeugsystemsteuerung 255, der Motorsteuerung 12, der Steuerung 252 für die elektrische Maschine, der Getriebesteuerung 254 und der Bremssteuerung 250 treten. Alternativ können die Fahrzeugsystemsteuerung 255 und die Motorsteuerung 12 eine einzelne Einheit sein, wohingegen die Steuerung 252 der elektrischen Maschine, die Getriebesteuerung 254 und die Bremssteuerung 250 eigenständige Steuerungen sind.
In diesem Beispiel kann die Kraftübertragung 200 durch den Motor 10 und die elektrische Maschine 240 mit Leistung versorgt werden. In anderen Beispielen kann der Motor 10 weggelassen werden. Der Motor 10 kann mit einem Motorstartsystem, das in 1 gezeigt ist, über einen riemengetriebenen integrierten Startergenerator (belt integrated starter/generator - BISG) 219 oder über einen im Antriebsstrang integrierter Startergenerator (ISG) 240, der auch als integrierter Startergenerator bekannt ist, gestartet werden. Eine Temperatur der BISG-Wicklungen kann über den BISG-Wicklungstemperatursensor 203 bestimmt werden. Der Antriebsstrang-ISG 240 (z.B. elektrische Hochspannungsmaschine (mit mehr als 30 Volt betrieben)) kann auch als elektrische Maschine, Elektromotor und/oder Generator bezeichnet werden. Ferner kann die Leistung des Motors 10 über einen Drehmomentaktor 204, wie etwa eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, eine Drossel usw., eingestellt werden.
Der BISG 219 ist über einen Riemen 231 mechanisch an den Motor 10 gekoppelt und der BISG 219 kann als elektrische Maschine, Elektromotor oder Generator bezeichnet werden. Der BISG 219 kann an die Kurbelwelle 40 oder eine Nockenwelle (z. B. 51 oder 53 aus 1) gekoppelt sein. Der BISG 219 kann als Elektromotor betrieben werden, wenn ihm über den Niederspannungsbus 273 und/oder die Niederspannungsbatterie 280 elektrische Leistung zugeführt wird. Der BISG 219 kann als Generator betrieben werden, welcher der Niederspannungsbatterie 280 und/oder dem Niederspannungsbus 273 elektrische Leistung zuführt. Ein bidirektionaler Gleichspannungswandler 281 kann elektrische Energie von einem Hochspannungsbus 274 an einen Niederspannungsbus 273 oder umgekehrt übertragen. Die Niederspannungsbatterie 280 ist elektrisch direkt an den Niederspannungsbus 273 gekoppelt. Der Niederspannungsbus 273 kann aus einem oder mehreren elektrischen Leitern bestehen. Die Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie ist elektrisch an den Hochspannungsbus 274 gekoppelt. Die Niederspannungsbatterie 280 kann dem Startermotor 96 und/oder dem BISG 219 selektiv elektrische Energie zuführen.
Eine Motorausgabeleistung kann durch ein Zweimassenschwungrad 215 an eine erste Seite oder stromaufwärtige Seite einer Kraftübertragungstrennkupplung 235 übertragen werden. Die Trennkupplung 236 wird hydraulisch betätigt und der Hydraulikdruck in der Antriebsstrangtrennkupplung 236 (Antriebsstrangtrennkupplungsdruck) kann über ein elektrisch betriebenes Ventil 233 eingestellt werden. Die stromabwärtige oder zweite Seite 234 der Trennkupplung 236 ist der Darstellung nach mechanisch an die ISG-Eingangswelle 237 gekoppelt.
Der ISG 240 kann betrieben werden, um der Kraftübertragung 200 Leistung bereitzustellen oder Leistung der Kraftübertragung in elektrische Energie umzuwandeln, die in einem Regenerationsmodus in der Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie gespeichert wird. Der ISG 240 steht über einen Wechselrichter 279 in elektrischer Verbindung mit der Energiespeichervorrichtung 275. Der Wechselrichter 279 kann elektrischen Gleichstrom (direct current - DC) aus der Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie in elektrischen Wechselstrom (alternating current - AC) umwandeln, um den ISG 240 zu betreiben. Alternativ kann der Wechselrichter 279 Wechselstrom vom ISG 240 in Gleichstrom umwandeln, um ihn in der Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie zu speichern. Der Wechselrichter 279 kann über die Steuerung 252 der elektrischen Maschine gesteuert werden. Der ISG 240 weist eine höhere Ausgabeleistungskapazität als der in 1 gezeigte Anlasser 96 oder der BISG 219 auf. Ferner treibt der ISG 240 die Kraftübertragung 200 direkt an oder wird direkt von der Kraftübertragung 200 angetrieben. Es gibt keine Riemen, Zahnräder oder Ketten, um den ISG 240 an die Kraftübertragung 200 zu koppeln. Vielmehr dreht sich der ISG 240 mit derselben Rate wie die Kraftübertragung 200. Bei der Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie (z. B. Hochspannungsbatterie oder -leistungsquelle) kann es sich um eine Batterie, einen Kondensator oder einen Induktor handeln. Die stromabwärtige Seite des ISG 240 ist über die Welle 241 mechanisch mit dem Pumpenrad 285 des Drehmomentwandlers 206 gekoppelt. Die stromaufwärtige Seite des ISG 240 ist mechanisch mit der Trennkupplung 236 gekoppelt. Der ISG 240 kann der Kraftübertragung 200 über das Betreiben als Elektromotor oder Generator, wie durch die Steuerung 252 der elektrischen Maschine angewiesen, eine positive Leistung oder eine negative Leistung bereitstellen.
Der Wechselrichter 278 ist der Darstellung nach elektrisch an die Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie und eine elektrische Ausgangssteckbuchse 295 gekoppelt. Der Wechselrichter 278 kann DC-Leistung in AC-Leistung zum Betreiben eines externen Verbrauchers 297 von elektrischer Leistung (z. B. Handgeräte, Unterhaltungssysteme, Beleuchtung, Pumpen usw.) umwandeln. Der Wechselrichter 278 kann elektrische Leistung von der Niederspannungsbatterie 280, elektrische Leistung von der Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie oder elektrische Leistung von dem ISG 240 oder BISG 219 in elektrische Leistung umwandeln, die an die elektrische Ausgangssteckbuchse 295 abgegeben wird. Der externe Verbraucher 297 von elektrischer Leistung kann sich außerhalb des Fahrzeugs 225 befinden oder kann zu dem Fahrzeug 225 hinzugefügt werden. Der externe Verbraucher 297 von elektrischer Leistung kann über ein Netzkabel 296 elektrisch an die elektrische Ausgangssteckbuchse 295 gekoppelt sein. Ein Sensor 298 für externe Verbraucher von elektrischer Leistung kann das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines externen Verbrauchers 297 von Leistung detektieren. Der Sensor 298 für externe Verbraucher von elektrischer Leistung kann das Vorhandensein des Kabels 296 über einen Schalteingang physisch erfassen, oder alternativ kann der Sensor 298 ein Stromsensor sein und elektrischen Stromfluss aus der elektrischen Ausgangssteckbuchse 295 detektieren, um das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines externen Verbrauchers 297 von Leistung zu bestimmen.
Der Drehmomentwandler 206 beinhaltet ein Turbinenrad 286, um Leistung an eine Eingangswelle 270 auszugeben. Die Eingangswelle 270 koppelt den Drehmomentwandler 206 mechanisch an ein Automatikgetriebe 208. Der Drehmomentwandler 206 beinhaltet zudem eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung (torque converter bypass lock-up clutch - TCC) 212. Leistung wird direkt von dem Pumpenrad 285 an das Turbinenrad 286 übertragen, wenn die TCC 212 verriegelt ist. Die TCC 212 wird durch die Steuerung 254 elektrisch betrieben. Alternativ dazu kann die TCC hydraulisch gesperrt werden. In einem Beispiel kann der Drehmomentwandler 206 als eine Komponente des Getriebes bezeichnet werden.
Wenn die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 212 vollständig ausgekuppelt ist, überträgt der Drehmomentwandler 206 über Fluidtransfer zwischen dem Turbinenrad 286 des Drehmomentwandlers und dem Pumpenrad 285 des Drehmomentwandlers Motorleistung an das Automatikgetriebe 208, wodurch eine Leistungssteigerung ermöglicht wird. Dagegen wird, wenn die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 212 vollständig eingekuppelt ist, die Motorausgabeleistung über die Drehmomentwandlerkupplung direkt an eine Eingangswelle 270 des Getriebes 208 übertragen. Alternativ kann die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 212 teilweise eingekuppelt sein, wodurch es ermöglicht wird, den Leistungsbetrag einzustellen, der direkt an das Getriebe abgegeben wird. Die Getriebesteuerung 254 kann dazu konfiguriert sein, den durch den Drehmomentwandler 212 übertragenen Leistungsbetrag durch Einstellen der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung als Reaktion auf verschiedene Motorbetriebsbedingungen oder auf Grundlage einer fahrerbasierten Motorbetriebsanforderung einzustellen.
Der Drehmomentwandler 206 beinhaltet zudem eine Pumpe 283, die Fluid mit Druck beaufschlagt, um die Trennkupplung 236, eine Vorwärtskupplung 210 und Gangkupplungen 211 zu betreiben. Die Pumpe 283 wird über das Pumpenrad 285 angetrieben, das sich mit einer gleichen Drehzahl wie der ISG 240 dreht.
Das Automatikgetriebe 208 beinhaltet die Gangkupplungen 211 und die Vorwärtskupplung 210 zum selektiven Einkuppeln und Auskuppeln von Vorwärtsgängen 213 (z. B. Gänge 1-10) und dem Rückwärtsgang 214. Das Automatikgetriebe 208 ist ein Getriebe mit festen Übersetzungsverhältnissen. Alternativ kann das Getriebe 208 ein stufenloses Getriebe sein, das eine Fähigkeit aufweist, ein Getriebe mit festen Übersetzungsverhältnissen und feste Übersetzungsverhältnisse zu simulieren. Die Gangkupplungen 211 und die Vorwärtskupplung 210 können selektiv eingekuppelt werden, um ein Übersetzungsverhältnis von einer tatsächlichen Gesamtzahl von Drehungen der Eingangswelle 270 zu einer tatsächlichen Gesamtzahl von Drehungen der Räder 216 zu ändern. Die Gangkupplungen 211 können durch ein Einstellen eines Fluids, das den Kupplungen über Schaltsteuer-Magnetspulenventile 209 zugeführt wird, eingekuppelt oder ausgekuppelt werden. Die Leistungsausgabe von dem Automatikgetriebe 208 kann zudem an die Räder 216 weitergegeben werden, um das Fahrzeug über die Ausgangswelle 260 anzutreiben. Konkret kann das Automatikgetriebe 208 eine Eingangsantriebsleistung an der Eingangswelle 270 als Reaktion auf eine Fahrzeugfahrtbedingung vor dem Übertragen einer Ausgabeantriebsleistung an die Räder 216 übertragen. Die Getriebesteuerung 254 aktiviert selektiv die TCC 212, die Gangkupplungen 211 und die Vorwärtskupplung 210 oder kuppelt diese ein. Die Getriebesteuerung deaktiviert außerdem die TCC 212, die Gangkupplungen 211 und die Vorwärtskupplung 210 selektiv oder kuppelt diese selektiv aus.
Ferner kann durch ein In-Eingriff-Bringen von Reibungsradbremsen 218 eine Reibungskraft auf die Räder 216 ausgeübt werden. In einem Beispiel können die Reibungsradbremsen 218 als Reaktion darauf, dass ein menschlicher Fahrer mit dem Fuß auf ein Bremspedal (nicht gezeigt) drückt, und/oder als Reaktion auf Anweisungen innerhalb der Bremssteuerung 250 betätigt werden. Ferner kann die Bremssteuerung 250 die Bremsen 218 als Reaktion auf Informationen und/oder Anforderungen, die durch die Fahrzeugsystemsteuerung 255 erfolgen, anwenden. In gleicher Weise kann eine Reibungskraft auf die Räder 216 als Reaktion darauf, dass der menschliche Fahrer ein Bremspedal mit seinem Fuß freigibt, als Reaktion auf Bremssteuerungsanweisungen und/oder Fahrzeugsystemsteuerungsanweisungen und/oder -informationen durch Lösen der Radbremsen 218 reduziert werden. Zum Beispiel können Fahrzeugbremsen als Teil eines automatisierten Motorstoppvorgangs über die Steuerung 250 eine Reibungskraft auf die Räder 216 ausüben.
Als Reaktion auf eine Anforderung, das Fahrzeug 225 zu beschleunigen, kann die Fahrzeugsystemsteuerung eine Fahrerbedarfsleistung oder Leistungsanforderung von einem Fahrpedal oder einer anderen Vorrichtung erhalten. Die Fahrzeugsystemsteuerung 255 weist dann einen Teil der angeforderten Fahrerbedarfsleistung dem Motor und den restlichen Teil dem ISG oder BISG zu. Die Fahrzeugsystemsteuerung 255 fordert die Motorleistung von der Motorsteuerung 12 und die ISG-Leistung von der Steuerung 252 der elektrischen Maschine an. Wenn die ISG-Leistung plus der Motorleistung kleiner ist als eine Getriebeeingangsleistungsbeschränkung (z. B. ein nicht zu überschreitender Schwellenwert), wird die Leistung an den Drehmomentwandler 206 abgegeben, der dann mindestens einen Teil der angeforderten Leistung an die Getriebeeingangswelle 270 weitergibt. Die Getriebesteuerung 254 verriegelt selektiv die Drehmomentwandlerkupplung 212 und rückt Gänge über die Gangkupplungen 211 als Reaktion auf Schaltpläne und TCC-Überbrückungspläne ein, die auf der Eingangswellenleistung und der Fahrzeuggeschwindigkeit basieren können. Unter einigen Bedingungen kann, wenn es möglicherweise gewünscht ist, die Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie aufzuladen, eine Ladeleistung (z. B. eine negative ISG-Leistung) angefordert werden, während eine Fahrerbedarfsleistung ungleich null vorliegt. Die Fahrzeugsystemsteuerung 255 kann eine erhöhte Motorleistung anfordern, um die Ladeleistung zu überwinden, um die Fahrerbedarfsleistung zu erfüllen.
Dementsprechend kann die Leistungssteuerung der verschiedenen Kraftübertragungskomponenten durch die Fahrzeugsystemsteuerung 255 überwacht werden, wobei eine lokale Leistungssteuerung für den Motor 10, das Getriebe 208, die elektrische Maschine 240 und die Bremsen 218 über die Motorsteuerung 12, die Steuerung 252 der elektrischen Maschine, die Getriebesteuerung 254 und die Bremssteuerung 250 bereitgestellt wird.
Als ein Beispiel kann ein Motorleistungsausgabe durch Einstellen einer Kombination aus einem Zündzeitpunkt, einer Kraftstoffimpulsbreite, einer Kraftstoffimpulstaktung und/oder einer Luftladung, durch ein Steuern von Drosselöffnung und/oder Ventilansteuerung, einem Ventilhub und einer Aufladung für turboaufgeladene oder per Kompressor aufgeladene Motoren gesteuert werden. Im Fall eines Dieselmotors kann die Steuerung 12 die Motorleistungsausgabe durch ein Steuern einer Kombination aus einer Kraftstoffimpulsbreite, einer Kraftstoffimpulstaktung und einer Luftladung steuern. Eine Motorbremsleistung oder negative Motorleistung kann durch Drehen des Motors bereitgestellt werden, wobei der Motor Leistung erzeugt, die nicht ausreicht, um den Motor zu drehen. Somit kann der Motor eine Bremsleistung erzeugen, indem er mit einer geringen Leistung betrieben wird, während er Kraftstoff verbrennt, wobei ein oder mehrere Zylinder abgeschaltet sind (z. B. keinen Kraftstoff verbrennen), oder wobei alle Zylinder abgeschaltet sind und während der Motor gedreht wird. Der Betrag an Motorbremsleistung kann über ein Einstellen der Motorventilansteuerung eingestellt werden. Die Motorventilansteuerung kann eingestellt werden, um die Motorverdichtungsarbeit zu erhöhen oder zu verringern. Ferner kann die Motorventilansteuerung eingestellt werden, um die Motorexpansionsarbeit zu erhöhen oder zu verringern. In allen Fällen kann die Motorsteuerung auf einer Zylinder-für-Zylinder-Basis durchgeführt werden, um die Motorleistungsausgabe zu steuern.
Die Steuerung 252 der elektrischen Maschine kann die Leistungsausgabe und die Erzeugung elektrischer Energie von dem ISG 240 steuern, indem sie den Strom einstellt, der zu und von Feld- und/oder Ankerwicklungen des ISG 240 fließt, wie in dem Fachgebiet bekannt ist.
Die Getriebesteuerung 254 empfängt die Getriebeeingangswellenposition über einen Positionssensor 271. Die Getriebesteuerung 254 kann die Getriebeeingangswellenposition durch ein Differenzieren eines Signals von dem Positionssensor 271 oder ein Zählen einer Anzahl bekannter Winkelabstandsimpulse über ein vorher festgelegtes Zeitintervall hinweg in eine Eingangswellendrehzahl umwandeln. Die Getriebesteuerung 254 kann das Drehmoment der Getriebeausgangswelle von einem Drehmomentsensor 272 empfangen. Alternativ kann es sich bei dem Sensor 272 um einen Positionssensor oder Drehmoment- und Positionssensor handeln. Falls der Sensor 272 ein Positionssensor ist, kann die Steuerung 254 Wellenpositionsimpulse über ein vorher festgelegtes Zeitintervall hinweg zählen, um die Getriebeausgabewellengeschwindigkeit zu bestimmen. Die Getriebesteuerung 254 kann außerdem die Getriebeausgabewellendrehzahl differenzieren, um die Getriebeausgabewellenbeschleunigung zu bestimmen. Die Getriebesteuerung 254, die Motorsteuerung 12 und die Fahrzeugsystemsteuerung 255 können außerdem zusätzliche Getriebeinformationen von Sensoren 277 empfangen, die unter anderem Drucksensoren der Pumpenausgangsleitung, hydraulische Drucksensoren des Getriebes (z. B. Fluiddrucksensoren der Getriebekupplung), ISG-Temperatursensoren und BISG-Temperaturen, Gangschalthebelsensoren und Umgebungstemperatursensoren beinhalten können. Die Getriebesteuerung 254 kann zudem eine angeforderte Gangeingabe von einem Gangschalthebel 290 (z. B. einer Mensch-Maschine-Schnittstellenvorrichtung) empfangen. Der Gangschalthebel 290 kann Positionen für die Gänge 1-X (wobei X eine obere Gangzahl ist), D (Fahren), Leerlauf (N) und P (Parken) beinhalten. Der Schalthebel 293 des Schaltwählhebels 290 kann über einen Magnetspulenaktor 291, der selektiv verhindert, dass sich der Schalthebel 293 aus der Park- oder Leerlaufposition in die Rückwärts- oder Vorwärtsgangposition (z. B. Fahren) bewegt, daran gehindert werden, sich zu bewegen.
Die Bremssteuerung 250 empfängt Raddrehzahlinformationen über einen Raddrehzahlsensor 221 und Bremsanforderungen von der Fahrzeugsystemsteuerung 255. Die Bremssteuerung 250 kann zudem Bremspedalpositionsinformationen von dem in 1 gezeigten Bremspedalsensor 154 direkt oder über ein CAN 299 empfangen. Die Bremssteuerung 250 kann als Reaktion auf einen Radleistungsbefehl von der Fahrzeugsystemsteuerung 255 Bremsen bereitstellen. Die Bremssteuerung 250 kann zudem ein Antiblockier- und Fahrzeugstabilitätsbremsen bereitstellen, um das Bremsen und die Stabilität des Fahrzeugs zu verbessern. Daher kann die Bremssteuerung 250 eine Radleistungsbeschränkung (z. B. einen nicht zu überschreitenden Schwellenwert für die negative Radleistung) für die Fahrzeugsystemsteuerung 255 bereitstellen, sodass eine negative ISG-Leistung nicht dazu führt, dass die Radleistungsbeschränkung überschritten wird. Zum Beispiel wird, falls die Steuerung 250 eine Beschränkung für die negative Radleistung von 50 Nm ausgibt, die ISG-Leistung so eingestellt, dass sie weniger als 50 Nm (z. B. 49 Nm) an negativer Leistung an den Rädern bereitstellt, einschließlich des Berücksichtigens der Getriebeübersetzung.
Das System aus den 1 und 2 stellt ein Fahrzeugsystem bereit, das Folgendes umfasst: eine Brennkraftmaschine; eine elektrische Maschine; eine Antriebsstrangtrennkupplung, die dazu konfiguriert ist, den Motor selektiv an die elektrische Maschine zu koppeln; und eine Steuerung einschließlich ausführbarer Anweisungen, die in nicht transitorischem Speicher gespeichert sind und die Steuerung dazu veranlassen, ein Dringlichkeitsniveau des Motorstarts zu bestimmen, die Betriebszustände von einem oder mehreren Aktoren als Reaktion auf das Dringlichkeitsniveau des Motorstarts einzustellen und den Motor als Reaktion auf das Dringlichkeitsniveau des Motorstarts zu starten, wobei das Dringlichkeitsniveau des Motorstarts eines von einer Vielzahl von Dringlichkeitsniveaus des Motorstarts ist und wobei mindestens ein Niveau der Vielzahl von Dringlichkeitsniveaus des Motorstarts gemäß einer Schätzung einer Kapazität der elektrischen Maschine, um ein Fahrerbedarfsdrehmoment für einen vorbestimmten Zeitraum zu erfüllen, bestimmt wird. Das Fahrzeugsystem umfasst ferner zusätzliche ausführbare Anweisungen zum Bestimmen des Dringlichkeitsniveaus des Starts als Reaktion auf einen Urheber eines Signals, auf dem ein Motorstart basiert. Das Fahrzeugsystem beinhaltet, dass das Dringlichkeitsniveau des Starts ein erstes Niveau ist, wenn der Urheber des Signals ein Mensch ist. Das Fahrzeugsystem beinhaltet, dass das Dringlichkeitsniveau des Starts ein zweites Niveau ist, wenn der Urheber des Signals eine Systemkomponente ist, und dass das erste Niveau eine höhere Priorität als das zweite Niveau aufweist. Das Fahrzeugsystem beinhaltet, dass die Vielzahl von Dringlichkeitsniveaus des Starts eine hohe Dringlichkeit, eine mittlere Dringlichkeit und eine niedrige Dringlichkeit beinhalten. Das Fahrzeugsystem umfasst ferner zusätzliche Anweisungen zum Einstellen von Motortellerventilhub und einem Zustand eines Kompressionsentlastungsventils als Reaktion auf das Dringlichkeitsniveau des Starts. Das Fahrzeugsystem umfasst ferner zusätzliche Anweisungen zum Einstellen einer Drehmomentkapazität der Antriebsstrangtrennkupplung als Reaktion auf das Dringlichkeitsniveau des Starts.
Unter Bezugnahme auf 3 sind Verläufe von zwei beispielhaften Motorstartsequenzen gezeigt. Die in 3 gezeigten Motorstartsequenzen können über das System aus den 1 und 2 in Zusammenwirkung mit den Verfahren aus den 4 und 5 bereitgestellt werden. Die vertikalen Linien zu den Zeitpunkten t0-t13 stellen relevante Zeitpunkte während der Motorstartsequenzen dar. Die fünf in 3 dargestellten Verläufe sind zeitlich abgestimmt. Die Doppel-SS-Markierungen entlang der horizontalen Achse jedes Verlaufs stellen eine zeitliche Unterbrechung dar und die zeitliche Unterbrechung kann lang oder kurz sein.
Der erste Verlauf von oben in 3 ist ein Verlauf eines Dringlichkeitszustands des Motorstarts gegenüber der Zeit. Die vertikale Achse stellt den Dringlichkeitszustand des Motorstarts dar und die Dringlichkeit des Motorstarts kann niedrig, mittel (med.) oder hoch sein. Die Kurve 302 stellt die Dringlichkeit des Motorstarts dar. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite des Verlaufs zur rechten Seite des Verlaufs zu.
Der zweite Verlauf von oben aus 3 ist ein Verlauf des Drehmoments gegenüber der Zeit. Die vertikale Achse stellt das Drehmoment dar, und der Wert des Drehmoments nimmt in der Richtung des nach oben gerichteten Pfeils der vertikalen Achse zu. Die Kurve 304 stellt das Fahrerbedarfsdrehmoment dar. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite des Verlaufs zur rechten Seite des Verlaufs zu. Die horizontale Linie 352 stellt eine Drehmomentkapazität des ISG minus der Drehmomentreserve des ISG dar, die ein dynamischer Schwellenwert zum Bestimmen ist, ob der Motor automatisch gestartet werden soll oder nicht. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite des Verlaufs zur rechten Seite des Verlaufs zu.
Der dritte Verlauf von oben aus 3 ist ein Verlauf des Expansionsverbrennungsdrehmoments gegenüber der Zeit. Die vertikale Achse stellt das Expansionsverbrennungsdrehmoment dar, und der Betrag des Expansionsverbrennungsdrehmoments nimmt in der Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zu. Die Linie 306 stellt den Betrag des Expansionsverbrennungsdrehmoments dar, der über den Motor bereitgestellt wird. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite des Verlaufs zur rechten Seite des Verlaufs zu. Die horizontale Linie 352 stellt einen maximalen Betrag des Expansionsverbrennungsdrehmoments dar, der basierend auf der letzten gestoppten Position des Motors (z. B. der Position des Motors, wenn sich der Motor nicht dreht) erzeugt werden kann. Das Expansionsverbrennungsdrehmoment ist ein Drehmoment, das über ein erstes Verbrennungsereignis seit einem letzten Motorstopp in einem Zylinder bereitgestellt werden kann, der in dem Arbeitstakt des Zylinders für den letzten Motorstopp gestoppt ist.
Der vierte Verlauf von oben aus 3 ist ein Verlauf des Kompressionsverbrennungsdrehmoments gegenüber der Zeit. Die vertikale Achse stellt das Kompressionsverbrennungsdrehmoment dar, und der Betrag des Kompressionsverbrennungsdrehmoments nimmt in der Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zu. Die Linie 306 stellt den Betrag des Kompressionsverbrennungsdrehmoments dar, der über den Motor bereitgestellt wird. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite des Verlaufs zur rechten Seite des Verlaufs zu. Die horizontale Linie 354 stellt einen maximalen Betrag des Kompressionsverbrennungsdrehmoments dar, der basierend auf der letzten gestoppten Position des Motors (z. B. der Position des Motors, wenn sich der Motor nicht dreht) erzeugt werden kann. Das Kompressionsverbrennungsdrehmoment ist ein Drehmoment, das über ein erstes Verbrennungsereignis seit einem letzten Motorstopp in einem Zylinder bereitgestellt werden kann, der in dem Verdichtungstakt des Zylinders für den letzten Motorstopp gestoppt ist.
Der fünfte Verlauf von oben in 3 ist ein Verlauf eines geschätzten Gesamtbetrags an Drehmoment zum Anlassen des Motors beim Starten. Der geschätzte Gesamtbetrag an Drehmoment zum Anlassen des Motors (z. B. ein integrierter Drehmomentbetrag zum Anlassen des Motors während des Motorstarts) basiert auf der Motorstoppposition. Die vertikale Achse stellt den geschätzten Gesamtbetrag an Drehmoment zum Anlassen des Motors während des Motorstarts dar und der geschätzte Gesamtbetrag an Drehmoment nimmt in der Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zu. Die Linie 310 stellt einen geschätzten Gesamtbetrag an Drehmoment zum Anlassen des Motors während des Motorstarts dar. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite des Verlaufs zur rechten Seite des Verlaufs zu.
Zum Zeitpunkt t0 wird der Motor gestoppt (nicht gezeigt) und das Fahrzeug wird über den ISG angetrieben. Das Fahrerbedarfsdrehmoment ist niedrig und der Betrag der Expansionsverbrennungsdrehmomentkapazität für den Motor ist basierend auf der Motorstoppposition auf einem niedrigeren Niveau. Die Kompressionsverbrennungsdrehmomentkapazität für den Motor ist basierend auf der Motorstoppposition ebenfalls auf einem niedrigeren Niveau. Der geschätzte Drehmomentbetrag zum Anlassen des Motors liegt auf einem niedrigeren Niveau.
Zum Zeitpunkt t1 wird eine systeminduzierte Motorstartanforderung (nicht dargestellt) bestätigt und es wird bestimmt, dass eine niedrige Dringlichkeit des Motorstarts vorliegt. Die niedrigere Dringlichkeit des Motorstarts basiert auf dem konstanten Fahrerbedarfsdrehmoment mit niedrigeren Niveau und darauf, dass der Motorstart von dem Fahrzeugsystem stammt (z. B. kann ein Motorstart als Reaktion auf einen niedrigen Batterieladezustand angefordert werden). Das Fahreranforderungsdrehmoment liegt weit unter dem Schwellenwert 350, so dass die Motorstartanforderung nicht vom menschlichen Fahrer stammt. Der Motor wird mit einem Betrag an Expansionsverbrennungsdrehmoment und einem geringen Betrag an Kompressionsverbrennungsdrehmoment gestartet. Der geschätzte Gesamtbetrag an Drehmoment zum Anlassen des Motors liegt auf einem niedrigeren Niveau. Der Motor wird durch Drehen des Motors über den ISG vom Zeitpunkt t1 bis zur Unterbrechung der Motorstartsequenz gestartet. Der Motor wird mit einem geringen Betrag an Expansionsverbrennungsdrehmoment und einem geringen Betrag an Kompressionsverbrennungsdrehmoment gestartet, sodass Motorengeräusche und -vibrationen reduziert werden können.
Zum Zeitpunkt t10 wird der Motor gestoppt (nicht gezeigt) und das Fahrzeug wird über den ISG angetrieben. Das Fahrerbedarfsdrehmoment ist gering und steigt an. Der Betrag des Expansionsverbrennungsdrehmomentkapazität für den Motor befindet sich basierend auf der Motorstoppposition auf einem mittleren Niveau. Die Kompressionsverbrennungsdrehmomentkapazität für den Motor befindet sich basierend auf der Motorstoppposition auf einem niedrigeren Niveau. Der geschätzte Betrag an Drehmoment zum Anlassen des Motors liegt auf einem mittleren Niveau.
Zum Zeitpunkt t11 wird eine Motorstartanforderung als Reaktion darauf bestätigt (nicht dargestellt), dass das Fahrerbedarfsdrehmoment einen Schwellenwert 350 überschreitet. Die Dringlichkeit des Motorstarts wird auf Grundlage dessen, dass der Motorstart als Reaktion darauf angefordert wird, dass das Fahrerbedarfsdrehmoment den Schwellenwert 350 überschreitet, und der Erwartung, dass der ISG nicht ausreichend Drehmoment zu Starten des Motors und zum Bereitstellen des angeforderten Fahrerbedarfsdrehmoment zu einem vorbestimmten Zeitpunkt in der Zukunft (z. B. 0,5 Sekunden nach Zeitpunkt t11) aufweist, auf ein hohes Niveau geschätzt. Der Motor wird mit einem Expansionsverbrennungsdrehmoment gestartet, das gleich dem maximalen Niveau des Expansionsverbrennungsdrehmoments ist. Dieses Niveau des Expansionsverbrennungsdrehmoments kann über das Einstellen des Zeitpunkts/Hubs der Ventile, der Kraftstoffeinspritzmenge und des Zündzeitpunkts in Bezug auf den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt erreicht werden. Der Motor wird mit einem Kompressionsverbrennungsdrehmoment gestartet, das gleich dem maximalen Niveau des Kompressionsverbrennungsdrehmoments ist. Dieses Niveaus des Kompressionsverbrennungsdrehmoments kann über das Einstellen des Zeitpunkts/Hubs der Ventile, der Kraftstoffeinspritzmenge und des Zündzeitpunkts in Bezug auf den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt erreicht werden. Das Gesamtdrehmoment zum Anlassen des Motors bleibt unverändert. Somit ist der Betrag des Expansionsverbrennungsdrehmoments zum Zeitpunkt t11 im Vergleich zum Expansionsverbrennungsdrehmoment zum Zeitpunkt t1 erhöht, sodass die Dauer des Motorstarts basierend auf der höheren Dringlichkeit des angeforderten Motorstarts reduziert werden kann. Zusätzlich wird der Betrag des Kompressionsverbrennungsdrehmoment zum Zeitpunkt t11 auf das maximale Niveau (z. B. das in Zeile 354 angegebene Niveau) eingestellt, um die Zeit zum Starten des Motors zu reduzieren.
Auf diese Weise können die Beträge des Expansionsverbrennungsdrehmoments und des Kompressionsverbrennungsdrehmoments entsprechend des Dringlichkeitsniveaus des Motorstarts eingestellt werden. Das Dringlichkeitsniveau des Motorstarts kann durch den Ursprung des Signals bestimmt werden, auf dem die Motorstartanforderung basiert. Da beispielsweise der Motorstart zum Zeitpunkt t1 auf einem Systemsignal basiert, das auf einem Niveau des Ladezustands (state of charge - SOC) basiert, der über das Fahrzeugsystem erzeugt wird, wird die Dringlichkeit des Motorstarts als niedrig bestimmt. Umgekehrt basierte der Motorstart zum Zeitpunkt t11 auf einem Fahrerbedarfsdrehmoment, das über einen menschlichen Fahrer erzeugt wird, der ein Gaspedal drückt, und der Fähigkeit des ISG, das Fahrerbedarfsdrehmoment in einem vorbestimmten Zeitraum in der Zukunft nach dem Zeitpunkt t11 zu erfüllen, und die Dringlichkeit des Motorstarts wird als hoch eingestuft.
Unter Bezugnahme auf Figur In 4 ist ein Verfahren zum Bestimmen einer Drehmomentreserve für eine elektrische Maschine gezeigt. Die Drehmomentreserve ist ein Drehmomentbetrag, von dem erwartet werden kann, dass er eine Brennkraftmaschine startet. Zumindest Teile des Verfahrens 400 können als ausführbare Steuerungsanweisungen umgesetzt sein, die in einem nicht transitorischen Speicher gespeichert sind. Das Verfahren 400 kann zusammen mit dem System aus den 1 und 2 und gemeinsam mit dem Verfahren 500 betrieben werden. Zusätzlich kann es sich bei Teilen des Verfahrens 400 um Handlungen handeln, die in der physischen Welt vorgenommen werden, um einen Betriebszustand eines Aktors oder einer Vorrichtung zu verändern. Das Verfahren aus 4 kann als ausführbare Anweisungen, die in einem nicht transitorischen Speicher gespeichert sind, in das System der 1 und 2 integriert sein.
Bei 402 beurteilt das Verfahren 400, ob der Motor gestoppt ist (z. B. sich nicht dreht). Das Verfahren 400 kann beurteilen, dass der Motor gestoppt ist, wenn keine Impulsfolge von dem Motorpositionssensor ausgegeben wird. Wenn das Verfahren 400 entscheidet, dass der Motor gestoppt ist, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 400 geht zu 404, 408, 410 und 430 über. Andernfalls lautet die Antwort Nein und das Verfahren 400 geht zu 450 über.
Bei 450 liefert das Verfahren 400 ein Fahrerbedarfsdrehmoment über den Motor und den ISG. In einem Beispiel bestimmt das Verfahren 400 das Fahrerbedarfsdrehmoment gemäß einer Position eines Gaspedals. Das Verfahren 400 weist den Motor an, einen Prozentsatz des Fahrerbedarfsdrehmoments bereitzustellen. Das Verfahren 400 weist zudem den ISG an, einen Prozentsatz des Fahrerbedarfsdrehmoments auszugeben. Alternativ dazu kann der ISG angewiesen werden, Drehmoment von dem Antriebsstrang zu verbrauchen und eine Batterie oder eine andere Speichervorrichtung für elektrische Energie zu laden. Das Verfahren 400 geht zum Ende über.
Bei 404 bestimmt das Verfahren 400, ob eine Expansionsverbrennung für einen Zylinder des Motors möglich ist, der sich beim Stoppen des Motors in einem Arbeitstakt befindet. Expansionsverbrennung ist eine Verbrennung, die in einem Zylinder ausgelöst wird, der sich in einem Arbeitstakt befindet, wenn sich der Motor nicht dreht. Die Verbrennung kann durch Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder, der sich in seinem Arbeitstakt befindet, und Verbrennen eines Luft-Kraftstoff-Gemisches, das in dem Zylinder gebildet wird, über einen über eine Zündkerze erzeugten Funken ausgelöst werden. Die Expansionsverbrennung kann dazu beitragen, Drehmoment zum Drehen der Motorkurbelwelle zu erzeugen, wodurch das Anlassdrehmoment und die Anlasszeit des Motors (z. B. ein Zeitraum, in der die Motorkurbelwelle über eine elektrische Maschine unter der Leistung der elektrischen Maschine gedreht wird) reduziert werden.
In einem Beispiel referenziert das Verfahren 400 eine Tabelle oder Funktion, die einen Wert von eins oder wahr ausgibt, wenn unter den gegenwärtigen Motorbetriebsbedingungen eine Expansionsverbrennung möglich ist. Die Tabelle oder Funktion gibt einen Wert von null oder falsch aus, wenn unter den gegenwärtigen Motorbetriebsbedingungen keine Expansionsverbrennung möglich ist. Auf die Tabelle oder Funktion kann durch die Motorstoppposition (z. B. Kurbelwellenwinkel), den gegenwärtigen Kraftstoffverteilerdruck, die gegenwärtige Motortemperatur und den gegenwärtigen Luftdruck Bezug genommen werden. Die Möglichkeit zur Expansionsverbrennung kann über die folgende Gleichung bestimmt werden: $E x p_c o m b = ƒ (e n g_p, e n g_t, b p, F r p)$
wobei Exp_comb eine Variable ist, die eine Reduzierung einer Anlassdrehmomentanforderung aufgrund einer Expansionsverbrennung innerhalb des Motors darstellt, f eine Funktion ist, die einen Wert der Reduzierung der Anlassdrehmomentanforderung ausgibt, eng_p die Motorstoppposition in Kurbelwellengraden ist, eng t ist die gegenwärtige Motortemperatur ist, bp der gegenwärtige Luftdruck ist und Frp der gegenwärtige Kraftstoffverteilerdruck ist. Ein Wert von Null für Exp comb gibt an, dass die Expansionsverbrennung keine Auswirkungen hat.
Die Werte in der Tabelle oder Funktion können empirisch bestimmt werden, indem versucht wird, eine Expansionsverbrennung bei einer Vielzahl von Motorstopppositionen, bei einer Vielzahl von Luftdrücken, bei einer Vielzahl von Kraftstoffverteilerdrücken und bei einer Vielzahl von Motortemperaturen durchzuführen. Natürlich können der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und der Zündzeitpunkt für den Motor unter diesen unterschiedlichen Bedingungen eingestellt werden, während versucht wird, den Motor über eine Expansionsverbrennung zu starten. Das Verfahren 400 geht zu 406 über.
Bei 406 bestimmt das Verfahren 400 einen effektiven Drehmomentbetrag oder Bewegungswiderstand, den der im Arbeitstakt befindliche Zylinder bereitstellen kann. In einem Beispiel kann das bei 404 während der verschiedenen Motorstartbedingungen erzeugte Drehmoment aufgezeichnet und im Speicher gespeichert werden. Das Verfahren 400 kann einen Drehmomentwert, der im Speicher der Steuerung gespeichert ist, unter Verwendung der Motorposition, des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts, des Zündzeitpunkts, des Luftdrucks, des Kraftstoffverteilerdrucks und der Motortemperatur, die bei 404 angewandt wurden, nachschlagen, um einen effektiven Drehmomentbetrag oder Widerstand zu bestimmen, dessen Erzeugung über die Arbeitstaktverbrennung erwartet werden kann.
In einem Beispiel referenziert das Verfahren 400 eine Tabelle oder Funktion, die einen Wert für Drehmoment oder Widerstand ausgibt, der von der Expansionsverbrennung erwartet werden kann. Auf die Tabelle oder Funktion kann durch die Motorstoppposition (z. B. Kurbelwellenwinkel), den gegenwärtigen Kraftstoffverteilerdruck, die gegenwärtige Motortemperatur und den gegenwärtigen Luftdruck Bezug genommen werden. Das Drehmoment oder der Widerstand der Expansionsverbrennung kann über die folgende Gleichung bestimmt werden: $E x p_c_t o r = ƒ n (e n g_p, e n g_t, b p, F r p, s p k_t))$
wobei Exp_c_tor eine Variable ist, welche die Reduzierung des erforderlichen Anlassdrehmoments aufgrund der Fähigkeit darstellt, ein unterstützendes Expansionsverbrennungsdrehmoment für den/die Zylinder zu erreichen, der/die bei seinem/ihren Arbeitstakt gestoppt ist/sind, fn eine Funktion ist, die einen reellen Zahlenwert des Motordrehmoments ausgibt, der über Expansionsverbrennung von dem Motorzylinder erzeugt werden kann, der bei seinem Arbeitstakt gestoppt ist, und spk t der Motorzündzeitpunkt ist. Dieser Wert von Exp_c_tor kann null sein, wenn aufgrund der Motorbedingungen eine Expansionsverbrennung nicht möglich ist. Das Verfahren 400 geht zu 420 über.
Bei 408 bestimmt das Verfahren 400, ob eine Kompressionsverbrennung für einen Zylinder des Motors möglich ist, der sich beim Stoppen des Motors in einem Arbeitstakt befindet. Die Kompressionsverbrennung ist eine Verbrennung, die in einem Zylinder bei seinem Verdichtungstakt ausgelöst wird, möglicherweise von einer Position nach dem Schließen des Einlassventils ausgehend, wenn sich der Motor dreht, nachdem der Motor gestoppt wurde. Die Verbrennung kann durch Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder, der sich in seinem Verdichtungstakt befindet, und Verbrennen eines Luft-Kraftstoff-Gemisches, das in dem Zylinder gebildet wird, über einen über eine Zündkerze erzeugten Funken ausgelöst werden, nachdem der Motor begonnen hat, sich zu drehen, sodass das aus dem Zylinderdruck resultierende Drehmoment den Motor unterstützt, sich weiter zu drehen. Die Kompressionsverbrennung kann dazu beitragen, Drehmoment zum Drehen der Motorkurbelwelle zu erzeugen, wodurch das externe Anlassdrehmoment und die Anlasszeit des Motors (z. B. ein Zeitraum, in der die Kurbelwelle des Motors über eine elektrische Maschine unter der Leistung der elektrischen Maschine gedreht wird) reduziert werden, um die gleiche Motorstartleistung zu erfüllen.
In einem Beispiel referenziert das Verfahren 400 eine Tabelle oder Funktion, die einen Wert von eins oder wahr ausgibt, wenn unter den gegenwärtigen Motorbetriebsbedingungen eine Kompressionsverbrennung möglich ist. Die Tabelle oder Funktion gibt einen Wert von null oder falsch aus, wenn unter den gegenwärtigen Motorbetriebsbedingungen keine Kompressionsverbrennung möglich ist. Auf die Tabelle oder Funktion kann durch die Motorstoppposition (z. B. Kurbelwellenwinkel), den gegenwärtigen Kraftstoffverteilerdruck, die gegenwärtige Motortemperatur und den gegenwärtigen Luftdruck Bezug genommen werden. Die Möglichkeit zur Kompressionsverbrennung kann über die folgende Gleichung bestimmt werden: $C o m p_c_t o r = ƒ x (e n g_p, e n g_t, b p, F r p)$
wobei Comp_c_tor eine Variable ist, welche die Reduzierung des erforderlichen Anlassdrehmoments aufgrund der Fähigkeit zum Erzielen einer Verbrennung und dessen, ob für einen Zylinder, der bei seinem Verdichtungstakt gestoppt ist, eine Kompressionsverbrennung möglich ist oder nicht, darstellt, fx eine Funktion ist, die einen Wert ausgibt, der die Möglichkeit von Kompressionsverbrennung für einen Motorzylinder angibt, eng_p die Motorstoppposition in Kurbelwellengraden ist, eng t die gegenwärtige Motortemperatur ist, bp der gegenwärtige Luftdruck ist und Frp der gegenwärtige Kraftstoffverteilerdruck ist. Die Funktion fx gibt den Wert null aus, wenn beim Start keine Kompressionsverbrennung möglich ist.
Die Werte in der Tabelle oder Funktion können empirisch bestimmt werden, indem versucht wird, eine Kompressionsverbrennung bei einer Vielzahl von Motorstopppositionen, bei einer Vielzahl von Luftdrücken, bei einer Vielzahl von Kraftstoffverteilerdrücken und bei einer Vielzahl von Motortemperaturen durchzuführen. Natürlich können der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und der Zündzeitpunkt für den Motor unter diesen unterschiedlichen Bedingungen eingestellt werden, während versucht wird, den Motor über eine Kompressionsverbrennung zu starten. Das Verfahren 400 geht zu 420 über.
Bei 410 schätzt das Verfahren 400 den Drehmomentbetrag, der erforderlich ist, um die Motorkurbelwelle über den ISG mit einer Drehzahl für einen Motorstart mit hoher Dringlichkeit zu drehen. In einem Beispiel kann das Verfahren 400 einen Drehmomentbetrag zu Drehen der Motorkurbelwelle über eine Tabelle oder Funktion schätzen. Die Tabelle oder Funktion kann empirisch ermittelte ISG-Drehmomentwerte zum Drehen des Motors mit einer Drehzahl für einen Motorstart mit hoher Dringlichkeit enthalten. Der Drehmomentbetrag zum Drehen der Motorkurbelwelle mit einer Drehzahl für einen Motorstart mit hoher Dringlichkeit kann über die folgende Gleichung bestimmt werden: $E n g_c r k_T_h i g h = ƒ a (e n g_p, e n g_t, b p, F r p, c r p)$
wobei eng_crk_T_high das Motoranlassdrehmoment für einen hohes Dringlichkeitsniveau des Motorstarts ist, fa eine Funktion ist, die ein Motoranlassdrehmoment Motorstart mit hoher Dringlichkeit ausgibt, eng_p die Motorstoppposition in Kurbelwellengraden ist, eng t die gegenwärtige Motortemperatur ist, bp der gegenwärtige Luftdruck ist, Frp ist der gegenwärtige Kraftstoffverteilerdruck ist und crp ist ein Betriebszustand eines Kompressionsentlastungsventils ist, sofern vorhanden. Das Verfahren 400 geht zu 420 über.
Bei 420 bestimmt das Verfahren 400 ein maximales Drehmoment für den ISG zum Drehen des Motors während eines Motorstarts mit hoher Dringlichkeit basierend auf der Motorposition, der Motortemperatur und der Fähigkeit des Motors in Bezug auf den Luftdruck, eine Kompressionsentlastungsvorrichtung zu verwenden. In einem Beispiel kann das Verfahren 400 das maximale Drehmoment für den ISG gemäß der folgenden Gleichung bestimmen: $\begin{matrix} E m_t r_h i g h = E n g_c r k_T_h i g h (e n g_p, e n g_t, b p, F r p, c r p) \\ - E x p_c_t o r (e n g_p, e n g_t, b p, F r p, s p k_t) \\ - C o m p_c_t o r (e n g_p, e n g_t, b p, F r p) \end{matrix}$
wobei Em_tr_high das maximale Drehmoment der elektrischen Maschine zum Anlassen des Motors ist, Eng_crk_T_high das Motoranlassdrehmoment für eine hohe Dringlichkeit des Motorstarts ist (z. B. Drehmoment, das erforderlich ist, um den Motor in weniger als 250 ms um 200 Kurbelgrade zu drehen), wenn keine Verbrennung in Zylindern stattfindet, die bei den Arbeits- und Verdichtungstakten gestoppt sind, Exp_comb_Tor eine Funktion ist, welche die erforderliche Reduzierung des Anlassdrehmoments basierend auf der Fähigkeit zum Erzielen der Expansionsverbrennung ausgibt, crk_pos die Position der Motorkurbelwelle ist, afr das Luft-Kraftstoff-Verhältnis für die Kompressions- oder Expansionsverbrennung ist, spk_t der Zündzeitpunkt für die Expansions- oder Kompressionsverbrennung ist und C_comb_Tor eine Funktion ist, die das durch Kompressionsverbrennung erzeugte Drehmoment ausgibt. Das Verfahren 400 geht zu 422 über.
Bei 430 bestimmt das Verfahren 400 einen maximalen ISG-Drehmomentbetrag, der für einen Motorstart mit hoher Dringlichkeit erwünscht ist, nachdem die Verbrennung im Motor ausgelöst wurde. Der maximale ISG-Drehmomentbetrag, die für den Motorstart mit hoher Dringlichkeit erwünscht ist, kann während des Hochlaufens des Motors angewandt werden (z. B. beginnend zu der Zeit, die nach einer vorbestimmten Gesamtanzahl von Verbrennungsereignissen seit dem letzten Stoppen des Motors im Motor beginnt, bis zu einer Zeit, bei der Motor eine vorbestimmte Drehzahl erreicht, z. B. eine Drehzahl synchron mit dem ISG). In einem Beispiel kann das maximale ISG-Drehmoment über die folgende Gleichung bestimmt werden: $R u n_h i_T o r = ƒ c (D I S G_n, D r v_m o d, G e a r)$
wobei Run_hi_torque das maximale ISG-Drehmoment ist, das während des Hochlaufens des Motors auf eine vorbestimmten Drehzahl verfügbar ist, fc eine Funktion ist, die das maximale ISG-Drehmoment ausgibt, das während des Hochlaufens des Motors auf eine vorbestimmten Drehzahl verfügbar ist, ISG n die aktuelle ISG-Drehzahl ist, Drv_mod der gegenwärtig vom Fahrer ausgewählte Antriebsstrangmodus ist, und Gear das gegenwärtig eingekuppelte Getriebegang ist. Das Verfahren 400 geht zu 422 über.
Bei 422 bestimmt das Verfahren 400 das maximale ISG-Drehmoment während des Anlassens und Hochlaufens des Motors. Das Verfahren 400 kann das maximale ISG-Drehmoment während des Anlassens und Hochlaufens des Motors über die folgende Gleichung bestimmen: $M a x_c r k_r u n = max (R u n_h i_T o r, E m_t r_h i g h)$
wobei Max_crk_run ein maximales ISG-Drehmoment während des Anlassens und des Hochlaufens des Motors ist, max ist eine Funktion ist, die ein größeres von Argument 1 und Argument 2 zurückgibt (z. B. max (Argument 1, Argument 2)), Run_hi_Tor das maximale ISG-Drehmoment während des Hochlaufens ist und Em_tr_high das maximale ISG-Drehmoment beim Anlassen des Motors ist. Das Verfahren 400 geht zu 424 über.
Bei 424 bestimmt das Verfahren 400 eine Drehmomentreserve für den ISG. Um die ISG-Drehmomentreserve zu bestimmen, addiert das Verfahren 400 einen vorbestimmten Drehmomentbetrag (z. B. einen Versatz) mit dem Drehmoment Max_crk_run, das bei 422 bestimmt wird. Die ISG-Drehmomentreserve kann über die folgende Gleichungen beschrieben werden: $I S G_T_r e s = M a x_c r k_r u n + o f f s e t_c r k_r u n$
wobei ISG_T_res eine ISG-Drehmomentreserve zum Starten des Motors ist, Max_crk_run das maximale ISG-Drehmoment ist, wie es bei 422 bestimmt wird, und offset_crk_run ein vorbestimmter Versatz-Drehmomentwert (z. B. 30 Newtonmeter) ist, um sicherzustellen, dass der Motor während des Anlassens und des Hochlaufens des Motors mit einer gewünschten Rate beschleunigt werden kann. Nachdem die ISG-Drehmomentreserve bestimmt wurde geht das Verfahren 400 zum Ende über.
Unter Bezugnahme auf 5 ist ein Verfahren zum Anwenden der Drehmomentreserve für die elektrische Maschine (z. B. ISG 240) und zum Starten eines Motors gezeigt. Zumindest Teile des Verfahrens 500 können als ausführbare Steuerungsanweisungen umgesetzt sein, die nicht transitorischem Speicher gespeichert sind. Das Verfahren 500 kann zusammen mit dem System aus den 1 und 2 und gemeinsam mit dem Verfahren 400 betrieben werden. Zusätzlich kann es sich bei Teilen des Verfahrens 500 um Handlungen handeln, die in der physischen Welt vorgenommen werden, um einen Betriebszustand eines Aktors oder einer Vorrichtung zu verändern. Das Verfahren aus 5 kann als ausführbare Anweisungen, die in einem nicht transitorischen Speicher gespeichert sind, in das System der 1 und 2 integriert sein.
Bei 502 beurteilt das Verfahren 500, ob das Fahrerbedarfsdrehmoment gleich oder größer als die Drehmomentkapazität des ISG minus der bei 424 bestimmten ISG-Drehmomentreserve ist. Die ISG-Drehmomentkapazität ist der maximale Drehmomentbetrag, den das ISG bei der aktuellen ISG-Drehzahl ausgeben kann. Wenn das Verfahren 500 entscheidet, dass das Fahrerbedarfsdrehmoment größer als die ISG-Drehmomentreserve minus der ISG-Drehmomentreserve ist, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 500 geht zu 504 über. Andernfalls lautet die Antwort Nein und das Verfahren 500 kehrt zu 502 zurück.
Bei 504 fordert das Verfahren 500 einen Motorstart durch Anlassen des Motors mit dem ISG an. Das Verfahren 500 geht zu 506 über.
Bei 506 beurteilt das Verfahren 500, ob der ISG das vorhergesagte Fahrerbedarfsdrehmoment in einem vorbestimmten Zeitraum in der Zukunft ab dem gegenwärtigen Zeitpunkt beim Anlassen und Hochlaufen des Motors erfüllen kann oder nicht. In einem Beispiel sagt das Verfahren das Fahrerbedarfsdrehmoment in einem vorbestimmten Zeitraum in der Zukunft voraus, indem das Fahrerbedarfsdrehmoment und ein zurückliegendes Fahrerbedarfsdrehmoment interpoliert werden. Zum Beispiel bestimmt das Verfahren 500 die Änderungsrate des Fahrerbedarfsdrehmoment über die folgende Gleichung: $D D_s l o p e = (D D t 2 - D D t 1) / (t 2 - t 1)$
wobei DD_slope die Steigung oder Änderungsrate des Fahrerbedarfsdrehmoments ist, DDt2 das Fahrerbedarfsdrehmoment zum gegenwärtigen Zeitpunkt ist, DDt1 das Fahrerbedarfsdrehmoment des letzten vorherigen Abtastzeitpunkts des Fahrerbedarfs ist, t2 der aktuelle Abtastzeitpunkt des Fahrerbedarfs ist und t1 der letzte vorherige Abtastzeitpunkt des Fahrerbedarfs ist. Nachdem die Steigung des Fahrerbedarfs bestimmt wurde, kann der Fahrerbedarf für einen vorbestimmte Zeitpunkt in der Zukunft (z. B. 0,5 Sekunden vom gegenwärtigen Zeitpunkt) über die folgende Gleichung extrapoliert werden: $D D_p r e = D D_p r e s e n t + D D_s l o p e \cdot D D_e x_t$
wobei DD_pre das vorhergesagte Fahrerbedarfsdrehmoment ist, DD_present das gegenwärtige Fahrerbedarfsdrehmoment ist, DD_slope die Änderungsrate des Fahrerbedarfsdrehmoments ist und DD_ex_t der Zeitraum in der Zuklunft zum Extrapolieren des Fahrerbedarfsdrehmoments ist. Wenn beispielsweise das gegenwärtige Fahrerbedarfsdrehmoment 150 Newtonmeter beträgt, die Steigung des Fahrerbedarfs 5 Newtonmeter/Sekunde beträgt, und der Zeitraum zum Extrapolieren des Fahrerbedarfs in der Zukunft 0,5 Sekunden beträgt, dann ist das vorhergesagte Fahrerbedarfsdrehmoment = 150 + (5*0,5) = 152,5.
Das vorhergesagte Fahrerbedarfsdrehmoment kann mit der ISG-Drehmomentreserve oder dem Drehmomentbetrag, der von dem ISG zum Anlassen und Hochlaufen zugeführt werden soll, addiert werden, um zu bestimmen, ob der ISG das vorhergesagte Fahrerbedarfsdrehmoment in einem vorbestimmten Zeitraum in der Zukunft ab dem gegenwärtigen Zeitpunkt beim Anlassen und Hochlaufen des Motors erfüllen kann. Zum Beispiel kann das Verfahren 500 entscheiden, dass der ISG das vorhergesagte Fahreranforderungsdrehmoment und Drehmoment zum Anlassen und Hochlaufen des Motors bereitstellen kann, wenn DD_pre+ISG_T_res< ISG_T_cap, wobei ISG_T_cap die ISG-Drehmomentkapazität bei der aktuellen ISG-Drehzahl ist. Wenn das Verfahren 500 entscheidet, dass der ISG das vorhergesagte Fahrerbedarfsdrehmoment in einem vorbestimmten Zeitraum in der Zukunft ab dem gegenwärtigen Zeitpunkt beim Anlassen und Hochlaufen des Motors erfüllen kann, dann lautet die Antwort Ja und das Verfahren 500 geht zu 550 und 560 über. Das Verfahren 500 kann beurteilen, dass die Dringlichkeit des Motorstarts keine hohe Dringlichkeit ist, wenn der ISG das vorhergesagte Fahrerbedarfsdrehmoment in dem vorbestimmten Zeitraum in der Zukunft beim Anlassen des Motors erfüllen kann. Anderenfalls lautet die Antwort Nein und das Verfahren 500 geht zu 508 über. Das Verfahren 500 kann beurteilen, dass die Dringlichkeit des Motorstarts eine hohe Dringlichkeit ist, wenn der ISG das vorhergesagte Fahrerbedarfsdrehmoment in dem vorbestimmten Zeitraum in der Zukunft beim Anlassen des Motors nicht erfüllen kann.
Bei 508 lässt das Verfahren 500 den Motor an (z. B. dreht den Motor mit einer vorbestimmten Anlassdrehzahl, wie etwa 250 U/min oder ISG-Drehzahl) und wendet für maximale Motorleistung Expansionsverbrennung, Kompressionsverbrennung und Tellerventilhub und -zeitsteuerung an. Das Verfahren 500 stellt zudem die Drehmomentkapazität der Antriebsstrangtrennkupplung (z. B. einen Drehmomentbetrag, den die Antriebsstrangtrennkupplung übertragen kann) so ein, dass sie gleich der ISG-Drehmomentkapazität ist. Somit kann die Drehmomentkapazität der Antriebsstrangtrennkupplung als Reaktion auf einen Betrag an Arbeit eingestellt werden, der durch Expansionsverbrennung, Verhalten (z. im Betrieb/nicht im Betrieb) von Kompressionsentlastungsventilen und Tellerventilen während des Anlassens des Motors, die Position, bei der sich der Motor nicht mehr dreht, die Motorkühlmitteltemperatur, die Motoröltemperatur und den Luftdruck erzeugt wird, die alle auf das Motoranlassdrehmoment hinweisen können. Diese Einstellungen ermöglichen es dem ISG und dem Motor, auf Bedingungen des Motorstarts mit hoher Dringlichkeit zu reagieren. Ein Motorstart mit höherer Dringlichkeit kann ein Motorstart sein, der Geräusche und Vibrationen des Antriebsstrangs erhöht, jedoch gleich nach einer Motorstartanforderung größere Drehmomentbeträge liefert. Das Verfahren 500 geht zu 572 über.
Bei 550 bestimmt das Verfahren 500 ein Dringlichkeitsniveau für den angeforderten Motorstart. Motorstarts mit hoher Dringlichkeit gehen von 508 zu 506 über, sodass Motorstartanforderungen, die 550 und 560 erreichen, Motorstarts mit niedriger Dringlichkeit oder mittlerer Dringlichkeit sein können. In einem Beispiel ist die Dringlichkeit des Motorstarts eine mittlere Dringlichkeit, wenn es sich bei dem Urheber eines Signals, das eine Grundlage für die Motorstartanforderung bildet, um einen menschlichen Bediener handelt. Falls jedoch eine Systemkomponente der Urheber des Signals ist, das die Grundlage für die Motorstartanforderung bildet, dann kann bestimmt werden, dass die Dringlichkeit des Motorstarts eine niedrigere Dringlichkeit ist. Nichtsdestotrotz können einige Fahrzeugvorrichtungen, welche die Grundlage für die Motorstartanforderung bilden, die Grundlage zum Einstellen der Dringlichkeit des Motorstarts auf ein mittleres Niveau sein. Zum Beispiel kann davon ausgegangen werden, dass eine Motorabgassystemtemperaturüberwachung, welche die Grundlage für eine Motorstartanforderung bildet, ein niedriges Dringlichkeitsniveau des Motorstarts rechtfertigt. Umgekehrt kann davon ausgegangen werden, dass eine erhebliche Änderung des Batterieladezustands in einem kurzen Zeitraum ein mittleres Dringlichkeitsniveau des Motorstarts rechtfertigt. Das Verfahren 500 kann Dringlichkeitsniveaus des Motorstarts gemäß dem Urheber der Motorstartanforderung sowie Änderungsraten von Fahrzeugbetriebsparametern (z. B. des Batterieladezustands) einstellen. Das Verfahren 500 bestimmt das Dringlichkeitsniveau des Motorstarts und geht zu 552 über.
Bei 552 bestimmt das Verfahren 500 eine gewünschte Motoranlassleistung. Die gewünschte Motoranlassleistung kann auf der Dringlichkeit des Motorstarts basieren. Wenn beispielsweise die Dringlichkeit des Motorstarts gering ist, kann die Motoranlassleistung auf ein niedriges Niveau eingestellt werden, sodass längere Motoranlasszeiten zulässig sein können. Zusätzlich kann die Motoranlassdrehzahl eine Funktion des Motoranlassleistungsniveaus sein. Wenn das Motoranlassleistungniveau niedrig ist, kann der Motor über den ISG mit einer niedrigeren Drehzahl (z. B. 250 U/ min) gedreht werden. Wenn die Motoranlassleistung mittel ist, kann der Motor beispielsweise bis auf die Leerlaufdrehzahl des Motors angelassen werden. Wenn die Dringlichkeit des Motorstarts mittel ist, dann kann die Motoranlassleistung auf ein mittleres Niveau eingestellt werden, sodass kürzere Motoranlasszeiten bereitgestellt werden können. Das Verfahren 500 geht zu 564 und 568 über.
Bei 560 bestimmt das Verfahren 500, ob ein oder mehrere Zylinderkompressionsentlastungsventile verfügbar sind oder nicht verfügbar sind. Ein Kompressionsentlastungsventil ist möglicherweise nicht verfügbar, wenn das Zylinderkompressionsentlastungsventil seinen Zustand nicht ändert, wenn es dazu aufgefordert wird. Darüber hinaus ist ein Kompressionsentlastungsventil möglicherweise nicht verfügbar, wenn der Motor keine Kompressionsentlastungsventile enthält. Falls gewünscht, können die Kompressionsentlastungsventile während des Anlassens des Motors selektiv geöffnet werden, um das Motoranlassdrehmoment zu reduzieren. Durch Öffnen des Kompressionsentlastungsventils kann während des Anlassens des Motors etwas Luft aus den Motorzylindern entweichen, sodass der Motor im Vergleich zu einem geschlossen gehaltenen Kompressionsentlastungsventil unter Verwendung von weniger Drehmoment angelassen oder gedreht werden kann. Nachdem die Verfügbarkeit der Kompressionsentlastungsventile bestimmt wurde, geht das Verfahren 500 zu 562 über.
Bei 562 bestimmt das Verfahren 500 für jede Kombination aus Kompressionsentlastungsventilzustand und Expansionsverbrennung die Zeitsteuerung und den Hub der Einlass- und Auslasstellerventile. In einem Beispiel beinhaltet die Steuerung vorbestimmte Öffnungs- und Schließzeitsteuerungen der Einlass- und Auslasstellerventile sowie Hubbeträge für Bedingungen, bei denen ein Kompressionsentlastungsventil vorhanden und verfügbar ist und bei denen eine Expansionsverbrennung möglich ist. Das entsprechende Motoranlassdrehmoment für diese Bedingungen ist ebenfalls im Speicher der Steuerung gespeichert.
Das Verfahren 500 beinhaltet auch vorbestimmte Öffnungs- und Schließzeitsteuerungen der Einlass- und Auslasstellerventile sowie Hubbeträge für Bedingungen, bei denen ein Kompressionsentlastungsventil nicht vorhanden und nicht verfügbar ist und bei denen eine Expansionsverbrennung möglich ist. Das entsprechende Motoranlassdrehmoment für diese Bedingungen ist ebenfalls im Speicher der Steuerung gespeichert.
Das Verfahren 500 beinhaltet auch vorbestimmte Öffnungs- und Schließzeitsteuerungen der Einlass- und Auslasstellerventile sowie Hubbeträge für Bedingungen, bei denen ein Kompressionsentlastungsventil vorhanden und verfügbar ist und bei denen eine Expansionsverbrennung nicht möglich ist. Das entsprechende Motoranlassdrehmoment für diese Bedingungen ist ebenfalls im Speicher der Steuerung gespeichert.
Das Verfahren 500 beinhaltet auch vorbestimmte Öffnungs- und Schließzeitsteuerungen der Einlass- und Auslasstellerventile sowie Hubbeträge für Bedingungen, bei denen ein Kompressionsentlastungsventil nicht vorhanden und nicht verfügbar ist und bei denen eine Expansionsverbrennung nicht möglich ist. Das entsprechende Motoranlassdrehmoment für diese Bedingungen ist ebenfalls im Speicher der Steuerung gespeichert. Das Verfahren 500 geht zu 564 über.
Bei 564 wählt das Verfahren 500 eine optimale Kombination aus Aktivierung/Deaktivierung des Kompressionsentlastungsventils, Aktivierung/Deaktivierung von Expansionsverbrennung und Aktivierung/Deaktivierung von Zeitsteuerung/Hub der Tellerventile, um die Energie des Motoranlassdrehmoments zu minimieren. In einem Beispiel wählt das Verfahren die Zeitsteuerung/den Hub der Einlass- und Auslasstellerventile mit dem niedrigsten Motoranlassdrehmoment, das die aktuellen Dringlichkeit des Motorstarts, die Bestimmung der Möglichkeit zur Expansionsverbrennung (z. B. möglich/nicht möglich) und die Verfügbarkeit des Kompressionsentlastungsventils (z. verfügbar/nicht verfügbar) erfüllt. Wenn beispielsweise festgestellt wurde, dass eine Expansionsverbrennung möglich ist, die Dringlichkeit des Motorstarts mittel ist und das Kompressionsentlastungsventil nicht verfügbar ist, dann wählt das Verfahren 500 Zeitsteuerungs-/Hubwerte für die Einlass- und Auslasstellerventil aus, die für diese Betriebsbedingungen das niedrigste Motoranlassdrehmoment liefern. Wenn auf ähnliche Weise zum Beispiel festgestellt wurde, dass eine Expansionsverbrennung nicht möglich ist, die Dringlichkeit des Motorstarts niedrig ist und das Kompressionsentlastungsventil verfügbar ist, dann wählt das Verfahren 500 Zeitsteuerungs-/Hubwerte für die Einlass- und Auslasstellerventil aus, die für diese Betriebsbedingungen das niedrigste Motoranlassdrehmoment liefern. Das Verfahren 500 geht weiter zu 566.
Bei 566 schätzt das Verfahren 500 den Beitrag oder den Widerstand des Motordrehmoments zum bzw. gegen das aktuelle(n) Anlassereignis des Motors. In einem Beispiel schätzt das Verfahren 500 einen Motordrehmomentbeitrag zum Motorstart gemäß dem gegenwärtigen Volumen des Zylinders, der sich in seinem Arbeitstakt befindet, der Motortemperatur und der Zeitsteuerung/dem Hub des Einlass-/Auslasstellerventils. In einem Beispiel referenzieren das gegenwärtige Volumen des Zylinders, der sich in seinem Arbeitstakt befindet, die Motortemperatur und die Zeitsteuerung/der Hub des Einlass-/Auslasstellerventils eine Tabelle oder eine Funktion, die einen Wert für den Drehmomentbeitrag für das aktuelle Motoranlassereignis ausgibt. Die Werte in der Tabelle oder Funktion können durch Starten des Motors und Überwachen des Motordrehmoments bei verschiedenen Betriebsbedingungen empirisch bestimmt werden. Das Verfahren 500 geht zu 568 über.
Bei 568 bestimmt das Verfahren 500 das ISG-Drehmoment zum Anlassen des Motors. In einem Beispiel kann das Verfahren 500 das ISG-Drehmoment gemäß dem aktuellen Dringlichkeitsniveau des Motorstarts bestimmen. Wenn die Dringlichkeit des Motorstarts mittleres Niveau beträgt, kann das Verfahren 400 ein maximales Drehmoment für den ISG gemäß der folgenden Gleichung bestimmen: $\begin{matrix} I S G_T = D D_p r e s e n t + E n g_c r k_T_m e d (e n g_p, e n g_t, b p, F r p, c r p) \\ - E x p_c_t o r (e n g_p, e n g_t, b p, F r p, s p k_t) \\ - C o m p_c_t o r (e n g_p, e n g_t, b p, F r p) \end{matrix}$
wobei Eng_crk_t_med das Drehmoment zum Anlassen des Motors mit einer Drehzahl ist, die für ein mittleres Dringlichkeitniveau des Motorstarts geeignet ist (z. B. Drehen des Motors um 200 Kurbelgrade in weniger als 300 ms), ISG T das ISG-Drehmoment ist, um die Motorkurbelwelle mit der Drehzahl zu drehen, die für ein mittleres Dringlichkeitniveau des Motorstart geeignet ist, um das Fahrerbedarfsdrehmoment bereitzustellen. Wenn die Dringlichkeit des Motorstarts niedriges Niveau aufweist, kann das Verfahren 400 ein maximales Drehmoment für den ISG gemäß der folgenden Gleichung bestimmen: $\begin{matrix} I S G_T = D D_p r e s e n t + E n g_c r k_T_l o w (e n g_p, e n g_t, b p, F r p, c r p) \\ - E x p_c_t o r (e n g_p, e n g_t, b p, F r p, s p k_t) \\ - C o m p_(c_t o r (e n g_p, e n g_t, b p, F r p)) \end{matrix}$
wobei Eng_crk_ T low das Drehmoment zum Anlassen des Motors mit einer Drehzahl ist, die für ein niedriges Dringlichkeitniveau des Motorstarts geeignet ist (250 U/min), ISG_T das ISG-Drehmoment ist, um die Motorkurbelwelle mit der Drehzahl zu drehen, die für ein niedriges Dringlichkeitniveau des Motorstarts und zum Bereitstellen des Fahrerbedarfsdrehmoments geeignet ist. Das Verfahren 400 geht zu 570 über.
Bei 570 lässt das Verfahren 500 den Motor über den ISG gemäß dem bei 568 bestimmten ISG-Drehmoment an. Das Verfahren 500 stellt auch die Zeitsteuerung der EInlass- und Auslasstellerventile, den Zustand des Kompressionsentlastungsventil und die Aktivierung/Deaktivierung der Expansionsverbrennung ein, um die Energie des Motoranlassdrehmoments zu minimieren und den Motorstart mit der bestimmten Dringlichkeit bereitzustellen. Wenn das Verfahren 500 beispielsweise entscheidet, dass eine Expansionsverbrennung möglich ist, die Dringlichkeit des Motorstarts mittel ist und das Kompressionsentlastungsventil nicht verfügbar ist, dann wählt das Verfahren 500 Zeitsteuerungs-/Hubwerte für das Einlass- und Auslasstellerventil aus, die für diese Betriebsbedingungen das niedrigste Motoranlassdrehmoment liefern, während der Motor mit dem bei 568 bestimmten ISG-Drehmoment gedreht wird. Das Verfahren 500 stellt auch die Drehmomentkapazität der Antriebsstrangtrennkupplung auf eine Drehmomentausgabe des ISG minus dem Fahrerbedarfsdrehmoment ein, indem ein Druck eingestellt wird, der auf eine Antriebsstrangtrennkupplung ausgeübt wird. Somit kann die Drehmomentkapazität der Antriebsstrangtrennkupplung als Reaktion auf einen Betrag an Arbeit eingestellt werden, der durch Expansionsverbrennung, Verhalten (z. im Betrieb/nicht im Betrieb) von Kompressionsentlastungsventilen und Tellerventilen während des Anlassens des Motors, die Position, an sich der Motor nicht mehr dreht, die Motorkühlmitteltemperatur, die Motoröltemperatur und den Luftdruck erzeugt wird, die alle auf das Motoranlassdrehmoment hinweisen können. Das Verfahren 500 geht zu 572 über.
Bei 572 führt das Verfahren 500 den Rest des Startens und Hochlaufens des Motors gemäß dem Dringlichkeitsniveau des Motorstarts durch. Zum Beispiel kann das Verfahren 500 die Rate der Motorbeschleunigung von der Anlassdrehzahl auf die ISG-Drehzahl gemäß der Dringlichkeit des Motorstarts einstellen. In einem Beispiel kann das Verfahren den Motor 500 von der Anlassdrehzahl auf die ISG-Drehzahl mit einer Rate von X U/min pro Sekunde beschleunigen, wenn die Dringlichkeit des Motorstarts hoch ist. Das Verfahren kann den Motor von der Anlassdrehzahl auf die ISG-Drehzahl mit einer Rate von Y U/min pro Sekunde beschleunigen, wenn die Dringlichkeit des Motorstarts mittel ist. Das Verfahren kann den Motor von der Anlassdrehzahl auf die ISG-Drehzahl mit einer Rate von Z U/min pro Sekunde beschleunigen, wobei X>Y>Z. Das Verfahren 500 geht zum Ende über.
Auf diese Weise kann das Verfahren 500 den Motor gemäß einem Dringlichkeitsniveau des Motorstarts starten. Zusätzlich startet das Verfahren 500 einen Motor oder startet ihn nicht gemäß einem sich dynamisch ändernden Schwellenwert.
Somit stellen die Verfahren der 4 und 5 ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs bereit, das Folgendes umfasst: dynamisches Einstellen einer Drehmomentreserve einer elektrischen Maschine für den Motorstart gemäß einer Motorstoppposition und eines aufgrund des Drehmoments und der Arbeit, die durch Verbrennung in Zylindern erzeugt werden, die anfänglich bei Arbeits- und Verdichtungstakten in einem Motor positioniert sind, erwarteten Betrags an Reduzierung des erforderlichen Anlassdrehmoments; und Starten des Motors über die elektrische Maschine als Reaktion darauf, dass das Fahrerbedarfsdrehmoment gleich oder größer als ein verfügbares Drehmoment der elektrischen Maschine minus der Drehmomentreserve der elektrischen Maschine ist.
Das Verfahren beinhaltet, dass der erwartete Betrag an Drehmomentreduzierung aufgrund der Arbeitstaktverbrennung in dem Motor null beträgt, wenn die Arbeitstaktverbrennung nicht über den Motor unterstützt werden kann. Das Verfahren beinhaltet, dass das dynamische Einstellen der Drehmomentreserve der elektrischen Maschine das Verringern der Drehmomentreserve der elektrischen Maschine beinhaltet, wenn der erwartete Betrag an Drehmoment und Arbeit, der über die Arbeitstaktverbrennung erzeugt wird, zunimmt. Das Verfahren beinhaltet, dass das dynamische Einstellen der Drehmomentreserve der elektrischen Maschine das Erhöhen der Drehmomentreserve der elektrischen Maschine beinhaltet, wenn der erwartete Betrag an Drehmoment und Arbeit, der über die Arbeitstaktverbrennung erzeugt wird, abnimmt. Das Verfahren umfasst ferner das Verringern der Drehmomentreserve, wenn der erwartete Betrag an Drehmoment und Arbeit, der aus Verbrennung in dem ersten Verdichtungstakt seit einem letzten Motorstopp erzeugt wird, zunimmt. Das Verfahren umfasst ferner das Einstellen einer Drehmomentkapazität einer Antriebsstrangtrennkupplung in Koordination mit der Drehmomentreserve der elektrischen Maschine als Reaktion auf den Motorstart, wobei das Einstellen auf dem Drehmoment und der Arbeit basiert, die aus Verbrennung in Zylindern erzeugt wird, die sich anfänglich (z. B. wenn sich der Motor direkt vor dem Motorstart nicht dreht) in dem Arbeitstakt- und Verdichtungstakt befinden. Das Verfahren beinhaltet, dass das Starten des Motors das zumindest teilweise Schließen der Antriebsstrangtrennkupplung beinhaltet.
Das Verfahren der 4 und 5 stellt auch ein Fahrzeugbetriebsverfahren bereit, das Folgendes umfasst: Vorhersagen eines Fahrerbedarfsdrehmoments aus einem gegenwärtigen Zeitpunkt für einen vorbestimmten zukünftigen Zeitpunkt; Auswählen eines ersten Dringlichkeitsniveaus des Motorstarts als Reaktion darauf, dass eine elektrische Maschine das vorhergesagte Fahrerbedarfsdrehmoment zu dem vorbestimmten zukünftigen Zeitpunkt nicht bereitstellen kann; Auswählen eines zweiten Dringlichkeitsniveaus des Motorstarts als Reaktion darauf, dass die elektrische Maschine das vorhergesagte Fahrerbedarfsdrehmoment zu dem vorbestimmten zukünftigen Zeitpunkt bereitstellen kann; Auswählen eines dritten Dringlichkeitsniveaus des Motorstarts als Reaktion darauf, dass ein System den Motorstart angefordert hat und die elektrische Maschine das vorhergesagte Fahrerbedarfsdrehmoment bereitstellen kann. Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen einer Drehmomentreserve einer elektrischen Maschine zum Starten eines Motors. Das Verfahren umfasst ferner das Starten des Motors als Reaktion darauf, dass das Fahrerbedarfsdrehmoment gleich oder größer als eine Drehmomentkapazität der elektrischen Maschine minus der Drehmomentreserve der elektrischen Maschine ist. Das Verfahren umfasst ferner das Einstellen eines Zustands eines Kompressionsentlastungsventils als Reaktion auf das Dringlichkeitsniveau des Motorstarts. Das Verfahren umfasst ferner das Einstellen des Hubs eines Tellerventils als Reaktion auf das Dringlichkeitsniveau des Motorstarts. Das Verfahren umfasst ferner das Einstellen einer Drehmomentkapazität einer Antriebsstrangtrennkupplung als Reaktion auf mindestens eines von dem Dringlichkeitsniveau des Motorstarts, eines Betrags an Arbeit, der durch Expansionsverbrennung erzeugt wird, einem Verhalten von Kompressionsentlastungsventilen oder Tellerventilen während des Anlassens des Motors, einer Position, bei der sich der Motor nicht mehr dreht, der Motorkühlmitteltemperatur, der Motoröltemperatur und dem Luftdruck.
Es ist zu beachten, dass die in dieser Schrift beinhalteten beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit unterschiedlichen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können.Die in dieser Schrift offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nicht transitorischem Speicher gespeichert und durch das Steuersystem ausgeführt werden, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und anderer Motorhardware beinhaltet. Die konkreten in dieser Schrift beschriebenen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen.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 in dieser Schrift beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erzielen, sondern zur Vereinfachung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Ein(e) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen kann bzw. können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden.Ferner kann mindestens ein Teil der beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen Code graphisch darstellen, der in einen nichttransitorischen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Steuersystem programmiert werden soll. Die Steuerhandlungen können zudem den Betriebszustand von einem oder mehreren Sensoren oder Aktoren in der physischen Welt umwandeln, wenn die beschriebenen Handlungen ausgeführt werden, indem die Anweisungen in einem System ausgeführt werden, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit einer oder mehreren Steuerungen beinhaltet.
Damit ist die Beschreibung abgeschlossen. Würde diese von einem Fachmann gelesen, würden diesem viele Änderungen und Modifikationen ersichtlich werden, die nicht vom Wesen und Schutzumfang der Beschreibung abweichen. Zum Beispiel könnten 13-, 14-, 15-, V6-, V8-, V10- und V12-Verbrennungsmotoren, die mit Erdgas, Benzin, Diesel oder alternativen Kraftstoffkonfigurationen betrieben werden, die vorliegende Beschreibung vorteilhaft nutzen.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, das Folgendes umfasst: dynamisches Einstellen einer Drehmomentreserve einer elektrischen Maschine für den Motorstart gemäß einer Motorstoppposition und eines aufgrund des Drehmoments und der Arbeit, die durch Verbrennung in Zylindern erzeugt werden, die anfänglich bei Arbeits- und Verdichtungstakten in einem Motor positioniert sind, erwarteten Betrags an Reduzierung des erforderlichen Anlassdrehmoments; und Starten des Motors über die elektrische Maschine als Reaktion darauf, dass das Fahrerbedarfsdrehmoment gleich oder größer als ein verfügbares Drehmoment der elektrischen Maschine minus der Drehmomentreserve der elektrischen Maschine ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erwartete Betrag an Drehmomentreduzierung aufgrund der Arbeitstaktverbrennung in dem Motor null beträgt, wenn die Arbeitstaktverbrennung nicht über den Motor unterstützt werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das dynamische Einstellen der Drehmomentreserve der elektrischen Maschine das Verringern der Drehmomentreserve der elektrischen Maschine beinhaltet, wenn der erwartete Betrag an Drehmoment und Arbeit, der über die Arbeitstaktverbrennung erzeugt wird, zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das dynamische Einstellen der Drehmomentreserve der elektrischen Maschine das Erhöhen der Drehmomentreserve der elektrischen Maschine beinhaltet, wenn der erwartete Betrag an Drehmoment und Arbeit, der über die Arbeitstaktverbrennung erzeugt wird, abnimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Verringern der Drehmomentreserve umfasst, wenn der erwartete Betrag an Drehmoment und Arbeit, der aus Verbrennung in dem ersten Verdichtungstakt seit einem letzten Motorstopp erzeugt wird, zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Einstellen einer Drehmomentkapazität einer Antriebsstrangtrennkupplung in Koordination mit der Drehmomentreserve der elektrischen Maschine als Reaktion auf das Starten des Motors umfasst, wobei das Einstellen auf dem Drehoment und der Arbeit basiert, die aus Verbrennung in Zylindern erzeugt wird, die anfänglich bei dem Arbeitstakt- und Verdichtungstakt positioniert sind.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Starten des Motors das zumindest teilweise Schließen der Antriebsstrangtrennkupplung beinhaltet.
Fahrzeugsystem, das Folgendes umfasst: eine Brennkraftmaschine; eine elektrische Maschine; eine Antriebsstrangtrennkupplung, die dazu konfiguriert ist, den Motor selektiv an die elektrische Maschine zu koppeln; und eine Steuerung einschließlich ausführbarer Anweisungen, die in nicht transitorischem Speicher gespeichert sind und die Steuerung dazu veranlassen, ein Dringlichkeitsniveau des Motorstarts zu bestimmen, die Betriebszustände von einem oder mehreren Aktoren als Reaktion auf das Dringlichkeitsniveau des Motorstarts einzustellen und den Motor als Reaktion auf das Dringlichkeitsniveau des Motorstarts zu starten, wobei das Dringlichkeitsniveau des Motorstarts eines von einer Vielzahl von Dringlichkeitsniveaus des Motorstarts ist und wobei mindestens ein Niveau der Vielzahl von Dringlichkeitsniveaus des Motorstarts gemäß einer Schätzung einer Kapazität der elektrischen Maschine, um ein Fahrerbedarfsdrehmoment für einen vorbestimmten Zeitraum zu erfüllen, bestimmt wird.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 8, das ferner zusätzliche ausführbare Anweisungen zum Bestimmen des Dringlichkeitsniveaus des Motorstarts als Reaktion auf einen Urheber eines Signals, auf dem ein Motorstart basiert, umfasst.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 9, wobei das Dringlichkeitsniveau des Motorstarts ein erstes Niveau ist, wenn der Urheber des Signals ein Mensch ist.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 10, wobei das Dringlichkeitsniveau des Motorstarts ein zweites Niveau ist, wenn der Urheber des Signals eine Systemkomponente ist, und wobei das erste Niveau eine höhere Priorität als das zweite Niveau aufweist.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 8, wobei die Vielzahl von Dringlichkeitsniveaus des Starts eine hohe Dringlichkeit, eine mittlere Dringlichkeit und eine niedrige Dringlichkeit beinhalten.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 8, das ferner zusätzliche Anweisungen zum Einstellen von Motortellerventilhub und einem Zustand eines Kompressionsentlastungsventils als Reaktion auf das Dringlichkeitsniveau des Motorstarts umfasst.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 8, das ferner zusätzliche Anweisungen zum Einstellen einer Drehmomentkapazität der Antriebsstrangtrennkupplung als Reaktion auf das Dringlichkeitsniveau des Motorstarts umfasst.