DE102004002002B4

DE102004002002B4 - Verfahren zur Emissionsbegrenzung

Info

Publication number: DE102004002002B4
Application number: DE102004002002A
Authority: DE
Inventors: Frank Troy Ament
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2003-01-24
Filing date: 2004-01-14
Publication date: 2010-07-01
Anticipated expiration: 2024-01-15
Also published as: DE102004002002A1; JP2004225704A; US20040144363A1; US6769400B1

Abstract

Verfahren zum Begrenzen von Emissionen in einem Fahrzeug mit Parallelhybridmotor, das parallel mit einem Verbrennungsantriebssystem (10) ein elektrisches Antriebssystem (16) enthält, wobei das Verbrennungsantriebssystem (10) einen Ansaugkrümmer (12) aufweist, mit den Schritten:
Überwachen eines Absolutladedrucks im Ansaugkrümmer (12) des Verbrennungsantriebssystems;
Einkuppeln des elektrischen Antriebssystems (16), wenn der Absolutladedruck einen vorbestimmten Druck überschreitet, um einen Drehmomentbedarf zu erfüllen und den Absolutladedruck auf den vorbestimmten Druck zu reduzieren; und
Beibehalten einer Kraftstoffzufuhr und einer Luftzufuhr bei ihren bestehenden Werten, bis der Absolutladedruck auf einen geringeren Druck als der vorbestimmte Druck reduziert ist.

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zum Steuern bzw. Begrenzen von Emissionen und konkreter auf ein Verfahren zum Begrenzen von Emissionen, indem in einem Fahrzeug mit Parallelhybridmotor der Ansaugkrümmerdruck beim Kaltstart gesteuert wird.
Hintergrund der Erfindung
Wenn ein Verbrennungsmotor (ICE) in einem Kraftfahrzeug (besonders in einem kalten Klima) zu Anfang gestartet wird, sind die Innenflächen des Motors kalt. Da der Motor anfangs bei einer sehr niedrigen UpM dreht, liegt außerdem der Absolutdruck im Ansaugkrümmer bzw. der Absolutladedruck (MAP) nahe dem Atmosphärendruck. Da flüssiger Kraftstoff nicht so leicht oder sauber wie gasförmiger Kraftstoff verbrennt, ist es wünschenswert, dass der Kraftstoff, der in die Verbrennungszylinder des Motors eingespritzt und mit dem darin eintretenden Luftstrahl gemischt wird, verdampft wird, um Emissionen aus dem ICE zu reduzieren. Unglücklicherweise machen sowohl der verhältnismäßig hohe MAP als auch der kalte Zustand des Motors es schwierig, den in die Verbrennungszylinder eingespritzten Kraftstoff zu verdampfen. Um den gewünschten Leistungsumfang beim Anlassen bzw. Starten und während anfänglicher Beschleunigungen mit hohem Drehmoment kurz nach dem Starten zu erzeugen, wenn der Motor kalt ist, müssen zusätzliche (d. h. überschüssige) Kraftstoffmengen in den Ansaugkrümmer gepumpt werden, um eine ausreichende Menge an verdampftem Kraftstoff zu erhalten. Der gesamte zusätzliche Kraftstoff wird nicht vollständig verdampft, und der unvollständig verdampfte Kraftstoff wird nicht komplett verbrannt. Die Konsequenz der schlechten Kraftstoffverdampfung beim Anstarten und während anfänglicher Beschleunigung bei hohem Drehmoment sind erhöhte Emissionen. Der überschüssige Kraftstoff, der beim Starten und in der Zeitspanne kurz nach dem Starten nicht vollständig verbrannt wird, erzeugt ein Abgasgemisch, das zu kraftstoffreich ist, um beim katalytischen Wandler stöchiometrisch zu sein, was somit zu erhöhten Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxidemissionen führt.
Unter den meisten Betriebsbedingungen ist, wenn die Ansaugventile sich einmal ausreichend aufgeheizt haben (gewöhnlich innerhalb von etwa 60 Sekunden nach dem Anlassen des Motors), der überschüssige Kraftstoff nicht länger notwendig, da die Ansaugventile heiß genug sind, um den eingespritzten Kraftstoff geeignet zu verdampfen. Zu dieser Zeit ist auch die UpM des Motors hoch genug, um einen niedrigen MAP zu liefern, was bei der Kraftstoffverdampfung hilft. Sogar in Situationen, in denen hohe Drehmomente wie z. B. während einer Beschleunigung angefordert werden, was den MAP ansteigen lässt, können die heißen Ansaugventile den Kraftstoff so verdampfen, dass er vollständig verbrennt.
Hohe Emissionen können sogar bei erhitztem Motor aus schnellen Änderungen im MAP sowie aus dem hohen MAP beim Starten resultieren. Wenn es einen schnellen Abfall im Drehmomentbedarf wie z. B. am Ende einer schnellen Beschleunigung gibt, schließt das Ventil, und der MAP wird schnell von dem mit der schnellen Beschleunigung verträglichen hohen MAP auf einen mit dem niedrigeren Drehmomentbedarf verträglichen MAP fallen. Etwaiger flüssiger Kraftstoff, der im An saugkrümmer übrig ist, nachdem die Drossel schnell schließt, verdampft wegen des niedrigen MAP und der heißen Motorkomponenten in einen gasförmigen Zustand. Gewöhnlich gibt es zu wenig gasförmigen Kraftstoff, um vollständig zu verbrennen; das Kraftstoff-Luftgemisch ist zu mager (weist zu viel vorhandene Luft auf), um in der Brennkammer des Zylinders geeignet und vollständig zu zünden. Das unverbrannte Kraftstoff-Luftgemisch wird ausgestoßen und gelangt zum katalytischen Wandler. Das unverbrannte Kraftstoff-Luftgemisch führt zu Erhöhungen in den Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxidemissionen.
Systeme mit Sekundärlufteinblasung (AIR) wurden als ein Mittel verwendet, um die Emissionen zu reduzieren, die sich aus einem Starten und dem Fahren unmittelbar danach ergeben, indem Luft in den Abgaskrümmer gepumpt wird. Die eingeführte Luft hilft dabei, den katalytischen Wandler mit einem stöchiometrischen Gemisch aus unverbranntem Kraftstoff und Luft zu versorgen. Außerdem werden weiterentwickelte Motorsteuerungen und weiterentwickelte Kraftstoffverwirbelungssysteme verwendet, um ein einfacher gezündetes Luft/Kraftstoffgemisch zur Einspritzung in die Zylinder bereitzustellen. Bei diesen beiden Ansätzen gibt es jedoch Probleme. Das AIR-System wird nur für etwa 20 Sekunden beim anfänglichen Starten des Kraftfahrzeugs genutzt und hat danach beim Betrieb des Kraftfahrzeugs keine Funktion. Das AIR-System addiert Gewicht und Komplexität (und somit Kosten) zum Kraftfahrzeug und ist dennoch nur während einer kurzen Zeitspanne beim Kaltstart funktionell notwendig. Die weiterentwickelten Motorsteuerungen und Kraftstoffverwirbelungstechniken addieren ebenfalls Komplexität und Kosten zum Kraftfahrzeug. Diese beiden Verfahren helfen in erster Linie beim Reduzieren von Start- und Anfangsemissionen und sind weitgehend nicht in der Lage, Emissionen in anderen Fahrsituationen wie z. B. Zuständen, die sich aus schnellen Änderungen im MAP ergeben, zu reduzieren.
Gegenwärtig zur Verfügung stehende Verfahren zum Begrenzen von Emissionen während eines Kaltstarts und in Situationen mit schnellen Änderungen im MAP sind teuer und/oder ineffektiv. Demgemäß besteht ein Bedarf an einem verbesserten Verfahren zur Emissionsbegrenzung, das eine Steuerung des Ansaugkrümmerdrucks beim Kaltstart liefern wird und ein zuverlässiges Verfahren zum Begrenzen sowohl des Bereichs des Absolutdrucks im Ansaugkrümmer als auch der Änderungsrate des Absolutdrucks im Ansaugkrümmer im Interesse verringerter Emissionen während des gesamten Betriebs des Kraftfahrzeugs liefern kann.
Die US 6 083 138 A offenbart ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor, die das Hybridfahrzeug durch ein CVT-Getriebe antreiben. Der Verbrennungsmotor und der Elektromotor sind in einer Reihe durch eine Kupplung koppelbar. Wenn ein Fahrzeugzustand innerhalb eines ersten Bereichs liegt, treibt der Elektromotor das Hybridfahrzeug bei einem ersten Übersetzungsverhältnis an. Wenn der Fahrzeugzustand innerhalb eines zweiten Bereichs liegt, treibt der Verbrennungsmotor das Hybridfahrzeug bei einem zweiten Übersetzungsverhältnis an, das kleiner als das erste Übersetzungsverhältnis ist.
Die JP 08326584 AA beschreibt eine Startsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei Einspritzung eines Kraftstoffes verhindert ist, wenn ein Einlassdruck geringer als ein vorbestimmter Schwellwert ist. Die Einspritzung des Kraftstoffes ist erlaubt, wenn der Einlassdruck größer als der vorbestimmte Schwellwert ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Emissionen in einem Fahrzeug mit Parallelhybridmotor zu begrenzen, der parallel zu einem Verbrennungsantriebssystem ein elektrisches Antriebssystem enthält.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, um Emissionen in einem Fahrzeug mit Parallelhybridmotor zu begrenzen, das parallel zu einem Verbrennungsantriebssystem ein elektrisches Antriebssystem enthält. Der Absolutladedruck (MAP) wird im Ansaugkrümmer des Verbrennungsantriebssystems überwacht. Das elektrische Antriebssystem wird eingekoppelt, um den im Ansaugkrümmer gemessenen MAP auf einen vorbestimmten Druck zu reduzieren, und anschließend werden eine Kraftstoffzufuhr und Verbrennung des Verbrennungsantriebssystems nur eingeleitet, nachdem der MAP auf einen geringeren Druck als der vorbestimmte Druck reduziert ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Das Verfahren zur Emissionsbegrenzung gemäß der Erfindung wird nach Durchsicht der folgenden Beschreibung verstanden, die zusammen mit den Zeichnungen betrachtet wird, in welchen:
1 in graphischer Form den Effekt des Ansaugkrümmerdrucks auf eine Kraftstoffverdampfung beim Kaltstart veranschaulicht;
2 ein Verfahren zur Emissionsbegrenzung über den Ansaugkrümmerdruck beim Kaltstart in einem Parallelhybridmotor gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schematisch veranschaulicht; und
3 in graphischer Form die MAP-Begrenzung beim Kaltstart und Anfahren zur Kraftstoffverdampfung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Das Verfahren zur Steuerung des Ansaugkrümmerdrucks beim Kaltstart gemäß der Erfindung ist anwendbar auf Kraftfahrzeuge mit Parallelhybridantriebssträngen. Das Kraftfahrzeug mit einem Parallelhybridantriebsstrang enthält ein batteriebetriebenes elektrisches Antriebssystem (wie z. B. einen Elektromotor), das mit einem Verbrennungsantriebssystem (wie z. B. einem Verbrennungsmotor) parallel gekoppelt ist. Für die einfache Beschreibung und ohne Beschränkung wird im folgenden auf das elektrische Antriebssystem und das Verbrennungsantriebssystem als Elektromotor bzw. Verbrennungsmotor Bezug genommen. Gemäß der Erfindung ergänzt während eines Anlassens bzw. Startens und etwaiger Situationen mit einem Bedarf an einem hohen Drehmoment innerhalb einer kurzen, aber vorbestimmten Zeitspanne nach dem Anlassen des Verbrennungsmotors (ICE) ein Elektromotor das Drehmoment, das vom Verbrennungsmotor abgerufen wird, um so dafür zu sorgen, dass der Absolutladedruck (MAP), wie er im Ansaugkrümmer des ICE gemessen wird, in einem vorbestimmten MAP-Bereich bleibt. Der Elektromotor und der Verbrennungsmotor liefern zusammen ein ausreichendes kombiniertes Drehmoment, um die Fahrbedingungen zu erfüllen. Der verringerte MAP sorgt sogar unter kalten Motorbedingungen für eine angemessene Verdampfung des in die Verbrennungskammern des Verbrennungsmotors eingespritzten Kraftstoffes, so dass die Motoremissionen beim Kaltstart gesteuert bzw. begrenzt werden. Nachdem diese vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist, sind die Ansaugventile des Verbrennungsmotors heiß genug, um den flüssigen Kraftstoff ungeachtet des MAP geeignet zu verdampfen. Während und nach dieser Zeitspanne reguliert gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung eine Steuereinheit eine Drosselöffnung und ein Drehmoment vom Elektromotor, um schnelle MAP-Änderungen zu vermeiden, die hohe Emissionen zur Folge haben können.
1 veranschaulicht graphisch den Effekt des Absolutladedrucks (MAP), wie er im Ansaugkrümmer gemessen wird, auf die Kraftstoffverdampfung beim Kaltstart. Der Bruchteil an Kraftstoffdampf ist auf der vertikalen Achse 80 aufgetragen, und die Impulsbreite des eingespritzten flüssigen Kraftstoffs (die Zeitspanne, in der der Kraftstoffeinspritzer Kraftstoff einspritzt) ist auf der horizontalen Achse 82 veranschaulicht. Linien 84, 86, 88 und 90 veranschaulichen den resultierenden Bruchteil an Kraftstoffdampf als Funktion von Impulsbreiten des eingespritzten Kraftstoffes bei einem Absolutdruck des Ansaugkrümmers [gemessen in Kilopascal (kPa) als Parameter]. Der Kraftstoffweg 92 unter der graphischen Darstellung veranschaulicht den Effekt der Impulsbreite des eingespritzten Kraftstoffes auf die resultierende Verdampfung. Für einen Betrieb bei geringen Emissionen des Kraftfahrzeuges ist es wünschenswert, eine Impulsbreite des eingespritzten Kraftstoffs zu haben, die den Bruchteil an Dampf liefert, der notwendig ist, um die geforderte Drehmomentlast zu erfüllen, während sie kurz genug ist, um sicherzustellen, dass der eingespritzte Kraftstoff in einem Sprühnebel- oder Oberflächenverdamp fungszustand bleibt. Falls die Impulsbreite zu lang ist, verdampft der eingespritzte Kraftstoff nicht ausreichend und ist statt dessen als Oberflächentröpfchen vorhanden. Falls überschüssiger Kraftstoff eingespritzt wird (lange Impulsbreite), sammelt sich im extremen Fall flüssiger Kraftstoff und wird eine Kraftstoffpfütze. Weder Oberflächentröpfen noch Kraftstoffpfützen verbrennen gut und sind daher für die Emissionen nachteilig. Eine Linie 94 in 1 gibt den Bruchteil an verdampftem Kraftstoff an, der notwendig ist, um die Lastbedingungen zu erfüllen. Man kann folglich erkennen, dass ein MAP von etwa 70 kPa oder weniger wünschenswert ist, da er eine Impulsbreite des eingespritzten Kraftstoffs erlaubt, die kurz genug ist, um sicherzustellen, dass der Kraftstoffweg als Sprühnebel und Oberflächenverdampfung und nicht als Oberflächentröpfchen oder Kraftstoffpfützen zurück bleibt. Wie Linie 90 veranschaulicht, ist z. B. die Impulsbreite des eingespritzten Kraftstoffes, die erforderlich ist, um die Last des Drehmomentbedarfs bei einem MAP von 80 kPa zu erfüllen, zu lang und fällt in den Bereich einer Kraftstoffpfütze des Kraftstoffweges. 1 veranschaulicht auch die Notwendigkeit, die Rate einer MAP-Änderung von einer höheren Last zu einer niedrigeren Last zu steuern. Wie durch die Linie 90 veranschaulicht ist, wird, um die Lastanforderung bei einem höheren MAP wie z. B. 80 kPa zu erfüllen, ein gewisser Bruchteil des eingespritzten Kraftstoffs nicht verdampft. Wenn die Drosselplatte gelöst wird, gibt es einen plötzlichen Abfall in der Luftmenge, und der MAP fällt auf einen niedrigeren Wert wie z. B. 40 kPa, wie Linie 86 veranschaulicht. Der resultierende Bruchteil an überschüssigem Kraftstoffdampf, der bei dem niedrigeren Druck erzeugt wird, erzeugt ein ungesteuertes kraftstoffreiches Gemisch, das unverbrannt durch die Brennkammer und in den katalytischen Wandler gelangt, wo es nicht vollständig oxidiert werden kann.
2 veranschaulicht schematisch gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Verfahren zur Emissionsbegrenzung über den Ansaugkrümmerdruck beim Kaltstart eines Parallelhybridfahrzeugs. Der Ansaugkrümmer 12 befördert Luft zu jedem Zylinder eines Verbrennungsmotors (ICE) 10. Gemäß der veranschaulichten Ausführungsform ist der ICE 10 ein Sechszylindermotor, obgleich die Erfindung auf einen ICE mit einer größeren oder geringeren Anzahl von Zylindern anwendbar ist. Sechs Kraftstoffeinspritzer 11 liegen im Inneren der Enden des Ansaugkrümmers 12, je ein Kraftstoffeinspritzer nahe dem Ansaugkanal eines der sechs Zylinder. Eine Kraftstoffpumpe 15 liefert Kraftstoff an die Kraftstoffeinspritzer 11. Ein Drucksensor 14 liegt im Innern des Ansaugkrümmers 12, um Messungen des Absolutladedruckes (MAP) im Krümmer zu liefern. Eine Drosselklappe 28 steuert die Luftmenge, die man durch den Ansaugkrümmer 12 zu jedem einzelnen Zylinder im ICE 10 gelangen lässt. Die Drosselklappe rotiert um einen Winkel von 90° innerhalb des Ansaugkrümmers von einer zum Luftstrom senkrechten ”geschlossenen” Stellung, die den Luftstrom vollständig sperrt, bis zu einer zum Luftstrom parallelen ”offenen” Stellung, die einen unbeschränkten Luftstrom erlaubt. Der ICE 10 gibt Leistung an das Getriebe 26 ab, das wiederum mit den (nicht veranschaulichten) Antriebsrädern des Fahrzeugs gekoppelt ist. Der Elektromotor 16 zieht Leistung vom Akkumulator 18 und ist über eine Kopplung 20 mit dem ICE 10 verbunden. Die Kopplung 20 kann z. B. ein System von Zahnrädern, ein Riemenantrieb oder dergleichen sein. Die Kopplung 20 ermöglicht, dass der Elektromotor als Anlassermotor für den ICE 10 dient sowie Leistung an das Getriebe 26. entweder parallel mit dem ICE 10 oder ihm entgegengesetzt liefert. Ein Gaspedalsensor 24 misst einen Drehmomentbedarf basierend auf der Stellung des (nicht veranschaulichten) Gaspedals und leitet Signale bezüglich dieses Drehmomentbedarfs an eine Steuereinheit 22 weiter. Die Steuereinheit 22 ist so konfiguriert, dass sie Übertragungssignale vom Drucksensor 14 und Gaspedalsensor 24 empfängt, Übertragungssignale an die Kraftstoffeinspritzer 11 sendet und Übertragungssignale an den ICE 10, die Drosselklappe 28 und den Elektromotor 16 sendet und von diesen empfängt. Über diese Signale wird die Steuereinheit 22 so konfiguriert, dass sie die Frequenz und Länge der Impulsbreite des eingespritzten Kraftstoffs der Kraftstoffeinspritzer sowie den Grad steuert, bis zu dem die Drosselklappe 28 offen ist. Die Steuereinheit ist so programmiert, um das durch den Ansaugkrümmer 12 durchgehende Luftvolumen auf der Basis des Grads zu berechnen, bis zu dem die Drosselklappe offen ist. Die Steuereinheit 22 kann auch die Frequenz und Impulsbreite der Kraftstoffeinspritzer kontinuierlich einstellen, so dass sie zum Volumen der ankommenden Luft vom Ansaugkrümmer passen, um ein Kraftstoff/Luftgemisch zu erzeugen, das die Motoranforderung erfüllt und auch sehr effizient ist sowie geringe Emissionen liefert. Die Steuereinheit steuert auch den Leistungsbetrag, den der Elektromotor 10 über die Kopplung 20 an den ICE 10 sendet. Die Steuereinheit 22 kann z. B. eine eigenständige Prozessoreinheit, einen Teil der Motorsteuereinheit oder dergleichen sein.
3 veranschaulicht in graphischer Form ein den MAP beim Kaltstart und Anfahren begrenzendes Verfahren zur Kraftstoffverdampfung, um Fahrzeugemissionen zu steuern, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. ICE-Drehungen in Umdrehungen pro Minute (UpM), geteilt durch 20, und MAP, gemessen in kPa, sind auf der vertikalen Achse 30 aufgetragen, wobei auf der horizontalen Achse 32 die Zeit in Sekunden aufgetragen ist. Eine gepunktete Linie 34 repräsentiert die UpM des ICE, eine durchgezogene Linie 36 repräsentiert den Absolutdruck des Ansaugkrümmers, und eine gestrichelte Linie 38 repräsentiert die Kraftstoffimpulsbreite. Wieder mit Verweis auf 2 überwacht für den Erststart des ICE 10 zur Zeit T0 die Steuereinheit 22 unter Verwendung eines Drucksensors 14 den Absolutdruck des Ansaugkrümmers (MAP), während der Elektromotor 16 beginnt, den ICE 10 (bei geschlossener Drosselklappe 28 und ohne dass Kraftstoff an den ICE geliefert wird) auf eine Motordrehzahl mit hoher UpM und niedrigerem MAP wie z. B. etwa 500–600 UpM anzutreiben. Fühlt die Steuereinheit einmal zur Zeit T1 über den Drucksensor 14 ab, dass der MAP unter eine vorbestimmte obere Druckgrenze (z. B. 70 kPa, in 3 durch eine horizontale Linie 40 repräsentiert) gefallen ist, veranlasst die Steuereinheit, dass die Drosselklappe 28 teilweise öffnet, und veranlasst, dass die Kraftstoffpumpe damit beginnt, Kraftstoff zu den Kraftstoffeinspritzern 11 zu pumpen, die dann damit beginnen, Kraftstoff in die Zylinder des ICE 10 zu spritzen. Die Steuereinheit 22 leitet dann eine Verbrennung ein. Sobald der ICE 10 beginnt, Kraftstoff zu verbrennen und sich selbst anzutreiben, stoppt der Elektromotor 16 den Antrieb des ICE. Die Steuereinheit 22 überwacht den Drehmomentbedarf auf der Basis von Signalen vom Gaspedalsensor 24 und stellt sowohl die Öffnung der Drosselklappe als auch die Impulsbreite der Kraftstoffeinspritzer ein. Zur Zeit T2 wird das Getriebe 26 in einen Gang geschaltet, und der MAP nimmt geringfügig zu, während die Drosselklappe weiter geöffnet wird. Die Zeit T3 repräsentiert die Zeit, zu der der Controller eine moderate Beschleunigung oder ein Anfahren einleitet, wie z. B. wenn das Kraftfahrzeug rückwärts aus der Garage gefahren wird oder in den Verkehr beschleunigt. Wenn vom Motor mehr Drehmoment gefordert wird, vergrößert die Steuereinheit 22 die Öffnung der Drosselklappe (um den Luftstrom zu den ICE-Zylindern zu erhöhen) und vergrößert die Impulsbreite des eingespritzten Kraftstoffes, um die Zylinder mit mehr Kraftstoff zu versorgen, während über den Drucksensor 14 der MAP überwacht wird. Falls der MAP die vorbestimmte Druckgrenze (Linie 40) erreicht, bevor der ICE den Drehmomentbedarf erfüllen kann, wie zur Zeit T4 in 3 veranschaulicht ist, behält die Steuereinheit 22 die Öffnungseinstellung der Drosselklappe 28 und die Impulsbreite der Kraftstoffeinspritzer bei ihren bestehenden Werten bei (um den MAP unter der vorbestimmten oberen Druckgrenze zu halten) und veranlasst zur gleichen Zeit den Elektromotor 16, ein etwaiges zusätzliches Drehmoment, das notwendig ist, um den Bedarf zu erfüllen, (über die Kopplung 20) an das Getriebe 26 zu liefern. Der Elektromotor ergänzt das Drehmoment vom ICE weiter, bis der MAP des Ansaugkrümmers unter die obere Druckgrenze (Linie 40) fällt. In 3 repräsentieren die schattierten Flächen 29 und 31 die Zeiten, in denen der Elektromotor 16 den Drehmomentbedarf ergänzt, und geben die Zeiten an, in denen der MAP die vorbestimmte obere Druckgrenze überschreiten würde, wenn er nicht für den Elektromotor verwendet werden würde. Entsprechend gibt die kreuzschraffierte Fläche 33 die Kraftstoffeinspritzung mit hoher Impulsbreite (mit ihrem damit verbundenen hohen flüssigen Anteil) an, die durch die Verwendung des Elektromotors vermieden wird. Das vorangehende Verfahren gemäß der Erfindung, um zu verhindern, dass der MAP eine vorbestimmte obere Druckgrenze übersteigt, indem die Öffnung der Drosselklappe und die Impulsbreite des Einspritzerkraftstoffs gesteuert werden und der Elektromotor genutzt wird, um ein Zusatzdrehmoment zu liefern, das notwendig ist, um den Bedarf zu erfüllen, dauert während einer vorbestimmten Zeitspanne (z. B. 60 Sekunden) an. Ist diese Zeitspanne einmal verstrichen, sollten die Ansaugventile des ICE heiß genug sein, um ungeachtet des MAP den flüssigen Kraftstoff geeignet zu verdampfen. Die Steuereinheit begrenzt dann nicht länger die Öffnung der Kraftstoffpumpe basierend auf der oberen MAP-Grenze.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit 22 auch so programmiert, um ein zweites Verfahren zur Emissionsbegrenzung als Antwort auf plötzliche Drehmomentabfälle zu implementieren. Hohe Emissionen können sich aus plötzlichen negativen Änderungen im MAP (schnelle Änderung von einem hohen MAP zu einem niedrigen MAP, die einem Abfall im Drehmomentbedarf wie z. B. nach einer Beschleunigung folgen) ergeben, wenn die Drosselklappe abrupt geschlossen wird und flüssiger Kraftstoff im Ansaugkrümmer aufgrund des schnellen Temperaturgradienten in einen gasförmigen Zustand verdunstet. Das verbleibende Kraftstoffgemisch, das zu mager ist, um in den Zylindern geeignet zu verbrennen, erhöht vorübergehend die Emissionen. Wenn die Steuereinheit 22 basierend auf Signalen vom Gaspedalsensor 24 einen plötzlichen Abfall im Drehmomentbedarf abfühlt, schließt die Steuereinheit 22 teilweise die Drosselklappe 28, schließt sie aber nicht ganz. Statt dessen befiehlt die Steuereinheit dem Elektromotor 16, über die Kopplung 20 an das Getriebe 26 ein Drehmoment zu liefern, das dem Drehmoment des Verbrennungsmotors entgegenarbeitet. Der Elektromotor erzeugt somit ein Widerstandsmoment teilweise entgegengesetzt zum Drehmoment vom ICE 10, so dass das resultierende Drehmoment, das kombinierte Drehmoment von dem Elektromotor und dem ICE, den vom Gaspedalsensor 24 geforderten Betrag hat. Da die Drosselklappe noch teilweise offen ist, werden eine schnelle negative Änderung im MAP und die hohen Emissionen, die sich aus einer solchen Änderung ergeben, vermieden. Dieses Verfahren, bei dem die Öffnung einer Drosselklappe beibehalten und der Elektromotor genutzt wird, um ein Widerstandsmoment zu liefern, kann jederzeit während des Betriebs des Kraftfahrzeugs angewendet werden, wenn ansonsten eine plötzliche Änderung des MAP von hoch nach niedrig auftreten könnte, ob dies während der vorbestimmten Zeitspanne beim Anlassen oder nach dieser Zeitspanne der Fall ist.
Somit ist offensichtlich, dass gemäß der Erfindung ein Verfahren geschaffen wurde, um Emissionen in einem Fahrzeug mit Parallelhybridmotor zu steuern bzw. zu begrenzen, das die oben dargelegten Anforderungen erfüllt. Die Einrichtung ist zuverlässig und liefert geringe Emissionen während des Betriebs des Fahrzeugs, nicht nur nach einem ersten Kaltstart des Motors. Obgleich die Erfindung mit Verweis auf ihre spezifi schen Ausführungsformen beschrieben und veranschaulicht wurde, ist nicht beabsichtigt, dass die Erfindung auf derartige veranschaulichende Ausführungsformen beschränkt wird. Zum Beispiel kann die vorbestimmte Zeitspanne nach einem Anlassen, während der das erste Verfahren zum Reduzieren von Emissionen tätig ist, auf verschiedene Klimas oder Bedingungen zugeschnitten werden. Außerdem kann der MAP-Druckbereich, in welchem der Verbrennungsmotor während der vorbestimmten Zeitbegrenzung arbeiten soll, auf ein Klima, einen Kraftstoffverbrennungsbereich und Bedingungen zur optimalen Motorleistung abgestimmt werden. Der Fachmann erkennt, dass viele Variationen und Modifikationen derartiger Ausführungsformen möglich sind, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Demgemäß sollen innerhalb der Erfindung alle derartigen Modifikationen und Variationen einbezogen sein, soweit sie in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen. Es wird ein Verfahren geschaffen, um Emissionen in einem Fahrzeug mit Parallelhybridmotor zu steuern bzw. begrenzen, das parallel mit einem Verbrennungsantriebssystem ein elektrisches Antriebssystem enthält. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der Absolutladedruck (MAP) im Ansaugkrümmer des Verbrennungsantriebssystems überwacht. Das elektrische Antriebssystem wird eingekuppelt, um den MAP auf einen vorbestimmten Druck zu reduzieren, und danach werden eine Kraftstoffzufuhr und Verbrennung des Verbrennungsantriebssystems nur eingeleitet, nachdem der MAP auf einen geringeren Druck als der vorbestimmte Druck reduziert ist.

Claims

Verfahren zum Begrenzen von Emissionen in einem Fahrzeug mit Parallelhybridmotor, das parallel mit einem Verbrennungsantriebssystem (10) ein elektrisches Antriebssystem (16) enthält, wobei das Verbrennungsantriebssystem (10) einen Ansaugkrümmer (12) aufweist, mit den Schritten: Überwachen eines Absolutladedrucks im Ansaugkrümmer (12) des Verbrennungsantriebssystems; Einkuppeln des elektrischen Antriebssystems (16), wenn der Absolutladedruck einen vorbestimmten Druck überschreitet, um einen Drehmomentbedarf zu erfüllen und den Absolutladedruck auf den vorbestimmten Druck zu reduzieren; und Beibehalten einer Kraftstoffzufuhr und einer Luftzufuhr bei ihren bestehenden Werten, bis der Absolutladedruck auf einen geringeren Druck als der vorbestimmte Druck reduziert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Einkuppelns des elektrischen Antriebssystems (16) den Schritt aufweist, dass das Verbrennungsantriebssystem (10) angetrieben wird, um eine vorbestimmte Drehzahl des Verbrennungsantriebssystems (10) zu erzielen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einkuppeln nach dem Schritt des Beibehaltens der Kraftstoffzufuhr und der Luftzufuhr beendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Beibehaltens der Kraftstoffzufuhr und der Luftzufuhr die folgenden Schritte aufweist: Steuern einer Luftmenge, die über den Ansaugkrümmer (12) an das Verbrennungsantriebssystem (10) geliefert wird; und Steuern einer eingespritzten Kraftstoffmenge, die an das Verbrennungsantriebssystem (10) geliefert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Steuerns der eingespritzten Kraftstoffmenge den Schritt aufweist, bei dem die Pulsbreite und die Frequenz einer Kraftstoffeinspritzung durch einen Kraftstoffeinspritzer gesteuert werden, der angeordnet ist, um Kraftstoff in das Verbrennungsantriebssystem (10) einzuspritzen.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch die Schritte: weiteres Überwachen des Absolutladedrucks; Überwachen des Drehmomentbedarfs am Verbrennungsantriebssystems (10); Erhöhen der Kraftstoffmenge und der Luftmenge, die dem Verbrennungsantriebssystem (10) zugeführt werden, als Antwort auf Zunahmen im überwachten Drehmomentbedarf; und Beenden des Schritts eines Erhöhens und erneuten Einkuppelns des elektrischen Antriebssystems (16) als Antwort darauf, dass der Absolutladedruck den vorbestimmten Druck erreicht.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erneute Einkuppeln beendet wird, wenn das Verbrennungsantriebssystem (10) den Drehmomentbedarf erfüllen kann, ohne dass der Absolutladedruck den vorbestimmten Druck übersteigt.
Verfahren zum Begrenzen von Emissionen nach einem Start in einem Fahrzeug mit Parallelhybridmotor, das parallel mit einem Verbrennungsantriebssystem (10) ein elektrisches Antriebssystem (16) enthält, wobei das Verbrennungsantriebssystem (10) einen Ansaugkrümmer (12) aufweist, mit den Schritten: Einleiten eines Antriebs des Fahrzeugs mit Parallelhybridmotor durch das Verbrennungsantriebssystem (10); Überwachen eines Absolutladedrucks im Ansaugkrümmer (12) des Verbrennungsantriebssystems (10); Einkuppeln des elektrischen Antriebssystems (16) parallel mit dem Verbrennungsantriebssystem (10) als Antwort auf den einen vorbestimmten Druck übersteigenden Absolutladedruck; und Aufrechterhalten einer Einkupplung des elektrischen Antriebssystems (16) parallel zum Verbrennungsantriebssystem (10), bis der Absolutladedruck auf den vorbestimmten Druck reduziert ist.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner gekennzeichnet durch die Schritte: Überwachen eines Drehmomentbedarfs am Fahrzeug mit Parallelhybridmotor; und Begrenzen einer Kraftstoffzufuhr des Verbrennungsantriebssystems (10) als Antwort darauf, dass der Absolutladedruck den vorbestimmten Druck erreicht, bevor das Verbrennungsantriebssystem (10) den Drehmomentbedarf erfüllen kann.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner gekennzeichnet durch den Schritt eines Beendens des Schritts zum Begrenzen der Kraftstoffzufuhr nach einer vorbestimmten Zeit.
Verfahren zum Begrenzen von Emissionen nach einem Starten in einem Fahrzeug mit Parallelhybridmotor, das parallel mit einem Verbrennungsantriebssystem (10) ein elektrisches Antriebssystem (16) enthält, wobei das Verbrennungsantriebssystem (10) einen Ansaugkrümmer (12) aufweist, mit den Schritten: Einleiten eines Antriebs des Fahrzeugs mit Parallelhybridmotor durch das Verbrennungsantriebssystem (10), um ein Antriebsmoment zu erzeugen; Überwachen eines Absolutladedrucks im Ansaugkrümmer (12) des Verbrennungsantriebssystems (10); Überwachen eines Drehmomentbedarfs am Fahrzeug mit Parallelhybridmotor; Einstellen einer Kraftstoffzufuhr des Verbrennungsantriebssystems (10) als Antwort auf den überwachten Drehmomentbedarf; und als Antwort auf einen plötzlichen Abfall im überwachten Drehmomentbedarf, um eine schnelle Änderung im überwachten Absolutladedruck zu vermeiden: Beibehalten der Kraftstoffzufuhr des Verbrennungsantriebssystems (10) bei einem höheren Pegel als notwendig, um ein Antriebsmoment zu erzeugen, das gleich dem überwachten Drehmomentbedarf ist; und Einkuppeln des elektrischen Antriebssystems (16), um ein Gegenmoment zum Antriebsmoment zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug mit Parallelhybridmotor ein Getriebe aufweist und der Schritt des Einkuppelns des elektrischen Antriebssystems (16) den Schritt eines Koppelns des elektrischen Antriebssystems (16) mit dem Getriebe umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Überwachens des Drehmomentbedarfs den Schritt eines Überwachens von Signalen von einem Gaspedalsensor (24) an einer Steuereinheit (22) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Einstellens der Kraftstoffzufuhr den Schritt eines Sendens eines Signals von der Steuereinheit (22) aufweist, um eine Drosselklappe (28) einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt eines Aufrechterhaltens der Kraftstoffzufuhr den Schritt aufweist, bei dem ein weiteres Signal von der Steuereinheit (22) gesendet wird, um die Drosselklappe (28) teilweise zu schließen.