DE102013114999A1 - Verfahren und System zur Partikelregeneration in einem Hybrid-Elektrofahrzeug - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren wird angewendet, um Partikelmaterial in einem Partikelfilter eines Hybridelektrofahrzeugs zu regenerieren, das eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeugs aufweist, wobei das Hybridelektrofahrzeug einen elektrisch beheizten Katalysator besitzt, der in Strömungskommunikation mit dem Partikelfilter in einem Abgassystem des Fahrzeugs angeordnet ist. Das Verfahren ermittelt, ob die Brennkraftmaschine Kraftstoff verbrennt oder keinen Kraftstoff verbrennt, und in einem Zustand, wenn die Brennkraftmaschine keinen Kraftstoff verbrennt, wird der Katalysator elektrisch beheizt, bis er eine Temperatur erreicht hat, die geeignet ist, um ein Zünden des Partikelmaterials zu bewirken. Der Elektromotor wird verwendet, um eine Rotation der Brennkraftmaschine bei einer Drehzahl zu unterstützen, die geeignet ist, um Luft in die Brennkraftmaschine zu ziehen und von der Brennkraftmaschine in das Abgassystem über den Katalysator und in den Partikelfilter auszustoßen, um ein Zünden der Partikel in dem Filter zu unterstützen.
Description
- GEBIET DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung betrifft Hybridelektrofahrzeuge (HEVs) und insbesondere ein Partikelregenerationsverfahren und -system für HEVs oder Steckdosen- bzw. Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge (PHEVs).
- HINTERGRUND
- PHEVs können signifikante Perioden eines Betriebs mit abgeschalteter Kraftmaschine während Betriebsmoden mit Ladungsabreicherung aufweisen, wodurch eine Situation erzeugt wird, bei der die Kraftmaschine möglicherweise mehrere Male kaltgestartet werden muss, wodurch die Erzeugung und Emission von Partikelmaterial (PM) potentiell erhöht wird.
- Demgemäß ist es erwünscht, ein Verfahren und System zum Sammeln und Regenerieren von PM bereitzustellen, um eine Zunahme der PM-Emissionen in HEVs und PHEVs zu vermeiden.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Bei einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren angewendet, um Partikelmaterial (PM) in einem Partikelfilter (PF) eines Hybridelektrofahrzeugs (HEV) zu regenerieren, das eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor zum Antrieb des HEVs aufweist, wobei das HEV einen elektrisch beheizten Katalysator (EHC) besitzt, der in Strömungskommunikation mit dem PF in einem Abgassystem des HEV angeordnet ist. Das Verfahren ermittelt, ob die Brennkraftmaschine Kraftstoff verbrennt oder nicht, und in einem Zustand, bei dem die Brennkraftmaschine keinen Kraftstoff verbrennt, wird der EHC elektrisch beheizt, bis der EHC eine Temperatur erreicht hat, die geeignet ist, um ein Zünden des PM in dem PF zu bewirken. Der Elektromotor wird dazu verwendet, eine Rotation der Brennkraftmaschine bei einer Drehzahl zu unterstützen, die geeignet ist, Luft in die Brennkraftmaschine zu ziehen und aus der Brennkraftmaschine in das Abgassystem über den EHC und in den PF auszustoßen, um ein Zünden des PM in dem PF zu unterstützen.
- Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Partikelregenerationssystem für ein Hybridelektrofahrzeug (HEV) konfiguriert, wobei das HEV eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor zum Antrieb des HEV aufweist. Ein elektrisch beheizter Katalysator (EHC) ist in Abgasströmungskommunikation mit einem Abgassystem der Brennkraftmaschine angeordnet. Ein Partikelfilter (PF) ist in Abgasströmungskommunikation mit dem EHC und stromabwärts des EHC angeordnet. Ein Controller ist funktional in Signalkommunikation mit einem Steuersystem der Brennkraftmaschine, einem Steuersystem des Elektromotors, einem Steuersystem des EHC und einem Steuersystem des PF angeordnet, wobei der Controller auf computerausführbare Anweisungen anspricht, die, wenn sie von dem Controller ausgeführt werden, ein Verfahren zur Regeneration von Partikelmaterial (PM) in einem PF unterstützen. Das Verfahren umfasst ein Ermitteln, ob die Brennkraftmaschine Kraftstoff verbrennt oder nicht, und in einem Zustand, wenn die Brennkraftmaschine keinen Kraftstoff verbrennt, ein elektrisches Heizen des EHC, bis der EHC eine Temperatur erreicht hat, die geeignet ist, um ein Zünden des PM in dem PF zu bewirken, und ein Verwenden des Elektromotors, um eine Rotation der Brennkraftmaschine bei einer Drehzahl zu unterstützen, die geeignet ist, um Luft in die Brennkraftmaschine zu ziehen und aus der Brennkraftmaschine in das Abgassystem über den EHC und in den PF auszustoßen, um ein Zünden des PM in dem PF zu unterstützen.
- Die obigen Merkmale und Vorteile wie auch weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Andere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten werden nur beispielhaft in der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen deutlich, wobei die detaillierte Beschreibung Bezug auf die Zeichnungen nimmt, in welchen:
-
1 eine einlinige Form eines Blockdiagramms eines beispielhaften Partikelregenerationssystems zur Verwendung mit einem Hybridelektrofahrzeug (HEV) oder einem Plug-In-Hybridelektrofahrzeug (PHEV) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; -
2 einen beispielhaften Partikelfilter (PF) zur Verwendung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; und -
3 ein beispielhaftes Verfahren zur Regeneration eines PF in einem HEV oder einem PHEV gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. - BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
- Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Gebräuche zu beschränken. Es sei zu verstehen, dass in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben.
- Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, die auf ein HEV oder ein PHEV mit sowohl einem Elektromotor (EM) als auch einer Brennkraftmaschine (ICE) gerichtet ist, nutzt eine Steuerstrategie und ein System, wie hier beschrieben ist, die Betriebscharakteristiken eines elektrisch beheizten Katalysators (EHC) und eines Partikelfilters (PF), um eine Regeneration des in dem PF gesammelten Partikelmaterials (PM) auszulösen, so wie die Betriebscharakteristiken eines nicht mit Kraftstoff belieferten ICE, um eine Luftströmung bereitzustellen, um die PM-Regenerationstemperatur zu steuern, wobei das PM der Kraftstoff wird, der den PF-Regenerationsprozess betreibt, und die nicht mit Kraftstoff beauschlagte Luftströmung von der Brennkraftmaschine ein Steuerelement in dem PF-Regenerationsprozess wird.
- Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung und mit Bezug auf
1 ist ein Partikelregenerationssystem100 in einer einlinigen Form eines Blockdiagramms zur Verwendung in einem HEV oder PHEV gezeigt. Wie hier verwendet ist und gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Bezug auf ein HEV dazu bestimmt, sowohl HEVs als auch PHEVs zu umschließen. Dies bedeutet, da HEVs typischerweise keine lange Zeit mit abgeschalteter Brennkraftmaschine im Vergleich zu PHEVs aufgrund dessen, dass HEVs eine vergleichsweise kleinere Batterie haben, aufweisen, kann eine Ausführungsform der Erfindung, die hier offenbart ist, auf PHEVs besser anwendbar sein, als auf HEVs. Jedoch bleibt, da ein PHEV eine spezielle Form eines HEV (Plug-In im Gegensatz zu Nicht-Plug-In) ist, der vorhergehende Bezug darauf, dass der Begriff HEV dazu bestimmt ist, sowohl HEVs als auch PHEVs zu umschließen, weiter bestehen. Ein typisches HEV, das nur teilweise mit Bezugszeichen10 gezeigt ist, umfasst sowohl eine ICE102 als auch einen EM104 , der durch einen Batteriesatz106 mit Leistung beaufschlagt ist, der geeignet bemessen ist, um ausreichende DC-Leistung beispielsweise zum Betrieb des EM104 über eine gewünschte Distanz bereitzustellen. Bei einer Ausführungsform sieht der Batteriesatz106 eine DC-Spannung im Bereich von 250–400 Vdc und eine DC-Leistung im Bereich von 8–80 KW-h (Kilowattstunden) vor. - Ein Abgaskrümmer
108 lenkt Abgase von dem ICE102 an das Regenerationssystem100 , das bei einer Ausführungsform einen EHC110 , einen PF112 und einen Controller200 aufweist. Ein beispielhafter EHC, der für die hier offenbarten Zwecke geeignet ist, ist ein extrudierter EHC, der von NGK Insulators, Ltd. verfügbar ist, mit positiven und negativen Elektroden, die auf gegenüberliegenden Flächen der extrudierten Form angeordnet sind. Ein beispielhafter PF, der für die hier beschriebenen Zwecke geeignet ist, ist beschrieben in demUS-Patent Nr. 7,524,360 . Der EHC110 ist in Abgasströmungskommunikation mit dem Abgaskrümmer108 angeordnet, und der PF112 ist in Abgasströmungskommunikation mit dem EHC110 und stromabwärts des EHC110 angeordnet. Bei einer Ausführungsform kann ein Dreiwegekatalysator (TWC)114 optional in Abgasströmungskommunikation mit dem PF112 und stromaufwärts des PF112 angeordnet sein. - Der Controller
200 ist funktional in Signalkommunikation mit einem Steuersystem202 des ICE102 , einem Steuersystem204 des EM104 , einem Steuersystem des EHC110 und einem Steuersystem des PF112 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist das Steuersystem202 ein elektronisches Steuermodul, das Betriebscharakteristiken des ICE102 , wie beispielsweise Kraftstoffverbrauch und Motor-U/min (Umdrehungen pro Minute) überwacht und eine regulative Steuerung für den ICE102 bereitstellt, wie beispielsweise eine Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das zur Verbrennung verwendet wird. Bei einer Ausführungsform ist das Steuersystem204 ein elektronisches Steuermodul, das Betriebscharakteristiken des EM104 , wie beispielsweise Leistungsverbrauch und Drehmomentausgang, überwacht und eine regulative Steuerung für den EM104 bereitstellt, wie beispielsweise eine Steuerung der Leistungslieferung, die zur Drehmomenterzeugung verwendet wird. Bei einer Ausführungsform können die Steuersysteme202 und204 einteilig in ein einzelnes elektronisches Steuermodul geformt sein. Bei einer Ausführungsform weist das Steuersystem des EHC110 einen Sauerstoffsensor (O1)205 , der in der Abgasströmung stromaufwärts des EHC110 angeordnet ist, sowie einen Schalter206 auf, der angeordnet und konfiguriert ist, um Leistung von dem Batteriesatz106 zu dem EHC110 zu verbinden und zu trennen. Bei einer Ausführungsform weist das Steuersystem des PF112 einen Sauerstoffsensor (O2)208 , der in der Abgasströmung stromabwärts des EHC110 und stromaufwärts des PF112 angeordnet ist, einen Einlasstemperatursensor (T1)210 , der in der Abgasströmung stromabwärts des EHC110 und stromaufwärts des PF112 angeordnet ist, einen Auslasstemperatursensor (T2)212 , der in der Abgasströmung stromabwärts des PF112 angeordnet ist, sowie Deltadrucksensoren (P1, P2)214 ,216 über die Einlass- und Auslassdurchlässe des PF112 auf. Mit Bezug auf die1 und2 sind die Temperatursensoren (T1, T2)210 ,212 eng mit den jeweiligen Einlass- und Auslassdurchlässen118 ,120 des PF112 gekoppelt, sodass eine Temperatur von Partikelmaterial (PM)116 , wie mit Bezug auf2 am besten zu sehen ist, unter Zündung innerhalb des PF112 entweder direkt oder indirekt ermittelt werden kann, wie durch Ableiten. Bei der in2 gezeigten Ausführungsform findet ein Zünden des PM116 zuerst an dem Einlassdurchlass118 statt und schreitet zu dem abgefangenen PM116' nahe dem Auslassdurchlass120 fort. Eine Abgasströmung, die durch den PF112 eintritt und hindurchströmt, ist in2 allgemein durch Bezugszeichen250 (in dem PF112 eintretende Abgasströmung)252 (vorgefilterte Abgasströmung) und254 (gefilterte Abgasströmung) gezeigt. - Bei einer Ausführungsform spricht der Controller
200 auf computerausführbare Anweisungen an, die, wenn sie von dem Controller200 ausgeführt werden, ein Verfahren unterstützen, um den PM116 in dem PF112 zu regenerieren, was nun mit Bezug auf3 diskutiert wird, die ein beispielhaftes Steuerflussdiagramm (Verfahren)300 zeigt. - Block
320 des Flussdiagramms300 repräsentiert einen Startpunkt für eine kontinuierliche Schleife einer Hybrid-PM-Regeneration, wobei eine Ausführungsform der Erfindung den dargestellten Prozess in einer kontinuierlichen Schleife betreibt, um eine kontinuierliche Regeneration des PM116 in dem PF112 des HEV10 zu unterstützen. Bei einer Ausführungsform läuft das Verfahren300 kontinuierlich in Zyklen, sofern es nicht anderweitig unterbrochen wird, wie, wenn beispielsweise das HEV10 abgeschaltet wird und nicht in Gebraucht steht. - Bei Block
304 wird eine Ermittlung durchgeführt, ob der PF112 eine Regeneration erfordert, wie beispielsweise ob der Filter voll ist (PF voll) oder nicht (PF nicht voll). Wenn ermittelt wird, dass der PF112 keine Regeneration erfordert, dann fährt das Verfahren300 mit Pfad330 fort und läuft herum zu Block302 , um die Überwachung des Zustandes des PF112 fortzusetzen, bis er eine Regeneration erfordert oder bis die Überwachung anderweitig unterbrochen wird. Eine derartige Überwachung, um zu ermitteln, ob der PF112 eine Regeneration erfordert oder nicht, kann unter Verwendung verschiedener Techniken erreicht werden. Eine erste Technik verwendet die Deltadrucksensoren (P1, P2)214 ,216 über die Einlass- und Auslassdurchlässe des PF112 , um die PM-Beladung zu schätzen, wobei eine hohe Druckdifferenz einen Regenerationsbedarf angibt. Eine zweite Technik verwendet ein PM-Modell, um die PM-Beladung zu schätzen. Und eine dritte Technik verwendet eine Fahrleistung, um die PM-Beladung zu schätzen, wobei eine Fahrleistungsdifferenz seit der letzten Regeneration größer als eine definierte Schwelle ist, die einen Regenerationsbedarf angibt. Es kann eine beliebige Technik oder eine Kombination von Techniken zum Ermitteln eines Regenerationsbedarfs verwendet werden. Die drei Techniken, die beschrieben sind, können gemeinsam verwendet werden, wobei eine Regeneration des PF112 abhängig davon ausgelöst wird, welche Technik eine definierte Kalibrierungsschwelle überschreitet. - Wenn bei Block
304 ermittelt wird, dass der PF112 eine Regeneration erfordert, fährt das Verfahren300 dann an Pfad332 zu Block306 fort, wo eine Ermittlung durchgeführt wird, ob der ICE102 läuft und Kraftstoff verbrennt oder nicht. Bei einer Ausführungsform sieht das Steuersystem202 die notwendige Information bezüglich des Betriebszustandes des ICE102 vor. In einem Zustand, wenn der ICE102 keinen Kraftstoff verbrennt, läuft die Steuerlogik des Verfahrens300 zu Block308 über Pfad334 , wo der Controller200 ein Einschalten eines Schalters206 , d. h. Schließen oder Aktivieren, bewirkt, um den EHC110 elektrisch mit dem Batteriesatz106 zu verbinden, um den EHC110 so lange elektrisch zu heizen, bis er eine Temperatur erreicht hat, die geeignet ist, um ein Entzünden des PM116 in dem PF112 zu bewirken. Bei einer Ausführungsform liegt die Zündtemperatur des PM116 bei 700 Grad Celsius. Bei Block310 ermittelt der Controller200 über Information, die von dem Temperatursensor210 empfangen wird, ob der EHC110 die Zündtemperatur erreicht hat oder nicht. Falls nicht, läuft die Steuerlogik des Verfahrens300 zurück zu Block308 über den Pfad336 . Wenn die Temperatur des PM116 zum Zünden ausreichend angehoben worden ist, läuft die Logik des Verfahrens300 zu Block312 über Pfad338 , wo der Controller200 mit dem Steuersystem204 kommuniziert, um den EM104 zu betreiben, um eine Rotation der ICE102 bei einer Drehzahl zu unterstützen, die geeignet ist, um Luft in den ICE102 zu ziehen und von dem ICE102 in den Abgaskrümmer108 über den EHC110 und in den PF112 auszustoßen, um ein kontinuierliches Zünden des PM116 in dem PF112 zu unterstützen und um den Schalter206 abzuschalten, d. h. zu öffnen oder zu inaktivieren, um den EHC110 von dem Batteriesatz106 zu trennen. Der EM104 kann dazu verwendet werden, Luft in die ICE102 zu ziehen, und zwar mit oder ohne elektrischen Antrieb des HEV10 . Die Kombination von Wärme von dem EHC110 und Sauerstoff aus der von der ICE102 gezogenen Luft, die, wenn sie gemäß den oben beschriebenen Bedingungen betrieben wird, als eine Luftpumpe wirkt, zünden und halten die Zündung des PM116 in dem PF112 . Bei einer Ausführungsform wirkt der EM104 durch ein Getriebe (TR)122 , ein gekoppeltes Riemenscheiben- und Antriebsriemensystem (auch durch Bezugszeichen122 bezeichnet) oder irgendein anderes geeignetes Mittel (auch durch Bezugszeichen122 bezeichnet) zum mechanischen Koppeln des EM104 mit der ICE102 , um einen Betrieb der ICE102 bei einer gesteuerten U/min zu unterstützen. Während die oben beschriebene Logik bei Block312 angibt, dass die elektrische Leistung zu dem EHC110 gleichzeitig damit abgeschaltet wird, dass der EM104 eine Rotation der ICE102 unterstützt, sei angemerkt, dass der EHC110 vor oder nach dem der EM104 dazu verwendet wird, die ICE102 in Rotation zu versetzen, abhängig davon abgeschaltet werden kann, ob das PM116 in dem PF112 in einem Zündungszustand ist oder nicht, was durch den Controller200 über geeignete Information von dem Temperatursensor210 zum Durchführen dieser Ermittlung ermittelt werden kann. - Bei Bedingungen, bei denen das PM
116 in dem PF112 gezündet ist und der EHC110 abgeschaltet ist, läuft die Steuerlogik zu Block314 , wo der Controller200 eine Temperatur überwacht, die das PM116 in dem PF112 angibt, die bei einer Ausführungsform von Information abgeleitet wird, die von dem Temperatursensor210 empfangen wird. Um eine Zündung und Regeneration des PM116 in dem PF112 aufrecht zu erhalten, verwendet der Controller200 den EM104 , um die U/min der Brennkraftmaschine102 abhängig davon, ob die Temperatur des PM116 höher bzw. niedriger als ein definierter Schwellenwert, wie 700 Grad Celsius, angegeben ist, anzuheben, bei Block316 , oder abzusenken, bei Block318 . Dies bedeutet, falls die Temperatur des PM116 höher als der Schwellenwert ist, läuft die Steuerlogik dann zu Block316 über den Pfad340 , um die U/min der Brennkraftmaschine102 anzuheben, und falls die Temperatur des PM116 geringer als der Schwellenwert ist, läuft die Steuerlogik dann zu Block318 über Pfad342 , um die U/min der ICE102 zu verringern. - Bei Block
320 ermittelt der Controller200 , ob eine Regeneration des PF112 vollständig oder nicht vollständig ist, was aus Information ermittelt werden kann, die zur Herstellung dieser Ermittlung geeignet ist, einschließlich Information, die von Temperatursensoren210 ,212 , Deltadrucksensoren214 ,216 oder einer Kombination daraus empfangen wird. Beispielsweise kann bei einer Ausführungsform eine vollständige Regeneration abgeleitet werden, wenn das Temperaturprofil zwischen dem Temperatursensor T1210 und dem Temperatursensor T2212 über den Verlauf der Regeneration einen Temperaturanstieg bei T1210 gefolgt durch einen Temperaturanstieg bei T2212 gefolgt durch einen Temperaturabfall bei sowohl T1210 als auch T2212 gezeigt hat. Bei einer anderen Ausführungsform kann eine vollständige Regeneration abgeleitet werden, wenn das Druckprofil zwischen dem Drucksensor P1214 und dem Drucksensor P2216 über den Verlauf der Regeneration eine hohe Druckdifferenz zwischen P1214 und P2216 gefolgt durch eine geringe Druckdifferenz dazwischen gezeigt wird. Wenn eine Regeneration des PF112 nicht vollständig ist, dann läuft die Logik des Verfahrens300 zurück zu Block314 über den Pfad344 . Wenn die Regeneration des PF112 vollständig ist, fährt dann die Logik des Verfahrens300 mit Block322 über den Pfad346 fort, wo der Controller200 dem Steuersystem204 des EM104 signalisiert, den EM104 von dem ICE102 zu trennen, um eine Rotation der ICE102 zu stoppen, um zu verhindern, dass weitere Luft in die ICE102 gezogen und aus der ICE102 und durch den PF112 ausgetragen wird. Vom Block322 fährt die Logik des Verfahrens300 zurück zu Block302 über den Pfad348 , wo das Regenerationsverfahren300 kontinuierlich läuft, sofern es nicht unterbrochen ist. - Zurück Bezug nehmend auf Block
306 läuft in einem Zustand, wo für den PF112 vorher bestimmt wurde, dass eine Regeneration notwendig ist, und die ICE102 läuft und Kraftstoff verbrennt, wie beispielsweise, wenn ein Bediener des HEV10 ein Gaspedal des HEV10 drückt, was in einer Anforderung nach Geschwindigkeit und/oder Leistung resultiert, die jenseits der Kapazität des EM104 allein liegt, die Logik des Verfahrens300 zu Block324 über den Pfad350 , wo der Controller200 der Steuereinheit202 der ICE102 signalisiert, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis für die ICE102 bereitzustellen, das ausreichend ist, um eine Verbrennung zu beenden, wie ein Verhältnis, das etwa gleich dem stöchiometrischen Verhältnis ist, das dem ICE102 zugeordnet ist, sodass der gesamte Sauerstoff, der von dem ICE102 zur Verbrennung des Kraftstoffs verwendet ist, verbraucht wird, was dazu dient, eine Verbrennung des PM116 in dem PF112 zu ersticken und auszulöschen, um einen Zustand eines thermischen Durchgehens in dem PF112 zu verhindern. - Bei Block
326 überwacht der Controller200 eine Temperatur, die die Temperatur des PM116 in dem PF112 angibt, wie beispielsweise unter Verwendung des Temperatursensors T1201 , um zu ermitteln, ob die Regeneration des PF112 vollständig ist oder nicht. Wenn die Regeneration als nicht vollständig ermittelt wird, registriert der Temperatursensor T1201 , dass ein Heißzustand verbleibt, d. h. die Temperatur von dem Sensor T1201 registriert einen Wert, der höher als ein definierter Schwellenwert ist, wie beispielsweise 700 Grad Celsius, was angibt, dass das Verbrennen von PM116 noch nicht erstickt und ausgelöscht worden ist, was darin resultiert, dass die Steuerlogik des Verfahrens300 zurück zu Block324 über Pfad353 läuft, um einen Zustand beizubehalten, der eine Verbrennung auslöscht, wie beispielsweise, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei etwa dem stöchiometrischen Verhältnis beibehalten wird. Wenn die Regeneration des PF112 bei Block326 als vollständig ermittelt wurde, registriert der Temperatursensor T1201 , dass ein kalter Zustand existiert, d. h. die Temperatur von dem Sensor T1201 registriert einen Wert, der kleiner als der definierte Schwellenwert ist, was angibt, dass das verbrennende PM116 erstickt und ausgelöscht worden ist, und dann fährt die Steuerlogik des Verfahrens300 zu Block302 über den Pfad354 , wo das Regenerationsverfahren300 kontinuierlich läuft, sofern es nicht anderweitig unterbrochen wird. - Bei einer Ausführungsform wird die kontinuierliche Regenerationsschleife des Verfahrens
300 durch den Controller200 implementiert, während das HEV10 durch den EM104 ohne Abgasströmung von der ICE102 angetrieben wird. - In Anbetracht des Vorstehenden ist ersichtlich, dass eine Ausführungsform der Erfindung in Form von computerimplementierten Prozessen und Vorrichtungen zum Ausführen dieser Prozesse ausgeführt sein kann. Die vorliegende Erfindung kann auch in Form eines Computerprogrammprodukt mit Computerprogrammcode ausgeführt sein, der Anweisungen enthält, die in konkreten Medien vorgesehen sind, wie Disketten, CD-ROMs, Festplatten, USB-(Universal Serial Bus)-Laufwerke oder irgend ein anderes computerlesbares Speichermedium, wie beispielsweise Direktzugriffsspeicher (RAM), Nur-Lese-Speicher (ROM), einen löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM), elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM) oder Flash-Speicher, wobei, wenn der Computerprogrammcode in einen Computer geladen und von einem Computer ausgeführt wird, der Computer eine Vorrichtung zum Ausführen der Erfindung wird. Die vorliegende Erfindung kann auch in Form eines Computerprogrammcodes ausgeführt sein, beispielsweise ob in einem Speichermedium gespeichert, in einen Computer geladen und/oder von einem Computer ausgeführt oder über irgend ein Übertragungsmedium übertragen, wie beispielsweise über elektrische Verdrahtung oder Verkabelung, durch Faseroptik oder drahtlos über elektromagnetische Strahlung, wobei, wenn der Computerprogrammcode in einen Computer geladen und von einem Computer ausgeführt wird, der Computer eine Vorrichtung zum Ausführen der Erfindung wird. Wenn sie an einem mikroprozessorbasierten Allzweckcontroller, wie z. B. Controller
200 implementiert sind, konfigurieren die Computerprogrammcodesegmente den Mikroprozessor, um spezifische logische Schaltungen zu erzeugen. Ein technischer Effekt der ausführbaren Anweisungen besteht darin, das PM in einem PF, um eine Zunahme der PM-Emissionen in HEVs und PHEVs zu vermeiden, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der hierin beschriebenen Erfindung zu regenerieren. - In Anbetracht der vorstehenden Beschreibung und Darstellung wird ersichtlich, dass ein Verfahren und ein System beschrieben worden sind, die mindestens einen der folgenden Vorteile aufweisen: eine Reduzierung von PM-Emissionen, die aus mehreren kalten Kraftmaschinenstarts in einem HEV resultieren; den Gebrauch einer Luftströmung von einer nicht mit Kraftstoff beaufschlagten ICE, um eine Steuerung der PM-Regeneration in einem PF zu unterstützen; den Gebrauch eines EHC, um eine ausreichende Katalysatortemperatur bereitzustellen, um eine PM-Regeneration ohne eine Abgasströmung von der ICE auszulösen, einschließlich Perioden, während denen das HEV elektrisch betrieben wird; den Gebrauch einer Luftströmung von einem rotierenden ICE ohne Kraftstoffverbrennung, um thermische Energie von der EHC zum Start der Verbrennung des PM an dem stromaufwärtigen Ende des PF zu übertragen; den vorteilhaften Gebrauch der inhärenten Energie in dem PM zur Regeneration des PF, während die Verbrennungstemperatur unter Verwendung der Luftströmung von einem nicht mit Kraftstoff beaufschlagten ICE eng gesteuert wird; einen schnellen und kraftstoffeffizienten PF-Regenerationsprozess; und einen gesteuerten Betrieb eines mit Kraftstoff beaufschlagten ICE zum Ersticken und Auslöschen einer PM-Verbrennung, wie beispielsweise ein gesteuerter Gebrauch des stöchiometrischen Betriebs, um ungesteuerte Temperaturen der PM-Regeneration zu verhindern.
- Während die Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden ist, erkennt der Fachmann, dass verschiedene Änderungen durchgeführt und Äquivalente gegen Elemente derselben ersetzt werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können viele Modifikationen durchgeführt werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von dem wesentlichen Schutzumfang davon abzuweichen. Daher soll die Erfindung nicht auf die offenbarten bestimmten Ausführungsformen beschränkt sein, sondern die Erfindung umfasst alle in den Schutzumfang der Anmeldung fallenden Ausführungsformen.
- 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
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- US 7524360 [0014]
Claims (10)
- Verfahren zum Regenerieren von Partikelmaterial (PM) in einem Partikelfilter (PF) eines Hybridelektrofahrzeugs (HEV), das eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor zum Antrieb des HEV aufweist, wobei das HEV einen elektrisch beheizten Katalysator (EHC) besitzt, der in Strömungskommunikation mit dem PF in einem Abgassystem des HEV angeordnet ist, wobei das Verfahren umfasst, dass: ermittelt wird, ob die Brennkraftmaschine Kraftstoff verbrennt oder keinen Kraftstoff verbrennt; in einem Zustand, wenn die Brennkraftmaschine keinen Kraftstoff verbrennt, der EHC elektrisch beheizt wird, bis der EHC eine Temperatur erreicht hat, die geeignet ist, um ein Zünden des PM in dem PF zu bewirken, und der Elektromotor verwendet wird, um eine Rotation der Brennkraftmaschine bei einer Drehzahl zu unterstützen, die geeignet ist, Luft in die Brennkraftmaschine zu ziehen und von der Brennkraftmaschine in das Abgassystem über den EHC und in den PF auszustoßen, um eine Zündung des PM in dem PF zu unterstützen.
- Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass: ermittelt wird, ob eine Regeneration des PF vollständig ist, und wenn dies zutrifft, dann eine Rotation der Brennkraftmaschine gestoppt wird, um eine weitere Luftströmung durch das Abgassystem zu stoppen, falls eine Regeneration des PF als unvollständig ermittelt wird, dann die Überwachung der PM Temperatur fortgesetzt wird und die Drehzahl der Brennkraftmaschine in Ansprechen darauf, ob die Temperatur des PM als höher bzw. niedriger als der Schwellenwert angegeben ist, erhöht und abgesenkt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass: der EHC abgeschaltet wird, nachdem der EHC eine Temperatur erreicht hat, die geeignet ist, um ein Zünden des PM in dem PF zu unterstützen.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei: das HEV von dem Elektromotor ohne Abgasströmung von der Brennkraftmaschine angetrieben wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass: in einem Zustand, wenn die Brennkraftmaschine Kraftstoff verbrennt, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine auf etwa gleich einem stöchiometrischen Verhältnis gesetzt wird, das der Brennkraftmaschine zugeordnet ist, sodass der gesamte Sauerstoff, der von der Brennkraftmaschine zur Verbrennung des Kraftstoffs verwendet wird, verbraucht wird, eine Temperatur überwacht wird, die eine Temperatur des PM in dem PF angibt; falls die Temperatur des PM als höher als ein Schwellenwert angegeben ist, dann das Setzen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gleich dem stöchiometrischen Verhältnis fortgesetzt wird; falls die Temperatur des PM als niedriger als ein Schwellenwert angegeben wird, dann das Setzen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gleich dem stöchiometrischen Verhältnis unterbrochen wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass: ein Zustand des Partikelfilters überwacht wird, um zu ermitteln, ob der Partikelfilter eine Regeneration erfordert oder nicht; falls ermittelt wird, dass der Partikelfilter keine Regeneration erfordert, dann die Überwachung des Zustandes des Partikelfilters fortgesetzt wird, bis er eine Regeneration erfordert oder bis die Überwachung anderweitig unterbrochen wird.
- Partikelregenerationssystem für ein Hybridelektrofahrzeug (HEV), wobei das HEV eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor zum Antrieb des HEV aufweist, wobei das System umfasst: einen elektrisch beheizten Katalysator (EHC), der in Abgasströmungskommunikation mit einem Abgassystem der Brennkraftmaschine angeordnet ist; einen Partikelfilter (PF), der in Abgasströmungskommunikation mit dem EHC und stromabwärts des EHC angeordnet ist; einen Controller, der funktional in Signalkommunikation mit einem Steuersystem der Brennkraftmaschine, einem Steuersystem des Elektromotors, einem Steuersystem des EHC und einem Steuersystem des PF angeordnet ist, wobei der Controller auf computerausführbare Anweisungen anspricht, die, wenn sie von dem Controller ausgeführt werden, ein Verfahren unterstützen, um Partikelmaterial (PM) in dem PF zu regenerieren, wobei das Verfahren umfasst, dass: ermittelt wird, ob die Brennkraftmaschine Kraftstoff verbrennt oder keinen Kraftstoff verbrennt; in einem Zustand, wenn die Brennkraftmaschine keinen Kraftstoff verbrennt, der EHC elektrisch beheizt wird, bis der EHC eine Temperatur erreicht hat, die geeignet ist, um ein Zünden des PM in dem PF zu bewirken, und der Elektromotor verwendet wird, um eine Rotation der Brennkraftmaschine bei einer Drehzahl zu unterstützen, die geeignet ist, um Luft in die Brennkraftmaschine zu ziehen und von der Brennkraftmaschine in das Abgassystem über den EHC und in den PF auszustoßen, um ein Zünden des PM in dem PF zu unterstützen.
- Partikelregenerationssystem nach Anspruch 7, wobei das Verfahren, das von dem Controller unterstützt ist, ferner umfasst, dass: in einem Zustand, wenn das PM in dem PF gezündet ist, eine Temperatur überwacht wird, die eine Temperatur des PM in dem PF angibt, und der Elektromotor verwendet wird, um die Drehzahl der Brennkraftmaschine anzuheben oder abzusenken, falls die Temperatur des PM als höher bzw. niedriger als ein Schwellenwert angegeben ist, ermittelt wird, ob die Regeneration des PF vollständig ist, und wenn dies der Fall ist, dann eine Rotation der Brennkraftmaschine gestoppt wird, um eine weitere Luftströmung durch das Abgassystem zu stoppen, und falls eine Regeneration des PF als nicht vollständig ermittelt wird, dann die Überwachung der PM Temperatur fortgesetzt wird und die Drehzahl der Brennkraftmaschine in Ansprechen darauf angehoben und abgesenkt wird, ob die Temperatur des PM als höher bzw. niedriger als der Schwellenwert angegeben ist.
- Partikelregenerationssystem nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei das Verfahren, das von dem Controller unterstützt ist, ferner umfasst, dass: in einem Zustand, wenn die Brennkraftmaschine Kraftstoff verbrennt, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine auf etwa gleich einem stöchiometrischen Verhältnis gesetzt wird, das der Brennkraftmaschine zugeordnet ist, sodass der gesamte Sauerstoff, der von der Brennkraftmaschine zur Verbrennung des Kraftstoffs verwendet ist, verbraucht wird.
- Partikelregenerationssystem nach Anspruch 9, wobei das Verfahren, das von dem Controller unterstützt ist, ferner umfasst, dass: eine Temperatur überwacht wird, die eine Temperatur des PM in dem PF angibt; falls die Temperatur des PM als höher als ein Schwellenwert angegeben ist, dann ein Setzen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gleich dem stöchiometrischen Verhältnis fortgesetzt wird; und falls die Temperatur des PM als niedriger als ein Schwellenwert angegeben ist, dann ein Setzen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gleich dem stöchiometrischen Verhältnis unterbrochen wird.
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