DE102011050980A1 - Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs (1) mit einer Brennkraftmaschine (2) und einer Elektromaschine (4), und mit einer regenerierbaren Filtereinrichtung, die dazu dient, Kraftstoffdämpfe aus einem Kraftstofftank der Brennkraftmaschine aufzunehmen. Um das reproduzierbare Betreiben eines Hybridfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine und einer Elektromaschine zu verbessern, wird die regenerierbare Filtereinrichtung in einem rein elektrischen Fahrbetrieb, in welchem das Hybridfahrzeug (1) nur durch die Elektromaschine (4) angetrieben wird, durch Einschalten der Brennkraftmaschine (2) mit einer von der Fahrgeschwindigkeit des Hybridfahrzeugs (1) abhängigen Spülstrategie gespült.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine und einer Elektromaschine, und mit einer regenerierbaren Filtereinrichtung, die dazu dient, Kraftstoffdämpfe aus einem Kraftstofftank der Brennkraftmaschine aufzunehmen.
- Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2007 002 188 A1 ist ein Hybridfahrzeug mit einem Elektromotor und einem Verbrennungsmotor bekannt, der nicht ständig läuft, sondern insbesondere bei einem rein elektromotorischen Antrieb, abgeschaltet ist. Im abgeschalteten Zustand ist eine Verbrennung von aus einer Filtereinrichtung in einen Ansaugtrakt gespülten Kohlenwasserstoffen nicht möglich. Eine Steuereinrichtung des bekannten Hybridfahrzeugs ist so ausgebildet, dass sie bei einem Elektrobetrieb des Hybridfahrzeugs den Verbrennungsmotor in Abhängigkeit eines Beladungszustands der Filtereinrichtung zuschaltet und dadurch die in den Ansaugtrakt gespülten Kohlenwasserstoffe aus dem Filtermaterial der Verbrennung zugeführt werden können. - Aufgabe der Erfindung ist es, das reproduzierbare Betreiben eines Hybridfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine und einer Elektromaschine, und mit einer regenerierbaren Filtereinrichtung, die dazu dient, Kraftstoffdämpfe aus einem Kraftstofftank der Brennkraftmaschine aufzunehmen, insbesondere in einem speziellen Testbetrieb, zu verbessern.
- Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine und einer Elektromaschine, und mit einer regenerierbaren Filtereinrichtung, die dazu dient, Kraftstoffdämpfe aus einem Kraftstofftank der Brennkraftmaschine aufzunehmen, dadurch gelöst, dass die regenerierbare Filtereinrichtung in einem rein elektrischen Fahrbetrieb, in welchem das Hybridfahrzeug nur durch die Elektromaschine angetrieben wird, durch Einschalten der Brennkraftmaschine mit einer von der Fahrgeschwindigkeit des Hybridfahrzeugs abhängigen Spülstrategie gespült wird.
- Die Filtereinrichtung umfasst zum Beispiel einen Aktivkohlefilter, der bei eingeschalteter Brennkraftmaschine und einer geöffneten oder geschlossenen Trennkupplung gespült wird. Beim Spülen des Aktivkohlefilters werden die in dem Aktivkohlefilter gespeicherten Dämpfe bei laufender Brennkraftmaschine der Verbrennung zugeführt, um die Filtereinrichtung zu regenerieren. Durch das Spülen des Aktivkohlefilters wird verhindert, dass Kraftstoffdämpfe aus der Filtereinrichtung in die Umgebung gelangen. Durch die von der Fahrgeschwindigkeit des Hybridfahrzeugs abhängige Spülstrategie kann ein unerwünschtes Überlaufen beziehungsweise Durchbrechen des Aktivkohlefilters verhindert werden, ohne dass der Fahrkomfort beeinträchtigt wird.
- Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine im Rahmen der von der Fahrgeschwindigkeit des Hybridfahrzeugs abhängigen Spülstrategie nur in einem Geschwindigkeitsbereich eingeschaltet wird, in welchem Betriebsgeräusche der Brennkraftmaschine akustisch nicht wahrnehmbar oder nicht störend sind. Zum Spülen der Filtereinrichtung muss die Brennkraftmaschine nicht bei voller Drehzahl betrieben werden. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung wird die Brennkraftmaschine mit Hilfe der erfindungsgemäßen Spülstrategie nur bei Fahrzeuggeschwindigkeiten betrieben, in welchen die von der Brennkraftmaschine erzeugten Betriebsgeräusche akustisch nicht oder so gut wie nicht wahrnehmbar sind.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine bei Erreichen einer oberen Grenzgeschwindigkeit im rein elektrischen Fahrbetrieb eingeschaltet wird, um die Filtereinrichtung zu regenerieren. Die obere Grenzgeschwindigkeit beträgt vorzugsweise 40 bis 50 Kilometer pro Stunde, insbesondere etwa 40 Kilometer pro Stunde.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine bei Erreichen einer unteren Grenzgeschwindigkeit im rein elektrischen Fahrbetrieb ausgeschaltet wird. Die untere Grenzgeschwindigkeit ist kleiner als die obere Grenzgeschwindigkeit und beträgt vorzugsweise 20 bis 30 Kilometer pro Stunde, insbesondere etwa 30 Kilometer pro Stunde.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine im Rahmen der von der Fahrgeschwindigkeit des Hybridfahrzeugs abhängigen Spülstrategie nur dann eingeschaltet wird, wenn ein Beladungszustand der regenerierbaren Filtereinrichtung kritisch ist. Der Beladungszustand der regenerierbaren Filtereinrichtung wird vorzugsweise mit Hilfe eines Rechenmodells bestimmt. Alternativ oder zusätzlich kann ein Temperatursensor in der regenerierbaren Filtereinrichtung als Indikator für einen drohenden Filterdurchbruch verwendet werden. Als Abbruchkriterium für die erfindungsgemäße Spülstrategie wird vorzugsweise das Luftmassenintegral aus der Tankentlüftung verwendet.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die von der Fahrgeschwindigkeit des Hybridfahrzeugs abhängige Spülstrategie nach einem Betankungsvorgang angewendet wird. Bei dem Betankungsvorgang erhöht sich die Konzentration der Kraftstoffdämpfe im Kraftstofftank und in der Filtereinrichtung.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die von der Fahrgeschwindigkeit des Hybridfahrzeugs abhängige Spülstrategie nach einer Katalysatorheizphase angewendet wird. In der Katalysatorheizphase werden, vorzugsweise bei geöffneter Trennkupplung und eingeschalteter Brennkraftmaschine, Maßnahmen zum Heizen einer Katalysatoreinrichtung durchgeführt. Dadurch kann der Wirkungsgrad der Katalysatoreinrichtung verbessert werden.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridfahrzeug als Parallelhybrid mit einer Trennkupplung ausgeführt ist. Die Brennkraftmaschine und die Elektromaschine können mit Hilfe der Trennkupplung einzeln oder gemeinsam zum Antrieb mindestens einer Achse des Hybridfahrzeugs verwendet werden. Bei geöffneter Trennkupplung ist die Brennkraftmaschine antriebsmäßig von der Elektromaschine getrennt oder entkoppelt und kann autark betrieben werden. Die Brennkraftmaschine wird im rein elektrischen Fahrbetrieb eingeschaltet, um die Filtereinrichtung zu regenerieren, und kann dabei einen Beitrag zum Antrieb des Hybridfahrzeugs und/oder zum Aufladen einer Batterie des Hybridfahrzeugs leisten. Durch die erfindungsgemäße Spülstrategie kann die Regenerationsfähigkeit der Filtereinrichtung, insbesondere in einem Testzyklus mit der Kurzbezeichnung FTP 75, deutlich verbessert werden.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
-
1 eine vereinfachte Darstellung eines Hybridfahrzeugs und -
2 ein kartesisches Koordinatendiagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens. - In
1 ist ein Hybridfahrzeug1 mit einer Brennkraftmaschine2 und einer Elektromaschine4 stark vereinfacht dargestellt. Bei dem Hybridfahrzeug1 handelt es sich um ein Parallel-Hybridfahrzeug, bei dem die Brennkraftmaschine2 und die Elektromaschine4 auf einer Eingangswelle eines Getriebes5 angeordnet sind. Dabei können die Brennkraftmaschine2 beziehungsweise die Elektromaschine4 das Hybridfahrzeug1 entweder jeweils einzeln, oder aber gemeinsam, antreiben. - Zu diesem Zweck ist zwischen der Brennkraftmaschine
2 und der Elektromaschine4 eine Trennkupplung15 vorgesehen. Wenn die Trennkupplung15 geöffnet ist, ist nur die Elektromaschine4 mit der Eingangswelle des Getriebes5 verbunden, um das Hybridfahrzeug1 anzutreiben. Wenn die Trennkupplung15 geschlossen ist, ist zusätzlich auch noch die Brennkraftmaschine2 mit der Eingangswelle des Getriebes5 verbunden, um das Hybridfahrzeug1 entweder allein oder zusammen mit der Elektromaschine4 anzutreiben. - Durch einen Pfeil
8 ist angedeutet, dass die Brennkraftmaschine2 und/oder die Elektromaschine4 zum Antrieb einer Vorderachse9 verwendet werden können beziehungsweise kann. Durch einen weiteren Pfeil10 ist angedeutet, dass die Brennkraftmaschine2 und/oder die Elektromaschine4 alternativ oder zusätzlich zum Antreiben einer Hinterachse12 des Hybridfahrzeugs1 verwendet werden können beziehungsweise kann. - Die Elektromaschine
4 wird aus einem elektrischen Energiespeicher14 , insbesondere einer Hochvoltbatterie, mit elektrischer Energie versorgt. Die Brennkraftmaschine2 wird aus einem Kraftstofftank mit Kraftstoff versorgt. Die im Kraftstofftank auftretenden Kraftstoffdämpfe werden von einer Filtereinrichtung aufgefangen, die dem Kraftstofftank zugeordnet ist und einen Aktivkohlefilter umfasst. Die Filtereinrichtung kann nur eine bestimmte Menge an Kraftstoffdämpfen auffangen. - Um zu verhindern, dass die Filtereinrichtung, insbesondere der beziehungsweise das Aktivkohlefilter, durchbricht und Kraftstoffdämpfe in die Umgebung gelangen, muss die Filtereinrichtung zur Regeneration regelmäßig gespült werden. Zu diesem Zweck wird die Brennkraftmaschine
2 gestartet, um einen Unterdruck zu erzeugen, damit die gespeicherten Kraftstoffdämpfe aus der Filtereinrichtung in die Brennkraftmaschine2 gesaugt werden, wo sie verbrannt werden. - Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung wird ein spezielles Betriebsverfahren für das Hybridfahrzeug
1 bei einer rein elektrischen Fahrt vorgeschlagen, bei welcher das Hybridfahrzeug1 ausschließlich durch die Elektromaschine4 angetrieben wird. Die Trennkupplung15 ist geöffnet, und die Brennkraftmaschine2 steht still, ist also nicht eingeschaltet. - Es werden jedoch auch bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine
2 Kraftstoffdämpfe aus dem Kraftstofftank mit der Filtereinrichtung aufgefangen. Daher wird erfindungsgemäß vorgesehen, die Brennkraftmaschine2 zu bestimmten Zeitpunkten in Betrieb zu nehmen, wobei die Trennkupplung15 zwischen der Elektromaschine4 und der Brennkraftmaschine2 geschlossen sein kann. Die Brennkraftmaschine2 wird also zum Spülen der Filtereinrichtung eingeschaltet, kann dabei aber zum Antrieb des Hybridfahrzeugs1 beitragen. - Die Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine
2 wird mit Hilfe einer Steuereinrichtung, beispielsweise abhängig von der mittels eines Sensors festgestellten Beladung des Aktivkohlefilters mit Kraftstoffdämpfen, gesteuert. Die Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine2 kann auch mittels der Temperatur eines Katalysators im Abgassystem der Brennkraftmaschine2 gesteuert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine2 zeitabhängig gesteuert werden. - In
2 ist in einem kartesischen Koordinatendiagramm mit einer x-Achse21 und einer y-Achse22 ein Phasenablauf eines FTP 75 Fahrzyklus dargestellt. Auf der x-Achse21 ist die Zeit in Sekunden aufgetragen. Auf der y-Achse22 ist die Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs1 aus1 in Kilometer pro Stunde aufgetragen. - Die bei der Durchführung des Testzyklus von der Brennkraftmaschine
2 erzeugten Abgase werden in drei Zeitabschnitten41 ,42 ,43 in drei verschiedenen Beuteln aufgefangen. Daher wird der zugehörige Testzyklus auch als Dreibeuteltest bezeichnet. Zwischen den beiden Zeitabschnitten42 und43 wird eine Pause von zehn Minuten eingelegt. - Zum Spülen der Filtereinrichtung wird die Brennkraftmaschine gemäß der erfindungsgemäßen Spülstrategie nur in einem Geschwindigkeitsbereich
50 eingeschaltet, um die Filtereinrichtung zu spülen. - Der Geschwindigkeitsbereich
50 wird nach oben von einer oberen Grenzgeschwindigkeit51 begrenzt, die 40 Kilometer pro Stunde beträgt. Nach unten hin wird der Geschwindigkeitsbereich50 von einer unteren Grenzgeschwindigkeit52 begrenzt, die 30 Kilometer pro Stunde beträgt. Je nach Fahrzeug beziehungsweise Motorisierung können andere Geschwindigkeitsbereiche sinnvoll sein. Die Geschwindigkeitsbereiche hängen insbesondere von der Gestaltung der Brennkraftmaschinen und der Leistung der Elektromaschinen ab. - Nach einem Betankungsvorgang, der mit Hilfe einer entsprechenden Betankungserkennungseinrichtung erkannt wird, wird bei offener Trennkupplung zunächst eine Katalysatorheizphase durchgeführt, in welcher eine Katalysatoreinrichtung des Hybridfahrzeugs mit Hilfe der Brennkraftmaschine geheizt wird.
- Des Weiteren werden im Betrieb des Hybridfahrzeugs verschiedene Diagnoseverfahren durchgeführt. Während der Diagnoseverfahren kann es sinnvoll sein, die Filtereinrichtung nicht zu spülen beziehungsweise keine Tankentlüftung durchzuführen. Die Beladung der Filtereinrichtung mit Kraftstoffdämpfen wird überwacht oder mit Hilfe eines geeigneten Rechenmodells bestimmt.
- Die Trennkupplung ist in der Katalysatorheizphase bis zu einem Zeitpunkt
55 geöffnet. Danach kann die Trennkupplung geschlossen werden. Ab dem Zeitpunkt55 wird die Brennkraftmaschine bei Geschwindigkeiten größer als 40 Kilometer pro Stunde gestartet, um die Filtereinrichtung zu spülen. - In dem Geschwindigkeitsbereich
50 sind die beim Spülen von der Brennkraftmaschine erzeugten Betriebsgeräusche nicht wahrnehmbar. Die Lastpunkte der Brennkraftmaschine liegen beim Spülen vorzugsweise in Bereichen, in welchen die Betriebsgeräusche der Brennkraftmaschine nicht hörbar sind. - Wenn das Hybridfahrzeug die untere Grenzgeschwindigkeit
52 von 30 Kilometer pro Stunde unterschreitet, wird die Brennkraftmaschine wieder abgeschaltet. Die erfindungsgemäße Spülstrategie ist so lange aktiv, bis die Beladung der Filtereinrichtung, insbesondere des Aktivkohlefilters, ein gewünschtes niedriges Niveau erreicht hat. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102007002188 A1 [0002]
Claims (10)
- Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs (
1 ) mit einer Brennkraftmaschine (2 ) und einer Elektromaschine (4 ), und mit einer regenerierbaren Filtereinrichtung, die dazu dient, Kraftstoffdämpfe aus einem Kraftstofftank der Brennkraftmaschine aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, dass die regenerierbare Filtereinrichtung in einem rein elektrischen Fahrbetrieb, in welchem das Hybridfahrzeug (1 ) nur durch die Elektromaschine (4 ) angetrieben wird, durch Einschalten der Brennkraftmaschine (2 ) mit einer von der Fahrgeschwindigkeit des Hybridfahrzeugs (1 ) abhängigen Spülstrategie gespült wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (
2 ) im Rahmen der von der Fahrgeschwindigkeit des Hybridfahrzeugs (1 ) abhängigen Spülstrategie nur in einem Geschwindigkeitsbereich (50 ) eingeschaltet wird, in welchem Betriebsgeräusche der Brennkraftmaschine (2 ) akustisch nicht wahrnehmbar oder nicht störend sind. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (
2 ) bei Erreichen einer oberen Grenzgeschwindigkeit (51 ) im rein elektrischen Fahrbetrieb eingeschaltet wird, um die Filtereinrichtung zu regenerieren. - Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Grenzgeschwindigkeit (
51 ) 40 bis 50 Kilometer pro Stunde beträgt. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (
2 ) bei Erreichen einer unteren Grenzgeschwindigkeit (52 ) im rein elektrischen Fahrbetrieb ausgeschaltet wird. - Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Grenzgeschwindigkeit (
52 ) 20 bis 30 Kilometer pro Stunde beträgt. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (
2 ) im Rahmen der von der Fahrgeschwindigkeit des Hybridfahrzeugs (1 ) abhängigen Spülstrategie nur dann eingeschaltet wird, wenn ein Beladungszustand der regenerierbaren Filtereinrichtung kritisch ist. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Fahrgeschwindigkeit des Hybridfahrzeugs (
1 ) abhängige Spülstrategie nach einem Betankungsvorgang angewendet wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Fahrgeschwindigkeit des Hybridfahrzeugs (
1 ) abhängige Spülstrategie nach einer Katalysatorheizphase angewendet wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridfahrzeug (
1 ) als Parallelhybrid mit einer Trennkupplung (15 ) ausgeführt ist.
Priority Applications (2)
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