DE102012002239A1 - Thermal regulation of a hybrid vehicle using a bypass path in a catalytic converter unit - Google Patents
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Abstract
Ein Hybridfahrzeug weist ein Abgasbehandlungssystem auf, das ein Bypassventil zum Lenken einer Luftströmung oder von Abgas durch einen Bypasspfad oder durch einen Primärkatalysator besitzt. Das Hybridfahrzeug weist eine Brennkraftmaschine und einen Elektromotor auf, die jeweils selektiv mit einem Getriebe in Betrieb setzbar sind, um ein Antriebsmoment bereitzustellen. Der Elektromotor dreht die Brennkraftmaschine im in Betrieb stehenden Zustand, um das Antriebsmoment bereitzustellen, wodurch eine Strömung nicht erhitzter Luft von der Brennkraftmaschine erzeugt wird, die durch das Abgasbehandlungssystem strömt. Das Bypassventil lenkt die Strömung von Luft durch den Bypasspfad, wenn die Maschine dreht und nicht mit Kraftstoff beliefert wird, um ein Kühlen des Primärkatalysators zu verhindern. Das Bypassventil lenkt die Strömung von Abgas durch den Primärkatalysator, wenn die Brennkraftmaschine dreht und mit Kraftstoff beliefert wird, d. h. läuft, um die Strömung von Abgas zu behandeln.A hybrid vehicle has an exhaust treatment system that has a bypass valve for directing an air flow or exhaust gas through a bypass path or through a primary catalyst. The hybrid vehicle has an internal combustion engine and an electric motor, each of which can be selectively put into operation with a transmission in order to provide a drive torque. The electric motor rotates the internal combustion engine when it is in the operating state in order to provide the drive torque, as a result of which a flow of unheated air is generated from the internal combustion engine, which air flows through the exhaust gas treatment system. The bypass valve directs the flow of air through the bypass path when the engine is rotating and not receiving fuel to prevent the primary catalyst from cooling. The bypass valve directs the flow of exhaust gas through the primary catalyst when the internal combustion engine is rotating and being supplied with fuel, i. H. runs to treat the flow of exhaust gas.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die Erfindung betrifft allgemein ein Hybridfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben des Hybridfahrzeugs, um den thermischen Wirkungsgrad eines Katalysators eines Abgasbehandlungssystems für eine Brennkraftmaschine aufrecht zu erhalten, wenn die Brennkraftmaschine gedreht wird, jedoch nicht mit Kraftstoff beliefert wird.The invention relates generally to a hybrid vehicle and method of operating the hybrid vehicle to maintain the thermal efficiency of a catalytic converter of an exhaust treatment system for an internal combustion engine when the engine is rotated but not fueled.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Hybridfahrzeuge mit einer Brennkraftmaschine (ICE von engl.: ”Internal Combustion Engine”) weisen ein Abgasbehandlungssystem zur Reduzierung der Toxizität des Abgases von der Maschine auf. Das Behandlungssystem umfasst typischerweise eine katalytische Wandlereinheit, die einen Katalysator aufweist, der Stickoxide in dem Abgas zu Stickstoff und Kohlendioxid oder Wasser reduziert wie auch Kohlenmonoxid (CO) und nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe (HCs) in Kohlendioxid und Wasser oxidiert. Der Katalysator kann, ist jedoch nicht darauf beschränkt, Platingruppenmetalle (PGM) enthalten. Der Katalysator muss auf eine Anspringtemperatur des Katalysators erhitzt werden, bevor der Katalysator betriebsfähig wird. Demgemäß muss das Abgas den Katalysator auf die Anspringtemperatur erhitzen, bevor die Reaktion zwischen dem Katalysator und dem Abgas beginnt.Hybrid internal combustion engine (ICE) engines include an exhaust treatment system for reducing exhaust gas toxicity from the engine. The treatment system typically includes a catalytic converter unit having a catalyst that reduces nitrogen oxides in the exhaust gas to nitrogen and carbon dioxide or water, as well as oxidizes carbon monoxide (CO) and non-combusted hydrocarbons (HCs) into carbon dioxide and water. The catalyst may include, but is not limited to, platinum group metals (PGM). The catalyst must be heated to a light-off temperature of the catalyst before the catalyst becomes operable. Accordingly, the exhaust gas must heat the catalyst to the light-off temperature before the reaction between the catalyst and the exhaust gas begins.
Das Hybridfahrzeug kann ferner einen Elektromotor aufweisen. Die Brennkraftmaschine und der Elektromotor können jeweils selektiv in Betrieb gesetzt werden, um das Fahrzeug anzutreiben, d. h. die Brennkraftmaschine und der Elektromotor können jeweils selektiv in Betrieb gesetzt werden, um ein Antriebsmoment für ein Getriebe zu erzeugen. Wenn der Elektromotor in Betrieb ist, um das Antriebsmoment an das Getriebe bereitzustellen, wird die Brennkraftmaschine typischerweise nicht mit Kraftstoff beliefert und läuft nicht. Jedoch kann, da sowohl der Elektromotor als auch die Brennkraftmaschine mit dem Getriebe gekoppelt sind, um das Antriebsmoment an das Getriebe bereitzustellen, der Elektromotor ein Drehen der Brennkraftmaschine bewirken, wenn der Elektromotor in Betrieb ist, um das Antriebsmoment bereitzustellen. Wenn die Brennkraftmaschine gedreht wird, während der Elektromotor das Antriebsmoment bereitstellt, erzeugt die Brennkraftmaschine eine Luftströmung, die durch das Abgasbehandlungssystem geführt wird. Diese Luftströmung ist nicht erhitzt und kühlt die Komponenten des Abgasbehandlungssystems, einschließlich dem Katalysator. Wenn der Katalysator auf eine Temperatur unterhalb der Anspringtemperatur gekühlt ist, kann das Abgas von der Brennkraftmaschine, sobald sie mit Kraftstoff beliefert wird und läuft, möglicherweise nicht richtig behandelt werden.The hybrid vehicle may further include an electric motor. The internal combustion engine and the electric motor may each be selectively operated to drive the vehicle, i. H. each of the internal combustion engine and the electric motor may be selectively operated to generate a drive torque for a transmission. When the electric motor is in operation to provide the drive torque to the transmission, the internal combustion engine is typically not fueled and does not run. However, since both the electric motor and the internal combustion engine are coupled to the transmission to provide the drive torque to the transmission, the electric motor may cause the internal combustion engine to rotate when the electric motor is operating to provide the drive torque. When the internal combustion engine is rotated while the electric motor provides the drive torque, the internal combustion engine generates an air flow that is passed through the exhaust treatment system. This airflow is not heated and cools the components of the exhaust treatment system, including the catalyst. When the catalyst is cooled to a temperature below the light-off temperature, the exhaust gas from the internal combustion engine may not be properly treated once fueled and running.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Es ist ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs vorgesehen. Das Verfahren umfasst das Bestimmen, ob eine Brennkraftmaschine dreht oder nicht dreht, das Bestimmen, ob die Brennkraftmaschine mit Kraftstoff beliefert wird, um ein Antriebsmoment zu erzeugen, wenn die Brennkraftmaschine dreht, oder nicht mit Kraftstoff beliefert wird, wenn die Brennkraftmaschine dreht, und das Lenken einer Luftströmung, die durch die Brennkraftmaschine erzeugt wird, durch einen Bypasspfad, der einen Primärkatalysator umgeht, um zu verhindern, dass die Luftströmung den Primärkatalysator kühlt, wenn die Brennkraftmaschine dreht und nicht mit Kraftstoff beliefert wird.A method for operating a hybrid vehicle is provided. The method includes determining whether an engine is rotating or not rotating, determining whether the engine is being fueled to produce a drive torque, when the engine is rotating, or not being fueled when the engine is rotating, and Directing an air flow generated by the internal combustion engine through a bypass path bypassing a primary catalyst to prevent the air flow from cooling the primary catalyst when the internal combustion engine is rotating and not being supplied with fuel.
Es ist auch ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs vorgesehen. Das Verfahren umfasst das Bestimmen, ob die Brennkraftmaschine dreht oder nicht dreht, das Bestimmen, ob die Brennkraftmaschine mit Kraftstoff beliefert wird, um ein Antriebsmoment zu erzeugen, wenn die Brennkraftmaschine dreht, oder nicht mit Kraftstoff beliefert wird, wenn die Brennkraftmaschine dreht. Wenn die Brennkraftmaschine dreht und nicht mit Kraftstoff beliefert wird, wird ein Bypassventil eines Abgasbehandlungssystems geöffnet, um eine Luftströmung, die durch die Brennkraftmaschine erzeugt wird, durch einen Bypasspfad zu lenken, der einen Primärkatalysator umgeht, um zu verhindern, dass die Luftströmung den Primärkatalysator kühlt. Wenn die Brennkraftmaschine dreht und mit Kraftstoff beliefert wird, wird das Bypassventil geschlossen, um eine Strömung von Abgas, die durch die Brennkraftmaschine erzeugt wird, durch den Primärkatalysator zu führen, um die Strömung von Abgas zu behandeln. Das Verfahren umfasst ferner ein Erfassen einer Temperatur des Primärkatalysators, wenn die Maschine dreht und mit Kraftstoff beliefert wird, das Bestimmen, ob die erfasste Temperatur des Primärkatalysators größer als eine vordefinierte Temperatur ist, und das zumindest teilweise Öffnen des Bypassventils, wenn die Temperatur des Primärkatalysators größer als eine vordefinierte Grenze ist, um zumindest einen Anteil der Strömung von Abgas, die durch die Brennkraftmaschine erzeugt wird, durch den Bypasspfad umzulenken, um zu verhindern, dass der Primärkatalysator überhitzt, wenn die Maschine dreht und mit Kraftstoff beliefert wird. Das Verfahren umfasst ferner ein Behandeln der Strömung von Abgas, die durch den Bypasspfad umgelenkt wird, wenn die Temperatur des Primärkatalysators größer als die vordefinierte Grenze ist, mit einem zweiten stromabwärtigen Katalysator.A method for operating a hybrid vehicle is also provided. The method includes determining whether the engine is rotating or not rotating, determining whether the engine is being fueled to produce a drive torque when the engine is rotating, or not being fueled when the engine is rotating. When the engine rotates and is not fueled, a bypass valve of an exhaust treatment system is opened to direct an airflow generated by the engine through a bypass path bypassing a primary catalyst to prevent the airflow from cooling the primary catalyst , When the engine rotates and is supplied with fuel, the bypass valve is closed to direct a flow of exhaust gas generated by the internal combustion engine through the primary catalyst to treat the flow of exhaust gas. The method further comprises detecting a temperature of the primary catalyst when the engine is rotating and fueled, determining whether the sensed temperature of the primary catalyst is greater than a predefined temperature, and at least partially opening the bypass valve when the temperature of the primary catalyst greater than a predefined limit is to redirect at least a portion of the flow of exhaust gas generated by the engine through the bypass path to prevent the primary catalyst from overheating when the engine is rotating and fueled. The method further comprises treating the flow of exhaust gas diverted through the bypass path when the temperature of the primary catalyst is greater than the predefined limit with a second downstream catalyst.
Es ist auch ein Fahrzeug vorgesehen. Das Fahrzeug umfasst ein Getriebe, das zur Aufnahme eines Antriebsmoments und zur Übertragung des Antriebsmoments an ein Antriebsrad konfiguriert ist. Eine Brennkraftmaschine ist mit dem Getriebe gekoppelt und zur selektiven Lieferung des Antriebsmoments an das Getriebe konfiguriert. Ein Abgasbehandlungssystem ist mit der Brennkraftmaschine gekoppelt und zum Behandeln einer Strömung von Abgas konfiguriert, das durch die Brennkraftmaschine erzeugt wird, wenn die Brennkraftmaschine mit Kraftstoff beliefert wird. Ein Elektromotor ist mit dem Getriebe gekoppelt und zur selektiven Lieferung des Antriebsmoments an das Getriebe konfiguriert. Wenn der Elektromotor das Antriebsmoment an das Getriebe liefert, dreht der Elektromotor die Brennkraftmaschine in einem nicht mit Kraftstoff belieferten Zustand, wodurch eine Strömung von nicht erhitzter Luft durch das Abgasbehandlungssystem erzeugt wird. Das Abgasbehandlungssystem umfasst einen Primärkatalysator, einen Bypasspfad, der einen Fluidströmungspfad definiert, der den Primärkatalysator umgeht, und ein Bypassventil, das zur Steuerung der Fluidströmung zwischen dem Primärkatalysator und dem Bypasspfad konfiguriert ist. Das Bypassventil ist in einer offenen Position angeordnet, um eine Luftströmung durch den Bypasspfad zu lenken, wenn der Elektromotor das Antriebsmoment an das Getriebe liefert und die Brennkraftmaschine dreht. Das Bypassventil ist in einer geschlossenen Position angeordnet, um die Strömung von Abgas von der Brennkraftmaschine durch den Primärkatalysator zu lenken, wenn die Brennkraftmaschine mit Kraftstoff beliefert wird und das Antriebsmoment an das Getriebe liefert. There is also a vehicle provided. The vehicle includes a transmission that is configured to receive a drive torque and to transmit the drive torque to a drive wheel. An internal combustion engine is coupled to the transmission and configured to selectively provide the drive torque to the transmission. An exhaust treatment system is coupled to the internal combustion engine and configured to handle a flow of exhaust gas generated by the internal combustion engine when the internal combustion engine is supplied with fuel. An electric motor is coupled to the transmission and configured to selectively provide the drive torque to the transmission. When the electric motor supplies the drive torque to the transmission, the electric motor rotates the internal combustion engine in a non-fuel supplied state, whereby a flow of unheated air is generated by the exhaust treatment system. The exhaust treatment system includes a primary catalyst, a bypass path defining a fluid flow path bypassing the primary catalyst, and a bypass valve configured to control fluid flow between the primary catalyst and the bypass path. The bypass valve is disposed in an open position to direct air flow through the bypass path when the electric motor supplies the drive torque to the transmission and rotates the internal combustion engine. The bypass valve is disposed in a closed position to direct the flow of exhaust gas from the engine through the primary catalyst when the engine is fueled and provides the drive torque to the transmission.
Demgemäß wird, wenn der Elektromotor das Antriebsmoment für das Getriebe bereitstellt und dadurch die Brennkraftmaschine dreht, die Strömung von nicht erhitzter Luft, die durch die Brennkraftmaschine erzeugt wird, durch den Bypasspfad gelenkt, wodurch der Primärkatalysator umgangen wird. Da die Strömung von nicht erhitzter Luft durch den Bypasspfad und nicht über oder durch den Primärkatalysator gelenkt wird, kühlt die nicht erhitzte Luft von der drehenden Brennkraftmaschine nicht den Primärkatalysator, wodurch ein Kühlen des Primärkatalysators auf eine Temperatur unterhalb einer Anspringtemperatur des Primärkatalysators verhindert und der thermische Wirkungsgrad des Primärkatalysators beibehalten werden. Der Primärkatalysator kann daher zur Behandlung des Abgases von der Brennkraftmaschine bereit sein, sobald die Brennkraftmaschine mit Kraftstoff beliefert wird und läuft.Accordingly, when the electric motor provides the drive torque to the transmission and thereby rotates the engine, the flow of unheated air generated by the engine is directed through the bypass path, thereby bypassing the primary catalyst. Since the flow of unheated air is directed through the bypass path rather than over or through the primary catalyst, the unheated air from the rotating internal combustion engine does not cool the primary catalyst, thereby preventing primary catalyst from cooling to a temperature below a light-off temperature of the primary catalyst and thermal Efficiency of the primary catalyst can be maintained. The primary catalyst may therefore be ready to treat the exhaust gas from the internal combustion engine as soon as the internal combustion engine is supplied with fuel and is running.
Die obigen Merkmale und Vorteile wie auch weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.The above features and advantages as well as other features and advantages of the present invention will be readily apparent from the following detailed description of the best modes for carrying out the invention when taken in connection with the accompanying drawings.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Bezug nehmend auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile über die verschiedenen Ansichten hinweg bezeichnen, ist in
Das Hybridfahrzeug
Das Abgasbehandlungssystem
Das Abgasbehandlungssystem
Ein Bypassventil
Wie gezeigt ist, kann die katalytische Wandlereinheit
Bezug nehmend auf
Das Verfahren
Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen, ob die Brennkraftmaschine
Wenn bestimmt wird, dass die Brennkraftmaschine
Wenn bestimmt wird, dass die Brennkraftmaschine
Das Verfahren
Um sicherzustellen, dass der Primärkatalysator
Während die besten Arten zur Ausführung der Erfindung detailliert beschrieben worden sind, erkennt der Fachmann verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der angefügten Ansprüche.While the best modes for carrying out the invention have been described in detail, those skilled in the art will recognize various alternative constructions and embodiments for carrying out the invention within the scope of the appended claims.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |