DE10221031A1 - Motorabschaltung für ein Hybrid-Elektrofahrzeug - Google Patents

Motorabschaltung für ein Hybrid-Elektrofahrzeug

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Abstract

Diese Erfindung ist ein Verfahren und ein System zur Steuerung einer Motorabschaltung in einem Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV). Die Erfindung ermöglicht reduzierte Emissionen am hinteren Abgasrohr während der zahlreichen Motorabschaltungen und anschließenden erneuten Starts im Verlaufe eines HEV Antriebszyklus sowie reduzierte Kraftstoffverdunstungen während einer (nicht aktiven) "Ansaug"-Periode. Die Motorabschaltroutine kann Kraftstoff-Einspritzdüsen linear abfallen lassen, das Motordrehmoment (über eine elektronische Drosselklappensteuerung) steuern, die Motordrehzahl regeln, die Zündfunkenzuführung unterbrechen, indem die Zündanlage unwirksam gemacht wird, den Spüldampfstrom unterbrechen, indem ein Ventil zur zentralen Steuerung von Dampf (VMV) geschlossen wird, den Rückführstrom von Abgas (EGR) unterbrechen, indem ein EGR-Ventil geschlossen wird, und den Ansaugkrümmer von restlichem Kraftstoff (Dampf und Lachen) in den Brennraum spülen, um verbrannt zu werden. Die sich ergebenden Nebenprodukte des Abgases werden anschließend im Katalysator umgewandelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Steuerung der Abschaltung eines HEV Motors eines Hybridfahrzeuges.
Es ist die Notwendigkeit bekannt, den Verbrauch fossiler Brennstoffe und von Emissionen in Kraftfahrzeugen und anderen, durch Verbrennungsmotoren (ICE) angetriebenen Fahrzeugen zu reduzieren. Fahrzeuge, die durch Elektromotore angetrieben werden, versuchen sich diesen Notwendigkeiten zuzuwenden. Leider weisen Elektrofahrzeuge eine beschränkte Reichweite und begrenzte Leistungsvermögen auf. Außerdem benötigen Elektrofahrzeuge eine erhebliche Zeit, um ihre Batterien wiederaufzuladen. Eine Ausweichlösung besteht darin, in einem Fahrzeug sowohl einen Verbrennungsmotor als auch einen elektrischen Antriebsmotor zu kombinieren. Solche Fahrzeuge werden typischerweise Hybrid-Elektrofahrzeuge (HEV) genannt (US-Patentschrift 5 343 970).
Das Hybrid-Elektrofahrzeug HEV ist in vielfältigen Ausführungen beschrieben. Viele Patente für HEV offenbaren Systeme, bei denen es erforderlich ist, dass eine Bedienperson zwischen elektrischem Betrieb und Betrieb mit Verbrennungsmotor auswählt. In anderen Ausführungen treibt der Elektromotor eine Gruppe von Rädern an, und der Verbrennungsmotor treibt eine andere Gruppe an.
Es wurden Ausführungen entwickelt, die brauchbarer sind. Zum Beispiel ist die Reihenausführung eines Hybrid-Elektrofahrzeugs (SHEV) ein Fahrzeug mit Motor, typischerweise ein Verbrennungsmotor, der mit einem Generator-Motor verbunden ist. Die Generator liefert wiederum Strom für eine Batterie und einen weiteren Motor, der Antriebsmotor genannt wird. In der SHEV ist der Antriebsmotor die einzige Quelle des Drehmoments am Rad. Zwischen dem Motor und den Antriebsrädern gibt es keine mechanische Verbindung. Die Parallelausführung eines Hybrid-Elektrofahrzeugs (PHEV) besitzt einen Motor, typischerweise ein Verbrennungsmotor (ICE) und ein Elektromotor, die zusammen das notwendige Drehmoment am Rad bereitstellen, um das Fahrzeug anzutreiben. Zusätzlich kann in der PHEV Ausführung der Motor als Generator genutzt werden, um die Batterie aus der durch den ICE erzeugten Energie zu laden.
Ein Parallel-/Reihen-Hybrid-Elektrofahrzeug (PSHEV) besitzt Eigenschaften sowohl von der PHEV Ausführung als auch der SHEV Ausführung und ist typischerweise als Ausführung mit "Leistungsaufteilung" bekannt. Bei der PSHEV ist der Verbrennungsmotor mechanisch mit zwei Elektromotoren in einer Achseinheit mit Planetengetriebe, Kupplung und Differential verbunden. Ein erster Elektromotor, der Generator ist mit einem Sonnenrad verbunden. Der ICE ist mit einem Zwischenrad verbunden. Ein zweiter Elektromotor, der Antriebsmotor, ist über ein zusätzliches Getriebe in einer Achseinheit mit Getriebe, Kupplung und Differential mit einem Tellerrad (Ausgang) verbunden. Das Drehmoment des Motors treibt den Generator an, um die Batterie zu laden. Der Generator kann außerdem zum notwendigen Drehmoment am Rad (Abtriebswelle) beitragen. Der Antriebsmotor wird verwendet, um zum Drehmoment am Rad beizutragen und um Bremsenergie zum Aufladen der Batterie zurückzugewinnen, wenn ein Nutzbremssystem verwendet wird.
Die Kombination eines Verbrennungsmotors mit Elektromotoren ist vorteilhaft. Es ist ein großes Potenzial vorhanden zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauches und der Emissionen des Verbrennungsmotors, ohne wesentlichen Verlust an Leistungsfähigkeit oder Steuerbarkeit des Fahrzeugs.
Aus dem Stand der Technik sind gesteuerte Motorabschaltungen und entsprechende Strategien der gesteuerten Motorabschaltung entwickelt worden, aber nicht für ein HEV. Die US-Patentschrift 4 653 445 offenbart eine Regelanlage als Motorschutz für unterschiedliche bedrohliche Zustände. Beispiele solcher Zustände umfassen Feuer, das Vorhandensein von brennbarem Gas oder Kraftstoff, das Umkippen, übermäßiges Kippen, geringer Öldruck, niedriger Stand des Kühlmittels, Motorüberhitzung des Motors oder Überdrehzahl des Motors.
Dieses Motorabschaltsystem nimmt Warnsignale für Ausfallbedingungen auf, die das Abschalten des Motors einleiten. Dabei werden Ausfallsignale entweder in eine schnelle Abschaltreaktion oder eine verzögerte Abschaltreaktion zu unterteilt. Dieses Verfahren läßt sich nur auf normale Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor anwenden.
Die US-Patentschrift 4 574 752 offenbart eine Motorabschaltvorrichtung für einen herkömmlichen Verbrennungsmotor und ist für stationäre Motoranwendungen besonders geeignet. Es beschreibt ein geregeltes, zeitlich gesteuertes Abschalten, um den Motorverschleiß oder Schaden am System zu reduzieren, wenn in einer durch den Motor angetriebenen peripheren Vorrichtung Probleme auftreten. Wenn dieses Verfahren in einer peripheren Vorrichtung, die vom Motor angetrieben oder gesteuert wird, einen Ausfall erfasst, nutzt es ein Relais, eine Regelung zur Kraftstoffabschaltung, eine Steuerung der Motordrosselklappe und eine Zeittaktsteuerung zum Abschalten des Motors.
Der Stand der Technik offenbart auch andere Entwicklungen, um die Vergeudung von Kraftstoff, Emissionen und das Nachlaufen während einer gesteuerten Abschaltung des Motors für einen normalen Verbrennungsmotor zu reduzieren. US-Patent 4 366 790 offenbart ein Umgehungssystem, das den Kraftstofffluss zu einem Motor unterbricht, wenn keine Verbrennung erforderlich ist. Wenn dieses normalerweise offene Umgehungsventil bei Vorgängen wie Verzögerung oder Abschalten des Motors geschlossen ist, wird nur gefilterte Luft mit reduziertem Unterdruck in den Motorkrümmer eingelassen. Dies verhindert eine Vergeudung von Kraftstoff (US-Patent 5 357 720). Es wurden weitere Systeme entwickelt, um die Größe der Abgasrückführung zu maximieren, wenn ein Verbrennungsmotor abgeschaltet ist, um Emissionen und "Nachdieseln" zu reduzieren (US-Patent 4 367 720).
US-Patentschrift 4 312 310 offenbart eine Regelanlage zur Verhinderung von Emissionen, die das Ansaugen von Kraftstoff in den Motor bei Leerlaufbedingungen oder Verzögerung unterbricht und den Verbrennungsmotor mit einer zusätzlichen Leistungseinheit wie ein Elektromotor oder Hydraulikdruck weiter dreht. Der Motor hält das Drehen des Verbrennungsmotors aufrecht, um ein nachfolgendes schnelles Anspringen zu ermöglichen, wenn wieder normale Antriebsbedingungen aufgenommen werden.
Obwohl der Stand der Technik Systeme zur Motorabschaltung für normale Verbrennungsmotoren offenbart, erfüllen diese nicht die Erfordernisse für die Motorabschaltung eines HEV.
Von daher liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein gesteuertes Verfahren und ein System zur Motorabschaltung für ein Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV) bereitzustellen.
Das Problem wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 5 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfasst.
Die Erfinder gingen bei der Lösungssuche von folgendem Sachverhalt aus:
Wenn der Verbrennungsmotor ungesteuert abschaltet, können seine Starts und Stopps im gesamten gegebenen HEV-Antriebszyklus Emissionen von unverträglichen Mengen von Kraftstoffrückstand am hinteren Abgasrohr (Dampf und Lachen) im Ansaugkrümmer von einem Abschalten zum nächsten erhöhen. Die Menge von Kraftstoffrückstand ist von der Größe des Kraftstoffdurchflusses aus den Einspritzeinrichtungen sowie der Menge von Kraftstoffdampf abhängig, die durch das Ventil zur zentralen Steuerung von Dampf (VMV) und das Abgasrückführventil (EGR) vor dem Abschalten eingeleitet wird.
Ventile zur zentralen Steuerung von Dampf (VMV) werden weitverbreitet in Kraftstoffverdunstungsanlagen genutzt, um den im Kraftstoffsystem entwickelten Kraftstoffdampf zu reduzieren. Kraftstoffdampf im Kraftstofftank und in den Leitungen wird in einem Dampfspeicherbehälter, der typischerweise ein Material aus Holzkohle enthält, eingefangen und dann über das VMV in den Ansaugkrümmer des Motors abgesaugt. Die Menge Kraftstoffdampf, die in den Ansaugkrümmer und somit in die Zylinder des Motors eingeleitet wird, um verbrannt zu werden, ist abhängig und quasi proportional dazu wie häufig das VMV geöffnet wird und welcher Unterdruck im Ansaugkrümmer vorhanden ist.
Abgasrückführventile (EGR) werden weit verbreitet in Abgasreinigungssystemen des hinteren Abgasrohrs genutzt, um einen Teil der heißen Abgase in den Ansaugkrümmer zurückzuführen, wodurch das angesaugte Luft-Kraftstoff- Gemisch verdünnt wird und die Verbrennungstemperaturen herabgesetzt werden, um den Anteil von erzeugten NOX (Stickoxiden) zu reduzieren. Die Menge von in den Ansaugkrümmer und somit in die Zylinder zurückgeführten Abgasen ist proportional wie häufig das EGR Ventil geöffnet wird und welcher Unterdruck im Ansaugkrümmer vorhanden ist. Obwohl die Abgase meistens aus inerten Nebenprodukten des vorhergehenden Verbrennungsvorgangs gebildet sind, enthalten sie zum Teil etwas unverbrannten Kraftstoffdampf. Während einer Motorabschaltung in einem HEV-Antriebszyklus können die Kraftstoff- Einspritzdüsen, VMV-Ventile und EGR-Ventile bei unterschiedlichen Verhältnissen in Abhängigkeit davon durchlässig sein, wann das Abschalten stattfindet und können somit zu Anteilen von Kraftstoffdampf und Lachen in den Ansaugkrümmer beitragen, die von einer Motorabschaltung zur nächsten variieren. Dies wiederum führt zu unvereinbaren Mengen von restlichem Kraftstoff, der in dem Ansaugkrümmer von einem nachfolgenden erneuten Start des Motors zum nächsten übrigbleibt. Wegen der vielen Motorabschaltungen und Starts in einem HEV ist es wichtig, die Größe von Emissionen im hinteren Abgasrohr während dieser Vorgänge auf ein Minimum zurückzuführen.
Trotzdem wird es bei einer unvereinbaren Menge von restlichem Kraftstoffdampf und Lachen schwierig, die genaue Menge Kraftstoff durch die Einspritzdüsen von einem Motorstart zum nächsten im Verlauf eines Antriebszyklus zuzuführen. So können die Emissionen am hinteren Abgasrohr von einem Motorstart zum nächsten während eines Antriebszyklus variieren.
Eine gesteuerte Abschaltroutine des Motors kann auch Kraftstoffverdunstungen reduzieren, die einer Zündschloss-Stellung "Schlüssel Aus" mit Abschaltung des Motors (und Fahrzeugs) am Ende eines Antriebszyklus folgen. Einen bedeutenden Beitrag zu Kraftstoffverdunstungen in normalen Fahrzeugen beim Ansaugen, d. h. die Zeit zwischen Antriebszyklen, wo das Fahrzeug nicht aktiv und der Motor abgeschaltet ist, besteht durch Dampf aus Kraftstoffrückstand, der vom Ansaugkrümmer durch das Luftansaugsystem des Fahrzeugs in die Umgebung entweicht. Durch Reduzierung des Kraftstoffrückstandes aus dem Ansaugkrümmer können Kraftstoffverdunstungen während der einem Antriebszyklus folgenden "Schlüssel Aus"-Ansaugperioden des Fahrzeugs reduziert werden.
Um diese auszuführen, wird eine "Leistungserhaltungs"-Funktion benötigt, um die Bereitstellung von Leistung an die Regeleinrichtungen, die Zündanlage und das Kraftstoffsystem (Pumpe und Einspritzdüsen) des HEV einen Zeitraum lang nach "Schlüssel Aus" fortzusetzen. Dies ermöglicht es, dass der Generator den Motor weiter dreht, nachdem die Einspritzdüsen abgeschaltet sind, während die Zündfunken weiter zünden, bis der restliche Kraftstoff (Dampf und Flüssigkeit) aus dem Ansaugkrümmer in die Brennraum gespült ist, um zumindest teilweise verbrannt und dann weiter in den heißen Katalysator bewegt und dort umgewandelt zu werden.
Daher bietet die Lösung der Erfindung an:
  • - Bereitstellung eines Verfahrens und Systems zur Steuerung von Motorabschaltungen im HEV, um das Ziel eines HEV der reduzierten Emissionen (hinteres Abgasrohr und Kraftstoffverdunstung) zu erreichen;
  • - ein Verfahren und ein System zur Steuerung von Motorabschaltungen eines HEV, die spezielle Regeleinrichtungen innerhalb eines Fahrzeug-Systemreglers und/oder Motorreglers aufweisen für: Kraftstoffeinspritzdüsen mit linearem Abfallen, das Motordrehmoment über eine Drosselplatte zu steuern, die Motordrehzahl zu regeln, die Zündfunkenzuführung zu unterbrechen, indem eine Zündanlage unwirksam gemacht wird, Unterbrechung der Spülung des Dampfdurchflusses durch Schließung eines VMV, Unterbrechung des Rückführdurchflusses von Abgas, indem ein EGR Ventil geschlossen wird, und Spülen oder Reinigen des Ansaugkrümmers eines Motors von restlichem Kraftstoff (Dampf und Lachen) sobald alle Kraftstoffquellen (Einspritzdüsen, VMV und VGR-Ventil) abgesperrt sind;
  • - die Abschaltung des Motors abzubrechen, falls der Motor angewiesen wird zu laufen und das lineare Abfallen der Kraftstoffeinspritzdüse noch nicht begonnen hat;
  • - den Zündfunken abzuschalten, indem die Zündanlage unwirksam gemacht wird, wenn die Motordrehzahl geringer ist als ein kalibrierbarer Schwellenwert;
  • - Kraftstoffeinspritzdüsen auf kalibrierbare Art und Weise linear abfallen zu lassen, beispielsweise alle Einspritzdüsen auf einmal abschalten, jeweils eine Einspritzdüse abschalten oder jeweils zwei Einspritzdüsen abschalten;
  • - ein Leistung erhaltendes System zur gesteuerten Motorabschaltung bereitzustellen, um eine "Schlüssel Aus"-Abschaltung vollkommen zu machen.
Die Erfindung soll im Folgenden anhand einer schematischen Zeichnung eines Ausführungsbeispiels in ihrer Wirkungs- und Funktionsweise näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 die allgemeine Ausführung eines Hybrid-Elektrofahrzeugs (HEV) mit Leistungsaufteilung;
Fig. 2 die Stufe 1 der gesteuerten Abschaltfolge des Motors für ein Hybrid- Elektrofahrzeug;
Fig. 3 eine grundlegende schematische Darstellung der Fahrzeugregelung, einer Steuereinheit des Motors und einer zentralen Steuereinheit der Achseinheit mit Getriebe, Kupplung und Differential.
Fig. 4 die Stufe 2 der gesteuerten Abschaltfolge des Motors für ein Hybrid- Elektrofahrzeug.
Die vorliegende Erfindung betrifft Elektrofahrzeuge und spezieller Hybrid- Elektrofahrzeuge (HEV). Fig. 1 stellt nur eine mögliche Ausführung dar, speziell die Ausführung eines Parallel-/Reihen-Hybrid-Elektrofahrzeugs mit Leistungsaufteilung. In einem Hybrid-Elektrofahrzeug mit Leistungsaufteilung verbindet eine Planetengetriebegruppe 20 über eine Freilaufkupplung 24 mechanisch ein Zwischenrad mit einem Verbrennungs-Motor 22. Die Planetengetriebegruppe 20 verbindet außerdem mechanisch ein Sonnenrad mit einem Generator-Motor 26 und einem Ausgleichgetriebe-Tellerrad (Abtrieb) mit einem Antriebsmotor 28. Der Generator-Motor 26 ist außerdem mit einer Generatorbremse 30 gekoppelt und mit einer Batterie 32 elektrisch verbunden. Der Antriebsmotor 28 ist durch eine zweite Getriebegruppe 34 mechanisch mit dem Tellerrad der Planetengetriebegruppe 20 verbunden und elektrisch an die Batterie 32 angeschlossen. Das Tellerrad der Planetengetriebegruppe 20 ist über die Abtriebswelle 38 mechanisch mit den Antriebsrädern 36 verbunden.
Die Planetengetriebegruppe 20 teilt die abgegebene Energie des Motors 22 in einen direkten Weg von dem Motor 22 zu dem Generator-Motor 26 und in einen parallelen Weg von dem Motor 22 zu den Antriebsrädern 36 auf. Die Drehzahl des Motors 22 kann geregelt werden, indem die Aufteilung in den direkten Weg variiert wird, während durch den parallelen Weg eine mechanische Verbindung aufrechterhalten wird. Der Antriebsmotor 28 erhöht die Leistung des Motors 22 auf die Antriebsräder 36 auf dem parallelen Weg durch die zweite Getriebegruppe 34. Der Antriebsmotor 28 liefert außerdem die Möglichkeit, Energie direkt, im wesentlichen durch den Generator-Motor 26 erzeugte, abfließende Energie von dem direkten Weg zu verwenden, wodurch die mit der Umwandlung von Energie in chemische Energie in die und aus der Batterie 32 verbundenen Verluste reduziert werden.
Ein Fahrzeug-Systemregler (VSC) 40 steuert viele Komponenten in dieser Ausführung. Der VSC 40 wirkt auf alle Hauptkomponenten des Fahrzeugs, indem zu jedem Regler einer Komponente eine Datenübertragung hergestellt wird: zu der Batterie-Steuereinheit (BCU) 42, der zentralen Steuereinheit (TMU) 44 der Antriebseinheit mit Getriebe, Kupplung und Differential und der Steuereinheit (ECU) 46 des Motors. Diese Datenübertragung wird hergestellt, indem ein Übertragungsnetz wie ein CAN (Regler-Bereichsnetz) verwendet wird. Der VSC 40 und die ECU 46 sind klar getrennte Regler, die sich jedoch entweder in getrennten Steuermodulen befinden können oder in dem gleichen Modul aufgenommen sein können.
Die ECU 46 ist mit dem Motor 22 über eine verdrahtete Schnittstelle verbunden. Die BCU 42 ist über eine verdrahtete Schnittstelle mit der Batterie 32 verbunden. Die TMU 44 steuert den Generator-Motor 26 und den Antriebsmotor 28 über eine verdrahtete Schnittstelle.
Es liegt an dem VSC 40 und der ECU 46, dass eine Koordinierung der gesteuerten Abschaltung des Motors 22 stattfindet, um die Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu erfüllen. Zu einem vorgegebenen Zeitpunkt, wenn der VSC 40 bestimmt, dass es für das Fahrzeug am besten ist, ohne den Motor zu laufen, beispielsweise die Anforderung eines geringen Drehmoments oder ein "Zündschlüssel abziehen" von einer Bedienperson, leitet der VSC 40 die Abschaltung des Motors 22 ein, indem an die ECU 46 eine Anweisung ausgegeben wird.
Eine mögliche Abschaltroutine des Motors 22, das heißt das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, ist in den Fig. 2 und Fig. 4 dargestellt. Fig. 2 veranschaulicht speziell die Stufe 1 einer Abschaltroutine des HEV Motors und befasst sich mit der gesamten Koordinierung der Motorabschaltung, indem Drehzahl und Drehmoment des Motors, z. B. über die elektronische Drosselklappensteuerung, gesteuert werden vor dem Aufrufen von Stufe 2 der Abschaltfolge des Motors, während die Leistung an die Regler, die Zündanlage und das Kraftstoffsystem (Pumpe und Einspritzdüsen) erhalten wird, wenn für Abschaltungen des Motors durch die Zündschloss-Stellung "Schlüssel Aus" ein optionales Merkmal "Leistung aufrechterhalten" realisiert wird.
Fig. 4 stellt die Stufe 2 dar, das heißt eine speziellere Steuerung der Motorkomponenten wie Kraftstoff-Einspritzdüsen, Ventil zur zentralen Dampfsteuerung (VMV) und Rückführventile für Abgas (EGR) sowie die Fähigkeit, einen Ansaugkrümmer von Kraftstoffrückstand zu "spülen", wenn das optionale Merkmal "Leistung aufrechterhalten" für Abschaltungen des Motors für "Schlüssel Aus" realisiert wird. Die Stufe 1 ist in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel so dargestellt, dass sie in dem VSC 40 und die Stufe 2 in der ECU 46 verarbeitet wird. Diese "Stufen" müssen nicht notwendigerweise den Reglern zugeordnet sein, die in diesem veranschaulichten Beispiel verwendet werden; es können auch andere Regler entsprechend angepasst werden.
Fig. 2 (Stufe 1) ist ein Ablaufdiagramm, das zeitlich von links nach rechts wie folgt zu lesen ist:
DES_ENG_TORQUE 54 = die Anweisung für das gewünschte Drehmoment des Motors 22 von dem VSC 40 zu der ECU 46; die Steuerung des gewünschten Motordrehmoments steuert direkt die Stellung der Drosselklappe des Motors, wenn ein dem Drehmoment zugrundegelegtes elektronisches Drosselklappen- Reglersystem verwendet wird; wobei in diesem Fall mit einem bekannten Routinenverzeichnis des Motors 22 ein gewünschtes Bremsmoment des Motors 22 in das gewünschte angegebene Drehmoment des Motors 22, anschließend in den gewünschten Luftdurchfluss des Motors 22 und dann schließlich in die gewünschte Drosselklappenstellung des Motors 22 zerlegt werden kann.
ACTUAL_ENG_SPEED 48 = die durch einen Kurbelwellen-Positionssensor (nicht gezeigt) gemessene tatsächliche Drehzahl des Motors 22, die durch die ECU 46 gelesen und an den VSC 40 geleitet wird.
DES_ENG_SPEED 90 = die Anweisung für die gewünschte Drehzahl des Motors 22 von dem VSC 40 an die TMU 44, wobei die TMU 44 den Generator- Motor 26 für das meiste Fahren in der "Drehzahl" Regelung läßt und der VSC 40 die Zielgeschwindigkeit des Generator-Motors 26 über diese Anweisung DES_ENG_SPEED 90 einstellt. Die Drehzahl des Generator-Motor 26 und die Drehzahl des Motors 22 sind immer proportional zueinander, weil sie in der Planetengetriebegruppe 20 mechanisch verbunden sind. Die Pfeile S bzw. E bei der anfänglichen bzw. der eingestellten Geschwindigkeit zeigen dies deutlich.
ENGINE_MODE 50 = die Betriebsart-Anweisung von dem VSC 40 an die ECU 46; 0 = Motor 22, der zum Abschalten angewiesen wurde, 1 = Motor 22, der zum Einschalten angewiesen wurde; das ist es, was die Stufe 2 der Abschaltroutine des Motors startet wie es in Fig. 4 veranschaulicht ist.
ENGINE_RUNNING 64 = Flag, das anzeigt, ob der Motor 22 läuft (d. h. liefert Verbrennung und Drehmoment); 0 = Motor 22 läuft nicht (Aus); 1 = Motor 22 läuft (Ein). Dieses Flag ist in der Stufe 2 der Abschaltroutine des Motors auf 0 gesetzt wie es in Fig. 4 veranschaulicht ist, wenn Bedingungen eingehalten sind, und wird anschließend von der ECU 46 an den VSC 40 geleitet.
STAGE TWO ROUTINE (100) für Stufe 2 = diese Routine beginnt, wenn ENGINE_MODE 50 = 0 ist. Mit speziellem Bezug in Fig. 4 dargestellt.
GEN_MODE 92 = die Betriebsanweisung von dem VSC 40 an die TMU 44; 1 = Drehzahlregelung, 0 = Drehen des Motors bis zu einem Stop (Drehzahl 0).
POWER_SUSTAIN_TMR 74 = Zeittaktsteuerung, die beginnt, wenn der Schlüssel auf "AUS" gedreht ist und dann läuft, bis eine kalibrierbare Verzögerungszeit der Leistungserhaltung erfüllt ist (POWER_SUSTAIN_DLY 102) oder wenn ENGINE_RUNNING 64 = 0 ist, was davon abhängt, welche Möglichkeit realisiert wird.
POWER_SUSTAIN_FLG 76 = Flag innerhalb des VSC 40 setzen, das wenn = 1 ist, die Leistung für sämtliche Regler, die Zündanlage und das Kraftstoffsystem (Pumpe und Einspritzdüsen) aufrechterhält; Flag wird auf 1 gesetzt, wenn der Schlüssel auf "OFF-Position" gedreht ist, und wird auf 0 gesetzt, wenn die POWER_SUSTAIN_TMR 74 die POWER_SUSTAIN_DLY 102 überschreitet oder wenn ENGINE_RUNNING 64 = 0 abhängig davon ist, welche Möglichkeit realisiert wird.
Fig. 3 zeigt schematisch das Zusammenwirken des VSC mit der TMU 44 und der ECU 46 wie sie oben beschrieben sind.
Fig. 4 (Stufe 2) ist ebenfalls ein Ablaufdiagramm, das von links nach rechts wie folgt gelesen wird:
ENGINE_MODE 50 = die Betriebsart-Anweisung von dem VSC 40 an die ECU 46, die in der Stufe 1 gesetzt wird wie es in Fig. 2 dargestellt ist; 0 = Motor 22 angewiesen, abzuschalten; 1 = Motor 22 angewiesen, einzuschalten; das ist es, was die Stufe 2 der Abschaltroutine des Motors startet, wie es in Fig. 4 veranschaulicht ist.
INJ_STOP_TMR 56 = (IF OPTION A 58) = Zeittaktsteuerung, die beginnt, wenn die Anweisung zur Ausführung der Abschaltung gegeben ist (ENGINE_MODE 50 = 0) und die dann läuft, bis sämtliche Einspritzdüsen ausgeschaltet sind; wobei jede Einspritzdüse auf der Basis einer relativ dazu kalibrierbaren Verzögerung ausgeschaltet ist, wenn die Anweisung zur Abschaltung gegeben wurde.
(IF OPTION B 60) = Zeittaktsteuerung, die beginnt, wenn die Anweisung zur Ausführung der Abschaltung (ENGINE_MODE 50 = 0) gegeben ist und anschließend jedes mal dann eine Rücksetzung erfährt, wenn eine der Einspritzdüsen ausgeschaltet ist; wobei jede Einspritzdüse auf der Basis einer relativ dazu kalibrierbaren Verzögerung ausgeschaltet ist, wenn die letzte Einspritzdüse abgeschaltet wurde.
SHUTDOWN_PG_DIS 66 = Flag, das anfordert, dass für den Abschaltvorgang ein Spülventil unbedingt abzuschalten ist.
SHUTDOWN_EGR_DIS 68 = Flag, das anfordert, dass für den Abschaltvorgang das Abgasrückführventil (EGR) unbedingt abzuschalten ist.
INJON 52 = tatsächliche Anzahl von Kraftstoff- Einspritzdüsen, den Einschalten angewiesen wurde (für dieses veranschaulichende Beispiel von 4 Zylindern ist das Maximum 4).
MAN_FLUSH_TMR 62 = Zeittaktsteuerung, die beginnt, wenn sämtliche Einspritzdüsen angewiesen wurden, abzuschalten (über INJON 52 = 0), um den Ansaugkrümmer von restlichem Kraftstoff (Dampf und Flüssigkeit) spülen zu können.
ENGINE_RUNNING 64 = Flag, das anzeigt, ob der Motor 22 läuft (d. h. liefert Verbrennung und Drehmoment); 0 = Motor 22 läuft nicht (abgeschaltet), 1 = Motor 22 läuft (Ein). Dieses Flag wird auf 0 gesetzt, wenn ein "Spülvorgang" des Krümmers vollständig ist (MAN_FLUSH_TMR 62 < MAN_FLUSH_DLY 88) ist und anschließend von der ECU 46 an den VSC 40 geleitet wird.
SPK_ENG_MODE 70 = Anweisung Zündfunken abschalten; 0 = Zündanlage unwirksam machen (d. h. nicht zulassen, dass Zündkerzen zünden), 1 = Zündanlage ermöglichen (d. h. zulassen, dass Zündkerzen zünden). Diese Anweisung wird auf 1 gesetzt, wenn ACTUAL_ENG_SPEED 48 unter einen kalibrierbaren Schwellenwert abfällt (SPK_SPD_THRESHOLD 96).
Die Stufen 1 und 2 der Abschaltroutine des Motors weisen die folgenden kalibrierbaren Parameter auf (Anmerkung: Während dieses Beispiel nur für einen 4 Zylindermotor 22 gilt, kann es leicht auf andere Motoren mit unterschiedlichen Zylinderausführungen angepasst werden, indem der gleiche Typ von Parametern verwendet wird):
INJDLY43 80 = eine zeitliche Verzögerung von der Annahme der Abschaltanweisung für den Motor 22 (ENGINE_MODE 50 = 0) dahin, wenn 1 Einspritzdüse ausgeschaltet ist (entweder OPTION A 58 oder OPTION B 60).
INJDLY32 82 = zeitliche Verzögerung von der Annahme der Abschaltanweisung für den Motor 22 (ENGINE_MODE 50 = 0) dahin, wenn 2 Einspritzdüsen ausgeschaltet sind (OPTION A 58), oder
= zeitliche Verzögerung von einer Einspritzdüse, die ausgeschaltet worden ist (INJON 52 = 3) dahin, wenn 2 Einspritzdüsen abgeschaltet sind (OPTION B 60).
INJDLY21 84 = zeitliche Verzögerung von der Annahme der Abschaltanweisung für den Motor 22 (ENGINE_MODE 50 = 0) dahin, wenn 3 Einspritzdüsen ausgeschaltet sind (OPTION A 58),
oder = zeitliche Verzögerung von zwei Einspritzdüsen, die abgeschaltet worden sind (INJON 52 = 2) dahin, wenn 3 Einspritzdüsen ausgeschaltet sind (OPTION B 60).
INJDLY10 86 = zeitliche Verzögerung von der Annahme der Abschaltanweisung für den Motor 22 (ENGINE_MODE = 0) dahin, wenn alle 4 Einspritzdüsen ausgeschaltet sind (OPTION A 58),
oder = zeitliche Verzögerung von drei Einspritzdüsen, die ausgeschaltet worden sind (INJON 52 = 1) dahin, wenn alle 4 Einspritzdüsen ausgeschaltet sind (OPTION B 60).
MAN_FLUSH_DLY 88 = zeitliche Verzögerung davon, wenn der Motor 22 die Kraftstoffaufnahme unterbrochen hat (INJON 52 = 0) dahin, wenn der Ansaugkrümmer von restlichem Kraftstoff (Dampf und Flüssigkeit) genügend gereinigt worden ist; der Motor 22 wird durch den VSC 40 weiter gedreht werden, bis diese kalibrierbare Verzögerung abgelaufen ist.
SPK_SPD_THRESHOLD 96 = Motordrehzahl liegt unter derjenigen, bei der die Zündanlage unwirksam gemacht wird (d. h. es werden keine Zündfunken gezündet).
POWER_SUSTAIN_DLY 102 = zeitliche Verzögerung davon, wenn POWER_SUSTAIN_TMR 74 zu zählen beginnt, wenn POWER_SUSTAIN_FLG auf 0 gesetzt ist.
Diese Abschaltroutine für den Motor 22 löst die Aufgaben, die im Überblick zum Stand der Technik beschrieben wurden. Zuerst macht sie unbedingt das Spülen und EGR unwirksam (d. h. schließt sofort die Ventile) über SHUTDOWN_PG_DIS 66 und SHUTDOWN_EGR_DIS 68, um diese Kraftstoffquellen abzusperren. Zweitens schaltet sie die Kraftstoffeinspritzdüsen ab (die primäre Kraftstoffquelle) in gesteuerter und kalibrierbarer Weise ab (z. B. alle Einspritzdüsen auf einmal oder jeweils 2 oder jeweils 1 abschalten) über INJON 52. Außerdem wird dem Abschaltvorgang eine Anweisung zum Abbrechen hinzugefügt, wenn das lineare Abfallen der Einspritzdüse noch nicht begonnen hat. Zum Beispiel würde die Abschaltung abgebrochen werden, wenn INJON 52 < = 4 ist (oder die gesamte Anzahl der Motorzylinder) und ENGINE_MODE 50 nicht = 0 ist. Wiederum unterstützt das Abschalten dieser drei Kraftstoffquellen einen wiederholbaren und beständigen Kraftstoffzustand im Ansaugkrümmer (Dampf und Flüssigkeit) am Ende der Abschaltung des Motors zu erzeugen, so dass es leichter ist, die Kraftstoffmenge für ein optimales Luft-Kraftstoff-Verhältnis beim folgenden erneuten Starten des Motors zu regeln.
Und schließlich kann der VSC 40 den Motor 22 weiter drehen, wenn die Abschaltung des Motors mit einem Leistung erhaltenden System (POWER_SUSTAIN_TMR 74, POWER_SUSTAIN_FLG 76 und POWER_SUSTAIN_DLY 102) für die Regler, die Zündanlage und das Kraftstoffsystem (Pumpe und Einspritzdüsen) ausgeführt wird, selbst dann, wenn die Einspritzdüsen ausgeschaltet sind (INJON 52 = 0), um Kraftstoffrückstand aus dem Ansaugkrümmer zu "spülen", den Kraftstoff im Brennraum zumindest teilweise zu verbrennen durch das fortgesetzte Zünden der Zündkerzen, und anschließend die Nebenprodukte der Verbrennung im Katalysator umzuwandeln.
Das Flag ENGINE_RUNNING 64 wird auf 0 gesetzt, sobald der Spülvorgang komplett ist und die Routine den Zündfunken des Motors 22 vollständig abschaltet, sobald ACTUAL_ENG_SPEED 48 unter eine kalibrierbare Höhe (SPK_SPD_THRESHOLD 96) abgefallen ist. Typischerweise wird der Motor 22 nach dem "Schlüssel Aus" nur einige wenige Sekunden (2 oder 3) lang weiter drehen, selbst bei der aktiven Option "Leistung erhalten", so dass der Fahrer mit dem Motor 22, der weiterläuft, wenn es nicht erwartet wird, kein Problem erkennt.

Claims (12)

1. System zur Steuerung einer Motorabschaltung für ein Hybrid- Elektrofahrzeug (HEV), ausgestattet mit einer Einrichtung zur Reduzierung der Emission des hinteren Abgasrohres des Fahrzeugs und Kraftstoffverdunstung.
2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Steuerungseinrichtungen einer HEV Motorabschaltung für ein:
lineares Abfallen von Kraftstoff-Einspritzdüsen;
Steuern des Motordrehmoments unter Verwendung einer elektronischen Drosselklappensteuerung;
Regeln der Motordrehzahl;
Unterbrechen des Zündens von Zündkerzen;
Unterbrechen des Spülflusses von einem Ventil zur zentralen Steuerung von Dampf (VMV);
Unterbrechen des Abgas-Rückführstroms (EGR) aus einem EGR Ventil;
Spülen des Ansaugkrümmers eines Motors von restlichem Kraftstoff, sobald alle Kraftstoffquellen (Einspritzdüsen, VMV und EGR Ventil) abgesperrt sind.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zum Abbrechen der Motorabschaltung, falls das lineare Abfallen der Kraftstoffeinspritzdüse noch nicht begonnen hat.
4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zur Leistungserhaltung, nachdem Motor nebst Einspritzdüsen und Fahrzeug "abgeschaltet" sind, wobei ein Generator den Motor weiter drehen kann und Kraftstoffrückstand aus dem Ansaugkrümmer des Motors zur Verbrennung in die Motorzylinder und dann weiter zu einem Katalysator gespült wird.
5. Verfahren zur Steuerung einer Motorabschaltung für ein Hybrid- Elektrofahrzeug (HEV) durch Reduzieren der Emission des hinteren Abgasrohres des Fahrzeugs und von Kraftstoffverdunstung.
6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die Schritte:
lineares Abfallen von Kraftstoff-Einspritzdüsen;
Steuerung des Motordrehmoments unter Verwendung einer elektronischen Drosselklappensteuerung;
Regeln der Motordrehzahl;
Unterbrechen des Zündens von Zündkerzen, indem eine Zündanlage unwirksam gemacht wird;
Unterbrechen von Spüldurchfluss von einem Ventil zur zentralen Steuerung von Dampf (VMV);
Unterbrechen des Abgas-Rückführstroms (EGR) von einem EGR Ventil; und
Spülen eines Motor-Ansaugkrümmers von restlichem Kraftstoff, nachdem sämtliche Kraftstoffquellen in den Kraftstoff-Einspritzdüsen, VMV und EGR Ventil abgesperrt sind.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt Abbrechen der HEV Motorabschaltung, wenn sich die Anforderung an den Motor ändert, den Motor wieder laufen lassen zu müssen und das lineare Abfallen der Kraftstoff-Einspritzdüse noch nicht begonnen hat.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt, Leistung nach dem "Schlüssel Aus" von Motor und Fahrzeug zu erhalten, damit ein Generator den Motor weiter drehen kann, aber die Einspritzdüsen abgeschaltet sind, restlicher Kraftstoff aus dem Ansaugkrümmer des Motors in die Motorzylinder gespült und verbrannt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt Abschalten des Zündfunkens, wenn die Motordrehzahl geringer als ein kalibrierbarer Wert ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lineare Abfallen von Kraftstoff-Einspritzdüsen auf kalibrierbare Art und Weise vorgenommen wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim linearen Abfallen von Kraftstoff-Einspritzdüsen alle Einspritzdüsen auf einmal ausgeschaltet werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim linearen Abfallen von Kraftstoff-Einspritzdüsen jeweils eine oder zwei Einspritzdüse ausgeschaltet werden.
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