DE102016115135A1 - Verfahren zum Reduzieren der NOx-Emissionen von einer Kraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren wird offenbart, in welchem eine Elektromaschine 16 verwendet wird, um einer Kraftmaschine 10 während eines Beschleunigungsereignisses eines Kraftfahrzeugs 5, in welchem eine plötzliche hohe Kraftmaschinendrehmomentanforderung von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs 5 vorliegt, eine Drehmomentunterstützung bereitzustellen. Die Drehmomentunterstützung von der Elektromaschine 16 ermöglicht die Erhöhung des von der Kraftmaschine 10 bereitgestellten Drehmoments auf eine allmähliche Weise, wodurch die Größe einer Spitze in NOx-Emissionen, die sonst aufgrund einer plötzlichen hohen Drehmomentanforderung vom Fahrer auftreten würde, reduziert wird.

Description

  • Diese Erfindung betrifft interne Brennkraftmaschinen und insbesondere ein Verfahren zum Reduzieren der NOx-Emissionen von einer Kraftmaschine eines Kraftfahrzeugs während der Beschleunigung des Fahrzeugs.
  • Es ist bekannt, dass eine interne Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs bei Fahrzeugbeschleunigungsmanövern große Mengen an NOx-Emissionen produziert. Bei einer Dieselkraftmaschine kann während einer Beschleunigung eine hohe momentane NOx-Spitze auftreten, die zu hoch ist, um von einem stromabwärtigen Abgasnachbehandlungssystem wie z. B. einem NOx-Speicherkatalysator (LNT – Lean NOx Trap) oder einer selektiven katalytischen Reduktionsvorrichtung (SCR – Selective Catalytic Reduction) behandelt zu werden. Solch ein NOx-Durchbruch wirkt sich nachteilig auf die Abgasemissionen aus und kann dazu führen, dass ein Fahrzeug nicht in der Lage ist, geregelte Endrohrabgaswerte einzuhalten.
  • Eine Aufgabe dieser Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zum Reduzieren von NOx-Emissionen von einer Dieselkraftmaschine während der Fahrzeugbeschleunigung.
  • Einem ersten Aspekt der Erfindung gemäß wird ein Verfahren zum Reduzieren der NOx bereitgestellt, die während eines Beschleunigungsereignisses von einer Kraftmaschine eines Kraftfahrzeugs produziert werden, umfassend ein Erkennen, dass eine Drehmomentanforderung von einem Benutzer des Kraftfahrzeugs ein inakzeptabel hohes Niveau an NOx-Emissionen aus der Kraftmaschine produzieren wird, und, in Reaktion auf diese Erkennung, ein Verwenden einer Elektromaschine, um an einen Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs ein Drehmoment anzulegen, sodass die Drehmomentanforderung vom Benutzer durch eine Kombination aus dem Drehmoment, das von der Elektromaschine zugeführt wird, und dem Drehmoment, das von der Kraftmaschine zugeführt wird, erfüllt wird, und ein Reduzieren eines Sollwerts des Kraftmaschinendrehmoments, um das von der Elektromaschine zugeführte Zusatzdrehmoment auszugleichen, wobei das Reduzieren des Sollwerts des Kraftmaschinendrehmoments eine Abnahme einer Kraftstoffversorgungsrate der Kraftmaschine und eine Erhöhung im Luft-Kraftstoff-Verhältnis des von der Kraftmaschine verbrannten Gemischs zur Folge hat.
  • Die Kraftstoffmenge, die während des Beschleunigungsereignisses zugeführt wird, kann kleiner sein als die, die zur Erfüllung der Drehmomentanforderung erforderlich ist, wenn kein Drehmoment von der Elektromaschine zugeführt wird.
  • Der Sollwert des Kraftmaschinendrehmoments kann im Anschluss an die Drehmomentanforderung vom Fahrer allmählich erhöht werden, bis der Sollwert des Kraftmaschinendrehmoments ein Niveau erreicht, das der Drehmomentanforderung vom Fahrer entspricht.
  • Die Elektromaschine kann ein integrierter Anlassergenerator sein, der mit der Kraftmaschine antriebsverbunden ist, und das von der Elektromaschine zugeführte Drehmoment kann eine Drehmomentunterstützung sein, die der Kraftmaschine vom integrierten Anlassergenerator zugeführt wird.
  • Ein inakzeptabel hohes Niveau an NOx-Emissionen aus der Kraftmaschine kann ein Niveau sein, das eine momentane NOx-Behandlungskapazität einer NOx-Nachbehandlungsvorrichtung, die angeordnet ist, um Abgas aus der Kraftmaschine zu empfangen, übersteigt.
  • Das Erkennen, dass eine Drehmomentanforderung von einem Benutzer des Kraftfahrzeugs ein inakzeptabel hohes Niveau an NOx-Emissionen aus der Kraftmaschine produzieren wird, kann ein Messen der NOx-Emissionen aus der Kraftmaschine und ein Verwenden der NOx-Messung umfassen, um zu erkennen, wann die NOx-Emissionen inakzeptabel hoch sind.
  • Alternativ dazu kann das Erkennen, dass eine Drehmomentanforderung von einem Benutzer des Kraftfahrzeugs ein inakzeptabel hohes Niveau an NOx-Emissionen aus der Kraftmaschine produzieren wird, ein Verwenden eines Modells der von der Kraftmaschine abgegebenen NOx umfassen, um zu erkennen, wann die NOx-Emissionen inakzeptabel hoch sein werden.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, umfassend eine Kraftmaschine, eine Elektromaschine, die mit einem Antriebsstrang des Fahrzeugs antriebsverbunden ist, eine Speichervorrichtung für elektrische Energie, die mit der Elektromaschine verbunden ist, eine NOx-Nachbehandlungsvorrichtung, die angeordnet ist, um Abgas aus der Kraftmaschine zu empfangen, und eine elektronische Steuerung, die angeordnet ist, um die Kraftmaschine und die Elektromaschine zu steuern und, wenn die elektronische Steuerung erkennt, dass eine Drehmomentanforderung von einem Benutzer des Kraftfahrzeugs ein inakzeptabel hohes Niveau an NOx-Emissionen aus der Kraftmaschine produzieren wird, die elektronische Steuerung dazu angeordnet ist, in Reaktion auf diese Erkennung die Elektromaschine zu verwenden, um auf den Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs ein Drehmoment anzulegen, sodass die Drehmomentanforderung vom Benutzer durch eine Kombination aus dem Drehmoment, das von der Elektromaschine zugeführt wird, und dem Drehmoment, das von der Kraftmaschine zugeführt wird, erfüllt wird, und ferner dazu angeordnet ist, einen Sollwert des Kraftmaschinendrehmoments zu reduzieren, um das von der Elektromaschine zugeführte Zusatzdrehmoment auszugleichen, wobei das Reduzieren des Sollwerts des Kraftmaschinendrehmoments eine Abnahme einer Kraftstoffversorgungsrate der Kraftmaschine und eine Erhöhung im Luft-Kraftstoff-Verhältnis des von der Kraftmaschine verbrannten Gemischs zur Folge hat.
  • Die Kraftstoffmenge, die während des Beschleunigungsereignisses zugeführt wird, kann kleiner sein als die, die zur Erfüllung der Drehmomentanforderung erforderlich ist, wenn kein Drehmoment von der Elektromaschine zugeführt wird.
  • Der Sollwert des Kraftmaschinendrehmoments kann im Anschluss an die Drehmomentanforderung vom Fahrer durch die elektronische Steuerung allmählich erhöht werden, bis der Sollwert des Kraftmaschinendrehmoments ein Niveau erreicht, das der Drehmomentanforderung vom Fahrer entspricht.
  • Die Elektromaschine kann ein integrierter Anlassergenerator sein, der mit der Kraftmaschine antriebsverbunden ist, und das Drehmoment, das von der Elektromaschine dem Antriebsstrang zugeführt wird, kann eine Drehmomentunterstützung sein, die der Kraftmaschine vom integrierten Anlassergenerator zugeführt wird.
  • Ein inakzeptabel hohes Niveau an NOx-Emissionen aus der Kraftmaschine kann ein Niveau an NOx-Emissionen sein, das die momentane NOx-Behandlungskapazität der NOx-Nachbehandlungsvorrichtung übersteigt.
  • Das Fahrzeug kann einen NOx-Sensor aufweisen, der zwischen der Kraftmaschine und der NOx-Nachbehandlungsvorrichtung liegt, um der elektrischen Steuerung ein Signal zuzuführen, das NOx-Emissionen anzeigt, und das Erkennen, dass eine Drehmomentanforderung von einem Benutzer des Kraftfahrzeugs ein inakzeptables Niveau an NOx-Emissionen produzieren wird, kann das Verwenden des Signals vom NOx-Sensor umfassen, um zu erkennen, wann die NOx-Emissionen inakzeptabel hoch sind.
  • Alternativ dazu kann die elektronische Steuerung ein Modell der von der Kraftmaschine abgegebenen NOx beinhalten, und das Erkennen, dass eine Drehmomentanforderung von einem Benutzer des Kraftfahrzeugs ein inakzeptabel hohes Niveau an NOx-Emissionen aus der Kraftmaschine produzieren wird, kann das Verwenden des Modells der von der Kraftmaschine abgegebenen NOx umfassen, um zu erkennen, wann die NOx-Emissionen inakzeptabel hoch sind.
  • Die NOx-Nachbehandlungsvorrichtung kann eines von einem NOx-Speicherkatalysator und einem selektiven Reduktionskatalysator sein.
  • Die Kraftmaschine kann eine Dieselkraftmaschine sein.
  • Die Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs ist, das einem zweiten Aspekt der Erfindung gemäß konstruiert ist.
  • 2 ein zusammengefasstes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist;
  • 3 ein idealisiertes zusammengesetztes Diagramm ist, das eine Beziehung des Stands der Technik zwischen den NOx-Emissionen und der Zeit während eines Fahrzeugbeschleunigungsereignisses und eine Beziehung zwischen den NOx-Emissionen und der Zeit während des gleichen Fahrzeugbeschleunigungsereignisses zeigt, wenn das Kraftfahrzeug dieser Erfindung gemäß betrieben wird; und
  • 4 ein idealisiertes zusammengesetztes Diagramm ist, das Beziehungen zwischen der Fahreranforderung und der Zeit, dem Kraftmaschinendrehmoment und der Zeit, dem Elektromaschinendrehmoment und der Zeit, und dem Batterieladezustand und der Zeit während einer Zeitperiode zeigt, in welcher eine Elektromaschine eine Drehmomentunterstützung bereitstellt, um NOx-Emissionen zu reduzieren.
  • Bezug nehmend auf 1 wird ein Mildhybridkraftfahrzeug 5 mit vier Straßenrädern 6, einer Kraftmaschine 10 und einer elektronischen Steuerung 20 gezeigt.
  • Die Kraftmaschine 10 ist angeordnet, um durch einen Lufteinlass 11 Luft zu empfangen. Es versteht sich, dass der Luftstrom in manchen Fällen durch einen Superlader (nicht gezeigt) oder einen Turbolader (nicht gezeigt) verdichtet werden kann, bevor er in die Kraftmaschine 10 strömt, um den Wirkungsgrad der Kraftmaschine 10 zu erhöhen.
  • Abgas aus der Kraftmaschine 10 strömt durch einen ersten oder stromaufwärtigen Teil 12 eines Abgassystems zu einer NOx-Nachbehandlungsvorrichtung 15, die in diesem Fall ein NOx-Speicherkatalysator (LNT) ist, alternativ dazu aber auch eine selektive katalytische Reduktionsvorrichtung (SCR) verwendet werden. Nach dem Durchlauf der LNT 15 strömt das Abgas über einen zweiten stromabwärtigen Teil 13 des Abgassystems zur Atmosphäre.
  • Es versteht sich, dass andere Abgasreinigungsvorrichtungen oder Geräuschunterdrückungsvorrichtungen im Gasströmungsweg von der Kraftmaschine 10 zu der Position, wo es in die Atmosphäre abgelassen wird, vorhanden sein können.
  • Eine Elektromaschine ist mit der Kraftmaschine 10 antriebsverbunden. In diesem Beispiel ist die Elektromaschine ein integrierter Anlassergenerator 16, der je nach Betriebsart verwendet werden kann, um Elektrizität zu erzeugen oder ein Drehmoment zu erzeugen. Eine Batterie 17 ist zusammen mit der zugehörigen Steuerelektronik (nicht gezeigt) mit dem integrierten Anlassergenerator 16 verbunden. Wenn der integrierte Anlassergenerator 16 als Generator betrieben wird, lädt er die Batterie 17 auf. Die Batterie 17 versorgt den integrierten Anlassergenerator 16 mit elektrischer Energie, wenn der integrierte Anlassergenerator 16 als Motor betrieben wird.
  • Der integrierte Anlassergenerator 16 wird verwendet, um die Kraftmaschine 10 anzulassen und stellt während der Beschleunigung des Fahrzeugs 5 auch in diesem Fall der Kraftmaschine 10 eine Drehmomentunterstützung bereit.
  • Die elektronische Steuerung 20 empfängt Eingaben von einer Anzahl von Sensoren wie z. B. einem Luftmassenstromsensor 21, der verwendet wird, um die in die Kraftmaschine 10 einströmende Luftmasse zu messen, einem fman-Sensor 23, einem Lambda/Sauerstoffsensor 25, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis/den Sauerstoffgehalt des aus der Kraftmaschine 10 austretenden Abgases zu messen, und einem NOx-Sensor 27, um den NOx-Pegel im Abgas aus der Kraftmaschine 10 zu messen.
  • Der fman-Sensor 23 wird verwendet, um den Lambda-Wert der Ansaugluft zu messen, das heißt, des Gemischs aus Frischluft und Abgasrückführung (AGR), das in die Kraftmaschine 10 eingeleitet wird. Es versteht sich, dass ‘fman’ auch mithilfe des Abgas-Lambdawerts und der AGR-Rate modelliert werden kann, statt gemessen zu werden.
  • Die elektronische Steuerung 20 ist betreibbar, um den Betrieb der Kraftmaschine 10 und den Betriebszustand des integrierten Anlassergenerators 16 zu steuern. Es versteht sich, dass die elektronische Steuerung 20 aus mehreren separaten elektronischen Einheiten bestehen kann, die miteinander verbunden sind, und nicht in Form einer einzelnen Einheit vorliegen muss, wie in 1 gezeigt.
  • Die elektronische Steuerung 20 ist dazu angeordnet, NOx-Emissionen aus der Kraftmaschine 10 zu reduzieren, wenn das Fahrzeug 5 beschleunigt.
  • Wenn die Signale, die von der elektronischen Steuerung 20 von den Sensoren empfangen werden, die die Kraftmaschine 10 und die Abgasemissionen aus der Kraftmaschine 10 überwachen, anzeigen, dass die NOx-Menge im aus dem LNT 15 austretenden Abgas aufgrund einer plötzlichen Drehmomentanforderung (T), die erforderlich ist, um eine Anforderung zur Beschleunigung des Fahrzeugs 5 von einem Fahrer des Fahrzeugs schnell ansteigt, ist die elektronische Steuerung 20 dazu angeordnet, den integrierten Anlassergenerator 16 zu verwenden, um der Kraftmaschine 10 eine Drehmomentunterstützung (Ta) zur Verfügung zu stellen, indem sie ihn als Motor betreibt. Das zusätzliche Drehmoment (Ta), das vom integrierten Anlassergenerator 16 zugeführt wird, würde normalerweise zu einer Beschleunigung der Kraftmaschine 10 führen, doch bei dieser Erfindung wird der Sollwert des Kraftmaschinendrehmoments für die Kraftmaschine 10 gleichzeitig von der elektronischen Steuerung 20 reduziert.
  • Die elektronische Steuerung 20 ist dazu angeordnet, die Drehmomentanforderung (T) vom Fahrer zu erfüllen, indem sie das Ausgangsdrehmoment (Te) von der Kraftmaschine 10 wie vom Fahrer angefordert mit der Drehmomentunterstützung Ta kombiniert, die vom integrierten Anlassergenerator 16 bereitgestellt wird.
  • Das heißt: T = Te + Ta
  • Deshalb kann das Drehmoment Te, das von der Kraftmaschine 10 produziert werden muss, um den Betrag der Drehmomentunterstützung Ta, die vom integrierten Anlassergenerator 16 bereitgestellt wird, reduziert werden. Um diese Reduzierung des Drehmoments von der Kraftmaschine 10 zu erreichen, wird die der Kraftmaschine 10 zugeführte Kraftstoffmenge so reduziert, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda) erhöht wird. Dies führt zu einer Reduzierung der NOx-Emissionen aus der Kraftmaschine 10, wodurch die Gefahr beseitigt wird, dass die erzeugte NOx-Menge den stromabwärtigen LNT 15 oder SCR überlastet, wenn statt eines LNT ein SCR verwendet wird.
  • Der Betrag der Drehmomentunterstützung wird allmählich reduziert, und das Kraftmaschinendrehmoment wird mit einer langsameren Geschwindigkeit hochgefahren, um die Fahreranforderung zu erfüllen, bis keine Notwendigkeit zur Drehmomentunterstützung mehr besteht und der Drehmomentsollwert für die Kraftmaschine 10 mit der Fahreranforderung übereinstimmt.
  • 3 zeigt eine idealisierte Form der Beziehung zwischen den NOx und der Zeit bei einem Beschleunigungsereignis. Die Linie ‘A’ stellt die Beziehung dar, wenn keine Elektromaschinendrehmomentunterstützung bereitgestellt wird. Die Linie ‘B’ stellt die Beziehung dar, wenn eine Drehmomentunterstützung gemäß dieser Erfindung bereitgestellt wird.
  • Es ist zu ersehen, dass die Verwendung der Drehmomentunterstützung die von der Kraftmaschine 10 erzeugte NOx-Spitze stark reduziert, wodurch eine Aufgabe der Erfindung erfüllt wird, nämlich, zu verhindern, dass während eines Beschleunigungsereignisses eine übermäßige NOx-Bildung auftritt.
  • Es versteht sich, dass ein zusätzlicher Vorteil dieses Drehmomentunterstützungsansatzes darin liegt, dass die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs 5 erhöht wird, da die Menge des der Kraftmaschine 10 zugeführten Kraftstoffs reduziert wird.
  • Die Erfindung wurde bisher in Bezug auf eine Einrichtung beschrieben, die dazu angeordnet ist, eine tatsächliche Messung der NOx zu verwenden, die von einem NOx-Sensor 27 produziert wird, um zu bestimmen, wann die Drehmomentunterstützung zu verwenden ist, um die NOx-Emissionen von der Kraftmaschine 10 zu reduzieren.
  • Bezug nehmend auf 2 wird ein Verfahren 100 gezeigt, das in vieler Hinsicht dem zuvor beschriebenen gleicht, in welchem jedoch, statt zur Steuerung der Anwendung der Elektromaschinendrehmomentunterstützung eine direkte Messung der von der Kraftmaschine erzeugten NOx zu verwenden, ein Vorhersagemodell für die abgegebenen NOx verwendet wird, um vorherzusagen, wann eine momentane Spitze der NOx produziert werden wird.
  • Das Vorhersagemodell für die abgegebenen NOx wird im Falle dieses Beispiels von der Steuerung 20 zur Steuerung der Anwendung der Drehmomentunterstützung vom integrierten Anlassergenerator 16 verwendet, um das Auftreten der Spitze zu verhindern. Die Verwendung eines Vorhersagemodells für die abgegebenen NOx hat den Vorteil, dass sie die Verzögerung, die auftreten kann, wenn tatsächliche NOx-Sensormessungen verwendet werden, überwindet. Diese Verzögerung ist darauf zurückzuführen, dass die NOx zugenommen haben müssen, bevor der NOx-Sensor 27 dies der elektronischen Steuerung 20 anzeigen kann. Wenn ein NOx-Vorhersagemodell verwendet wird, können die Bedingungen, die wahrscheinlich zu einer NOx-Spitze führen, verwendet werden, um die NOx-Spitze vorherzusagen, bevor sie tatsächlich aufgetreten ist, wodurch zusätzliche Zeit bereit gestellt wird, um den integrierten Anlassergenerator 16 in einen Motormodus umzuschalten. Ein NOx-Vorhersagemodell bringt den NOx-Pegel, der von einer Kraftmaschine produziert wird, typischerweise mit einer Funktion der Kraftmaschinendrehzahl, des Kraftmaschinendrehmoments und des Ansaug-Lambdas in Beziehung.
  • Das heißt: NOx-Pegel = f(n, TQ, fman)
  • Wobei:
    • n
    = Kraftmaschinendrehzahl;
    TQ
    = Kraftmaschinendrehmoment; und
    fman
    = Ansaug-Lambda.
  • Das Verfahren beginnt im Kasten 110, wo das NOx-Modell vorhersagt, dass wahrscheinlich eine NOx-Spitze auftreten wird. Dann geht das Verfahren zum Kasten 120 über, wo die Reduzierung des Kraftmaschinendrehmoments gegenüber dem angeforderten bestimmt wird, um zu verhindern, dass die von der Kraftmaschine 10 produzierte NOx-Menge die maximale NOx-Absorbtionsrate des LNT 15 übersteigt.
  • Es versteht sich, dass die Erfindung sich nicht auf die Verwendung mit einer NOx-Nachbehandlungsvorrichtung beschränkt und verwendet werden kann, um eine NOx-Spitze aus jeder Kraftmaschine zu reduzieren, ob sie eine NOx-Nachbehandlungsvorrichtung hat oder nicht. Demnach ist die Reduzierung des Kraftmaschinendrehmoments gegenüber dem angeforderten eine Reduzierung, die erforderlich ist, um eine NOx-Spitze zu verhindern oder zu reduzieren.
  • Das heißt, wenn ein inakzeptabel hohes Niveau an NOx-Emissionen aus der Kraftmaschine vorhergesagt wird, eine NOx-Spitze, ein Pegel, der im Falle einer Kraftmaschine, die mit einer NOx-Nachbehandlungsvorrichtung ausgerüstet ist, die momentane NOx-Behandlungskapazität der NOx-Nachbehandlungsvorrichtung, die angeordnet ist, um das Abgas aus der Kraftmaschine zu empfangen, übersteigt, wodurch ein NOx-Durchbruch verursacht wird, wird ein Zusatzdrehmoment angefordert, um diesen NOx-Durchbruch zu verhindern oder deutlich zu minimieren.
  • Falls keine NOx-Nachbehandlungsvorrichtung vorhanden ist, ist ein inakzeptabel hohes Niveau an NOx-Emissionen aus der Kraftmaschine ein Niveau an NOx-Emissionen, das ein vordefiniertes NOx-Abgabeniveau überschreitet.
  • Die Differenz zwischen der Istdrehmomentanforderung (T) von einem Fahrer des Fahrzeugs 5 und dem Kraftmaschinendrehmoment (Te), das erforderlich ist, um einen NOx-Durchbruch zu verhindern, wird dann berechnet, um einen Treiber [(T – Te) = (Ta)] für eine Steuerung des integrierten Anlassergenerators bereitzustellen.
  • Im Kasten 130 wird der integrierte Anlassergenerator 16 dann in einen Motormodus umgeschaltet, um die benötigte Drehmomentunterstützung anzulegen, und im Kasten 140 wird die Anstiegsrate des Kraftmaschinendrehmoments auf eine Rate reduziert, die erforderlich ist, um den NOx-Durchbruch zu verhindern. Der Betrag der Drehmomentunterstützung wird von der Steuerung des integrierten Anlassergenerators eingestellt, die in diesem Fall zwar Teil der elektronischen Steuerung 20 ist, jedoch eine separate Steuerung sein kann.
  • Das Ergebnis ist, wie im Kasten 150 angegeben, dass die NOx-Spitze auf ein Niveau reduziert wird, auf welchem sie entweder keinen NOx-Durchbruch verursacht, wenn eine NOx-Nachbehandlungsvorrichtung angeordnet ist, oder, im Falle einer Brennkraftmaschine ohne NOx-Nachbehandlungsvorrichtung, auf ein Niveau, das niedriger ist, als es sonst wäre.
  • Vom Kasten 150 geht das Verfahren zum Kasten 160 über, wo die Drehmomentunterstützung reduziert wird und der Sollwert des Kraftmaschinendrehmoments mit der Anforderung des Fahrers übereinstimmt.
  • Dann endet das Verfahren im Kasten 170, wobei die NOx-Spitze beseitigt oder erheblich reduziert ist.
  • In 4 werden in einer idealisierten Form die Beziehungen zwischen der Zeit und der Fahreranforderung (DD), dem Kraftmaschinendrehmoment (Te), dem Elektromaschinendrehmoment (Tm) und dem Ladezustand (SOC) der Batterie 17 während einer Zeitdauer gezeigt, in welcher ein Verfahren gemäß dieser Erfindung angewandt wird, um eine NOx-Spitze zu reduzieren.
  • Es ist zu sehen, dass die Rate, mit welcher das Kraftmaschinendrehmoment Te von einem Basiswert ansteigt, der einen konstanten Betriebszustand der Kraftmaschine darstellt, im Vergleich zur Anstiegsrate, die durch die gestrichelte Linie Te angezeigt wird, was die Rate ist, mit welcher das Kraftmaschinendrehmoment ansteigen würde, wenn keine Drehmomentunterstützung der Elektromaschine verwendet würde, reduziert ist. Während der Zeitdauer der Drehmomentunterstützung steigt das Drehmoment, das von der Elektromaschine 16 bereitgestellt wird, vom Nulldrehmoment TZ auf Ta an und wird dann wieder auf null heruntergefahren.
  • Im Falle des gezeigten Beispiels folgt auf die Verwendung der Drehmomentunterstützung ein Wiederaufladen der Batterie 17, was dazu führt, dass eine Drehmomentlast Tg des Generators an die Kraftmaschine 10 angelegt wird. Die Verwendung des integrierten Anlassergenerators 16 als Generator wird benutzt, um den Ladezustand SOC der Batterie 17 im Wesentlichen auf den gleichen Stand wie vor der Bereitstellung der Drehmomentunterstützung zurückzubringen. Doch es versteht sich, dass dies nicht der Fall zu sein braucht, und dass das Wiederaufladen bis zu einem Zeitpunkt verzögert werden kann, wenn eine regenerative Energierückgewinnung genutzt werden kann, um die Batterie 17 wieder aufzuladen oder den mit dem Wiederaufladen der Batterie 17 verbundenen Kraftstoffmehrverbrauch zu minimieren.
  • Zusammenfassend führt die schnelle Anstiegsrate im Ausgangsdrehmoment der Kraftmaschine, die normalerweise aus einem plötzlichen Anstieg der Drehmomentanforderung resultiert, zu einer ineffizienten Frischladungs- und Abgasrückführungsgemisch und einer sich daraus ergebenden Spitze in der NOx-Produktion. Die Verwendung der Drehmomentunterstützung von der Elektromaschine gemäß dieser Erfindung reduziert die Rate, mit welcher das Kraftmaschinendrehmoment erhöht werden muss, und dadurch wird die NOx-Spitze beseitigt oder erheblich reduziert.
  • Obwohl die Erfindung Bezug nehmend auf ein Mildhybridfahrzeug beschrieben wurde, versteht es sich, dass sie sich auch vorteilhaft auf andere Fahrzeuge anwenden lässt, die eine Elektromaschine haben, deren Drehmomentkapazität ausreicht, um die zum Reduzieren des Kraftmaschinenausgangsdrehmoments erforderliche Drehmomentunterstützung zu produzieren, um nach einer Anfrage nach einem stark erhöhten Kraftmaschinendrehmoment das Auftreten einer NOx-Spitze zu verhindern und dadurch einen NOx-Durchbruch zu verhindern oder die NOx-Produktion unter ein gewünschtes Niveau zu senken.
  • Es versteht sich, dass die Elektromaschine der Kraftmaschine nicht unbedingt direkt ein Drehmoment zuführen muss, es ist lediglich erforderlich, dass die Drehmomentunterstützung einem Teil eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs zugeführt wird, der die Wirkung hat, die Reduzierung des Drehmoments von der Kraftmaschine zu ermöglichen. Zum Beispiel, und ohne darauf beschränkt zu sein, kann die Elektromaschine ein elektrischer Hinterachsantrieb (ERAD – Electric Rear Axle Drive) oder ein Antriebsmotor eines seriellen Hybridantriebs sein.
  • Es versteht sich, dass die Erfindung auf Dieselkraftmaschinen und andere NOx produzierende interne Brennkraftmaschinen anwendbar ist.
  • Für den Fachmann liegt auf der Hand, dass die Erfindung, obgleich sie beispielhaft mit Bezug auf eine oder mehrere Ausführungsformen beschrieben wurde, nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist und dass alternative Ausführungsformen erstellt werden könnten, ohne den Schutzbereich der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.

Claims (17)

  1. Verfahren zum Reduzieren der NOx, die von einer Kraftmaschine eines Kraftfahrzeugs während eines Beschleunigungsereignisses erzeugt werden, umfassend ein Erkennen, dass eine Drehmomentanforderung von einem Benutzer des Kraftfahrzeugs ein inakzeptabel hohes Niveau an NOx-Emissionen aus der Kraftmaschine produzieren wird, und, in Reaktion auf diese Erkennung, ein Verwenden einer Elektromaschine, um ein Drehmoment an einen Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs anzulegen, sodass die Drehmomentanforderung vom Benutzer durch eine Kombination aus dem Drehmoment, das von der Elektromaschine zugeführt wird, und dem Drehmoment, das von der Kraftmaschine zugeführt wird, erfüllt wird, und ein Reduzieren eines Sollwerts des Kraftmaschinendrehmoments, um das von der Elektromaschine zugeführte Zusatzdrehmoment auszugleichen, wobei das Reduzieren des Sollwerts des Kraftmaschinendrehmoments eine Abnahme einer Kraftstoffversorgungsrate der Kraftmaschine und eine Erhöhung im Luft-Kraftstoff-Verhältnis des von der Kraftmaschine verbrannten Gemischs zur Folge hat.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kraftstoffmenge, die während des Beschleunigungsereignisses zugeführt wird, kleiner ist als die, die zur Erfüllung der Drehmomentanforderung erforderlich ist, wenn kein Drehmoment von der Elektromaschine zugeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Sollwert des Kraftmaschinendrehmoments im Anschluss an die Drehmomentanforderung vom Fahrer allmählich erhöht wird, bis der Sollwert des Kraftmaschinendrehmoments ein Niveau erreicht, das der Drehmomentanforderung vom Fahrer entspricht.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Elektromaschine ein integrierter Anlassergenerator ist, der mit der Kraftmaschine antriebsverbunden ist, und das von der Elektromaschine zugeführte Drehmoment eine Drehmomentunterstützung ist, die der Kraftmaschine vom integrierten Anlassergenerator zugeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein inakzeptabel hohes Niveau an NOx-Emissionen aus der Kraftmaschine ein Niveau ist, das eine momentane NOx-Behandlungskapazität einer NOx-Nachbehandlungsvorrichtung, die angeordnet ist, um Abgase aus der Kraftmaschine zu empfangen, übersteigt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Erkennen, dass eine Drehmomentanforderung von einem Benutzer des Kraftfahrzeugs ein inakzeptabel hohes Niveau an NOx-Emissionen aus der Kraftmaschine produzieren wird, ein Messen der NOx-Emissionen aus der Kraftmaschine und ein Verwenden der NOx-Messung umfasst, um zu erkennen, wann die NOx-Emissionen inakzeptabel hoch sind.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Erkennen, dass eine Drehmomentanforderung von einem Benutzer des Kraftfahrzeugs ein inakzeptabel hohes Niveau an NOx-Emissionen aus der Kraftmaschine produzieren wird, ein Verwenden eines Modells der von der Kraftmaschine abgegebenen NOx umfasst, um zu erkennen, wann die NOx-Emissionen inakzeptabel hoch sein werden.
  8. Kraftfahrzeug, umfassend eine Kraftmaschine, eine Elektromaschine, die mit einem Antriebsstrang des Fahrzeugs antriebsverbunden ist, eine Speichervorrichtung für elektrische Energie, die mit der Elektromaschine verbunden ist, eine NOx-Nachbehandlungsvorrichtung, die angeordnet ist, um Abgas aus der Kraftmaschine zu empfangen, und eine elektronische Steuerung, die angeordnet ist, um die Kraftmaschine und die Elektromaschine zu steuern und, wenn die elektronische Steuerung erkennt, dass eine Drehmomentanforderung von einem Benutzer des Kraftfahrzeugs ein inakzeptabel hohes Niveau an NOx-Emissionen aus der Kraftmaschine produzieren wird, die elektronische Steuerung dazu angeordnet ist, in Reaktion auf diese Erkennung die Elektromaschine zu verwenden, um ein Drehmoment auf den Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs anzulegen, sodass die Drehmomentanforderung vom Benutzer durch eine Kombination aus dem Drehmoment, das von der Elektromaschine zugeführt wird, und dem Drehmoment, das von der Kraftmaschine zugeführt wird, erfüllt wird, und ferner dazu angeordnet ist, einen Sollwert des Kraftmaschinendrehmoments zu reduzieren, um das von der Elektromaschine zugeführte Zusatzdrehmoment auszugleichen, wobei das Reduzieren des Sollwerts des Kraftmaschinendrehmoments eine Abnahme einer Kraftstoffversorgungsrate der Kraftmaschine und eine Erhöhung im Luft-Kraftstoff-Verhältnis des von der Kraftmaschine verbrannten Gemischs zur Folge hat.
  9. Fahrzeug nach Anspruch 8, wobei die Kraftstoffmenge, die während des Beschleunigungsereignisses zugeführt wird, kleiner ist als die, die zur Erfüllung der Drehmomentanforderung erforderlich ist, wenn kein Drehmoment von der Elektromaschine zugeführt wird.
  10. Fahrzeug nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Sollwert des Kraftmaschinendrehmoments im Anschluss an die Drehmomentanforderung vom Fahrer von der elektronischen Steuerung allmählich erhöht wird, bis der Sollwert des Kraftmaschinendrehmoments ein Niveau erreicht, das der Drehmomentanforderung vom Fahrer entspricht.
  11. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Elektromaschine ein integrierter Anlassergenerator ist, der mit der Kraftmaschine antriebsverbunden ist, und das von der Elektromaschine dem Antriebsstrang zugeführte Drehmoment eine Drehmomentunterstützung ist, die der Kraftmaschine vom integrierten Anlassergenerator zugeführt wird.
  12. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei ein inakzeptabel hohes Niveau an NOx-Emissionen aus der Kraftmaschine ein Niveau an NOx-Emissionen ist, das die momentane NOx-Behandlungskapazität der NOx-Nachbehandlungsvorrichtung übersteigt.
  13. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei das Fahrzeug einen NOx-Sensor aufweist, der zwischen der Kraftmaschine und der NOx-Nachbehandlungsvorrichtung liegt, um der elektrischen Steuerung ein Signal zuzuführen, das NOx-Emissionen anzeigt, und wobei das Erkennen, dass eine Drehmomentanforderung von einem Benutzer des Kraftfahrzeugs ein inakzeptables Niveau an NOx-Emissionen produzieren wird, das Verwenden des Signals vom NOx-Sensor umfasst, um zu erkennen, wann die NOx-Emissionen inakzeptabel hoch sind.
  14. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die elektronische Steuerung ein Modell der von der Kraftmaschine abgegebenen NOx beinhaltet, und das Erkennen, dass eine Drehmomentanforderung von einem Benutzer des Kraftfahrzeugs ein inakzeptabel hohes Niveau an NOx-Emissionen aus der Kraftmaschine produzieren wird, das Verwenden des Modells der von der Kraftmaschine abgegebenen NOx umfasst, um zu erkennen, wann die NOx-Emissionen inakzeptabel hoch sein werden.
  15. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei die NOx-Nachbehandlungsvorrichtung ein NOx-Speicherkatalysator und/oder ein selektiver Reduktionskatalysator ist.
  16. Verfahren zum Reduzieren der NOx, die während eines Beschleunigungsereignisses von einer Dieselkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs produziert werden, im Wesentlichen wie hier Bezug nehmend auf die beiliegende Zeichnung beschrieben.
  17. Kraftfahrzeug, im Wesentlichen wie hier Bezug nehmend auf die beiliegende Zeichnung beschrieben.
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