DE102016121297A1

DE102016121297A1 - Systeme und Verfahren für eine Auslassaufwärmungsstrategie

Info

Publication number: DE102016121297A1
Application number: DE102016121297.0A
Authority: DE
Inventors: Jason Ronald Smith; Devesh Upadhyay; Michael Brendan Hopka
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-11-11
Filing date: 2016-11-08
Publication date: 2017-05-11
Also published as: US10450930B2; US20170130635A1; RU2016143423A; CN106677867B; RU2682688C2; US20180156095A1; US11149614B2; RU2016143423A3; US9932876B2; US20190376431A1; CN106677867A

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum dahingehenden Steuern einer Fahrzeugkraftmaschine, die Auslassaufwärmstrategie basierend auf Fahrzeugnetzwerkinformationen einzustellen, bereitgestellt. In einem Beispiel kann ein Verfahren als Reaktion auf eine unerwartete Absenkung der Temperatur eines Katalysators eines Fahrzeugs unter einen Schwellenwert und ihre geschätzte Dauer basierend auf fahrzeugexterner Kommunikation Verzögern von Katalysatorerwärmungsmaßnahmen bei der Bestimmung, dass die Katalysatorerwärmungsmaßnahmen den Katalysator nicht auf die Schwellentemperaturen erwärmen können, umfassen. Jedoch können die Katalysatorerwärmungsmaßnahmen bei der Bestimmung, dass die Katalysatorerwärmungsmaßnahmen die Schwellentemperatur innerhalb der Zeitdauer erzielen können, aktiviert werden.

Description

Gebiet
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich allgemein auf Verfahren und Systeme zum dahingehenden Steuern einer Kraftmaschine eines Fahrzeugs, eine Auslassaufwärmungsstrategie basierend auf Informationen eines Fahrzeugnetzwerks einzustellen.
Hintergrund/Kurzdarstellung
Diesel- und Benzinfahrzeugauslasssysteme können eine oder mehrere katalytische und/oder Emissionsspeichervorrichtungen umfassen. So kann jede Vorrichtung bei einer optimalen Temperatur (die auch als die Anspringtemperatur bezeichnet wird) betrieben werden und verschiedene Erwärmungsmaßnahmen können im Antriebsstrang ergriffen werden, um dem Auslasssystem zum Erwärmen der Vorrichtung auf ihre optimale Betriebstemperatur Wärme zuzuführen. Die Erwärmungsmaßnahmen können Verzögerung der Verbrennung durch Einspritz- oder Zündzeitpunktverstellung, Änderung der AGR-Rate, Verzögerung des Getriebeschaltzeitpunkts und Erhöhen der Kraftmaschinenlast mit Nebenverbrauchern und dergleichen umfassen (sind aber nicht darauf beschränkt).
Jede der vorstehend erwähnten Erwärmungsmaßnahmen kann die Kraftstoffökonomie des Fahrzeugs negativ beeinflussen und kann eine spürbare Auswirkung auf das Fahrerlebnis des Fahrers haben. Weiterhin wird durch bestimmte Fahrbedingungen (wie beispielsweise längerer Leerlauf) möglicherweise nicht gestattet, dass, selbst mit den vorstehend erwähnten eingreifenden Erwärmungsmaßnahmen des Antriebsstrangs, genügend Wärme zum Anspringen der aktiven Auslasskomponenten zum Auslasssystem gelangt. Während solcher Fahrbedingungen ist jegliche ergriffene Maßnahme zum Aufwärmen des Auslasses vergeblich, da sie möglicherweise nicht die gewünschte Emissionsreduzierung erzielen kann, wodurch impliziert wird, dass die Kraftstoffökonomie reduziert ist, und möglicherweise negative Auswirkungen auf den Fahrer ohne Nettoeffekt hat.
Ein Beispiel wird von Bergeal et al. in WO 2011077125 A1 gezeigt, wobei eine Dieselkraftmaschine einen Katalysator und ein Kraftmaschinensteuerungssystem, das den Leerlaufzustand detektiert und die Kraftmaschine gänzlich anhält, umfasst. Die Katalysatorkonstruktion enthält ein Wabensubstrat und ist ferner mit einem katalytischen Washcoat beschichtet und ist dahingehend angeordnet, die Anforderungen der geringen Katalysatoranspringtemperatur zur Behandlung von Kaltstartemissionen ausgleichen zu können. Jedoch ist die Konstruktion des Katalysators derart, dass sie auf ein bestimmtes Kraftmaschinensystem, beispielsweise Dieselkraftmaschinen, die mit Start-/Stopp-Technologie ausgestattet sind, beschränkt sein kann.
Die Erfinder haben die obigen Probleme erkannt und einen interaktiven Ansatz identifiziert, der das Problem mit Fahrbedingungen in Zusammenhang stehender Katalysatorerwärmungsmaßnahmen über verschiedene Arten von Fahrzeugsystemen hinweg angehen kann. In einem Beispiel können die obigen Probleme durch ein Verfahren angegangen werden, das Einstellen der Katalysatorerwärmungsmaßnahmen als Reaktion auf eine unerwartete Absenkung der Temperatur eines Katalysators eines Fahrzeugs unter einen Schwellenwert und ihre geschätzte Dauer basierend auf fahrzeugexterner Kommunikation umfasst, das Verzögern der Maßnahmen basierend auf der Bestimmung, dass die Maßnahmen den Schwellenwert innerhalb der Dauer nicht erzielen können, und Ermöglichen der Maßnahmen basierend auf der Bestimmung, dass die Maßnahmen den Schwellenwert innerhalb der Dauer erzielen können, umfasst. Somit können durch Antizipieren von Fahrbedingungen, bei denen der Auslass nicht auf Betriebstemperatur aufgewärmt werden kann, eingreifende Auslassaufwärmungsmaßnahmen verzögert oder in einigen Fällen verhindert werden, bis eine bessere Fahrbedingung vorliegt.
Beispielsweise können eine gegenwärtige und eine zukünftige Fahrbedingung basierend auf Kommunikation in einem zwischen Fahrzeugen, die sich innerhalb eines Schwellenabstands zu einem Zielfahrzeug befinden, gebildeten V2V(Vehicle to Vehicle – Fahrzeug-Fahrzeug)-Netzwerk und weiterer Kommunikation mit einer Cloud bestimmt werden. Darüber hinaus kann eine Fahrerzielinformation entweder von einem im Fahrzeug befindlichen Navigationssystem oder von dem Navigationssystem einer Bluetoothvorrichtung bestimmt werden. Basierend auf der Fahrbedingung kann ein Zielfahrzeug in der Lage sein, von Informationen von einem Lead-Netzwerk von Fahrzeugen zu profitieren, um intelligente Entscheidungen darüber zu treffen, ob eingreifende Maßnahmen zur Aufrechterhaltung oder Erhöhung einer Auslasstemperatur ergriffen werden oder nicht. Auf diese Weise kann eine optimale Strategie gestaltet werden, bei der die Kraftstoffkosten des Erwärmens und die Auswirkung auf den Fahrer gegenüber einer Verzögerung einer Katalysatorerwärmung, bis bessere Bedingungen vorliegen, durchgängig überprüft werden.
Es versteht sich, dass die obige Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten einzuführen, die in der detaillierten Beschreibung beider beschrieben werden. Sie soll keine Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Erfindungsgegenstands aufzeigen, dessen Schutzbereich einzig durch die der detaillierten Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird. Des Weiteren ist der beanspruchte Erfindungsgegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die irgendwelche oben oder in irgendeinem anderen Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile lösen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugsystems.
2 zeigt schematisch ein Kraftmaschinensystem.
3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform des Fahrzeugsystems, das ein Navigationssystem umfasst, das mit einem externen Netzwerk und einer Fahrzeugflotte in Verbindung steht.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Einstellen katalytischer Erwärmungsmaßnahmen basierend auf einer Bestimmung, dass die Maßnahmen den Katalysator auf eine Schwellentemperatur erwärmen können, darstellt.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Einstellen von Katalysatoraufwärmmaßnahmen, wenn sich ein Fahrzeug in einem längeren Leerlaufzustand befindet, darstellt.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Einstellen von Katalysatorerwärmung basierend auf einer von einem Fahrer des Hybridelektrofahrzeugs empfangenen Zieleingabe und vorhergesagten Starts/Stopps des Fahrzeugs darstellt.
7 zeigt eine beispielhafte Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Katalysatortemperatur.
8 zeigt eine beispielhafte Beziehung zwischen einem Ladestand des Hybridelektrofahrzeugs und einem Betrieb einer Kraftmaschine des Hybridfahrzeugs basierend auf der Katalysatortemperatur.
Detaillierte Beschreibung
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Steuern von Abgaskatalysatorerwärmungsmaßnahmen. Ein beispielhaftes Fahrzeugsystem, das einen Hybridantrieb umfasst, wird in 1 dargestellt und ein beispielhaftes Kraftmaschinensystem wird in 2 gezeigt. Die vorliegende Beschreibung kann Vorteile für Benzin-, Diesel- sowie Motoren für alternative Kraftstoffe bieten. Entsprechend ist die vorliegende Offenbarung nicht auf eine bestimmte Art von Kraftmaschine oder eine bestimmte Auslasssystemkonfiguration beschränkt. So kann das Fahrzeugsystem ein Navigationssystem umfassen, das mit einer Netzwerk-Cloud, einer Fahrzeugflotte und mit einer Steuerung des Fahrzeugsystems zum Ermitteln einer gegenwärtigen Fahrbedingung des Fahrzeugs und weiterhin Vorhersagen einer zukünftigen Fahrbedingung in Verbindung stehen kann. Gewisse Fahrbedingungen gestatten möglicherweise nicht, dass genügend Wärme zum Aktivieren von Auslasskomponenten zum Auslasssystem gelangt. Die Steuerung kann dazu konfiguriert sein, eine Steuerroutine, wie z. B. die Routine von 4, zum Identifizieren solcher Fahrbedingungen und weiterhin Verzögern von Auslassaufwärmmaßnahmen durchzuführen. In einem Beispiel kann die Steuerung, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit unter einen Schwellenwert fällt und für eine gewisse Dauer (beispielsweise längerer Leerlaufzustand) unter dem Schwellenwert bleibt, eine Routine, wie z. B. die Routine von 5, zum Verzögern der Katalysatorerwärmungsmaßnahmen durchführen. Eine beispielhafte Beziehung zwischen einer Fahrzeuggeschwindigkeit und Katalysatortemperaturen wird in 7 gezeigt. In einem anderen Beispiel kann die Steuerung die Auslassaufwärmung basierend auf einer vorhergesagten Anzahl an Starts/Stopps auf einer für ein Hybridfahrzeug basierend auf einer Zieleingabe durch einen Fahrer des Fahrzeugs geplanten Route durch Durchführen der in 6 gezeigten Routine steuern. Eine beispielhafte Beziehung zwischen einem Ladestand des Hybridelektrofahrzeugs und einem Betrieb einer Kraftmaschine des Fahrzeugs basierend auf der Katalysatortemperatur wird in 8 gezeigt. Auf diese Weise kann durch Antizipieren von Fahrbedingungen, bei denen der Auslass nicht auf Betriebstemperatur aufgewärmt werden kann, und Verzögern oder Stoppen der eingreifenden Auslassaufwärmmaßnahmen das Fahrerlebnis des Fahrers verbessert werden und weiterhin können die Kosten der Erwärmung reduziert werden.
1 stellt ein beispielhaftes Fahrzeugantriebssystem 100 dar. Das Fahrzeugantriebssystem 100 umfasst eine Kraftstoff verbrennende Kraftmaschine 10 und einen Motor 120. Als ein nicht einschränkendes Beispiel umfasst die Kraftmaschine 10 eine Brennkraftmaschine und der Motor 120 umfasst einen Elektromotor. Der Motor 120 kann dazu konfiguriert sein, eine andere Energiequelle als die Kraftmaschine 10 zu verwenden oder zu verbrauchen. Beispielsweise kann die Kraftmaschine 10 zur Erzeugung einer Kraftmaschinenabgabe einen Flüssigkraftstoff (z. B. Benzin) verbrauchen, während der Motor 120 zur Erzeugung einer Motorabgabe elektrische Energie verbrauchen kann. So kann ein Fahrzeug mit einem Antriebssystem 100 als ein Hybridelektrofahrzeug (HEV) bezeichnet werden.
Das Fahrzeugantriebssystem 100 umfasst Räder 102. Den Rädern 102 wird über die Kraftmaschine 10 und ein Getriebe 104 Drehmoment zugeführt. Bei einigen Ausführungsformen kann auch der Motor 120 den Rädern 102 Drehmoment zuführen.
Das Fahrzeugantriebssystem 100 kann eine Vielzahl verschiedener Betriebsmodi in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen, denen das Fahrzeugantriebssystem unterliegt, verwenden. Einige dieser Modi können ermöglichen, dass die Kraftmaschine 10 in einem abgeschalteten Zustand bleibt, in dem die Verbrennung von Kraftstoff in der Kraftmaschine unterbrochen ist. Beispielsweise kann der Motor 120 das Fahrzeug unter ausgewählten Betriebsbedingungen über das Getriebe 104 antreiben, wie durch den Pfeil 122 angegeben wird, während die Kraftmaschine 10 deaktiviert ist.
Während anderer Betriebsbedingungen kann der Motor 120 dahingehend betrieben werden, eine Energiespeichervorrichtung, wie z. B. eine Batterie 108, zu laden. Beispielsweise kann der Motor 120 Raddrehmoment vom Getriebe 104 empfangen, wie durch den Pfeil 122 angegeben wird, wobei der Motor die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie zur Speicherung in der Batterie 108 umwandeln kann. Somit kann der Motor 120 bei einigen Ausführungsformen eine Generatorfunktion bereitstellen. Bei anderen Ausführungsformen kann jedoch stattdessen eine Lichtmaschine 110 Raddrehmoment von dem Getriebe 104 oder Energie von der Kraftmaschine 10 empfangen, wobei die Lichtmaschine 110 die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie zur Speicherung in der Batterie 108 umwandeln kann.
Während noch anderer Betriebsbedingungen kann die Kraftmaschine 10 durch die Verbrennung von Kraftstoff, der von einem Kraftstoffsystem (in 1 nicht gezeigt) empfangen wird, betrieben werden. Beispielsweise kann die Kraftmaschine 10 dahingehend betrieben werden, das Fahrzeug über das Getriebe 104 anzutreiben, wie durch den Pfeil 112 angegeben wird, während der Motor 120 deaktiviert ist. Während anderer Betriebsbedingungen können sowohl die Kraftmaschine 10 als auch der Motor 120 jeweils dahingehend betrieben werden, das Fahrzeug über das Getriebe 104 anzutreiben, wie durch die Pfeile 112 bzw. 122 angegeben wird. Eine Konfiguration, bei der sowohl die Kraftmaschine als auch der Motor selektiv das Fahrzeug antreiben können, kann als ein paralleles Fahrzeugantriebssystem bezeichnet werden. Es wird angemerkt, dass bei einigen Ausführungsformen der Motor 120 das Fahrzeug über ein erstes Antriebssystem antreiben kann und die Kraftmaschine 10 das Fahrzeug über ein zweites Antriebssystem antreiben kann.
Der Betrieb in den verschiedenen Modi, die oben beschrieben werden, kann durch eine Steuerung 12 gesteuert werden. Beispielsweise kann die Steuerung 12 die Menge an in der Energiespeichervorrichtung gespeicherter elektrischer Energie, die als der Ladestand (SOC) bezeichnet werden kann, identifizieren und/oder kontrollieren. Die Steuerung 12 wird nun im Folgenden mit Bezug auf 2 detaillierter beschrieben.
2 zeigt eine schematische Darstellung zusätzlicher Komponenten des Fahrzeugantriebssystems 100. Das Fahrzeugsystem 100 umfasst ein Kraftmaschinensystem 8, ein Steuersystem 14 und ein Kraftstoffsystem 18. Das Kraftmaschinensystem 8 kann eine Kraftmaschine 10 mit mehreren Zylindern 30 umfassen. Die Kraftmaschine 10 umfasst einen Kraftmaschineneinlass 23 und einen Kraftmaschinenauslass 25. Der Kraftmaschineneinlass 23 umfasst eine Drosselklappe 62, die mit dem Kraftmaschineneinlasskrümmer 44 über einen Einlasskanal 42 strömungsgekoppelt ist. Der Kraftmaschinenauslass 25 umfasst einen Auslasskrümmer 48, der zu einem Auslasskanal 35 führt, der Abgas in die Atmosphäre leitet. Der Kraftmaschinenauslass 25 kann eine oder mehrere Abgasreinigungsvorrichtungen 70 umfassen, die an einer kraftmaschinennahen Position im Auslass befestigt sein können. Eine oder mehrere Abgasreinigungsvorrichtungen können einen Dreiwegekatalysator, ein SCR(Selective Catalytic Reduktion – selektive katalytische Reduktion)-System, einen NOx-Speicherkatalysator, einen Dieselpartikelfilter (DPF), einen Oxidationskatalysator usw. umfassen. Die Abgasreinigungsvorrichtung 70 kann Reduktionsmittel im Abgasstrom, wie z. B. Harnstoff oder unverbrannten Kraftstoff, zur Reduzierung von Substraten, wie z. B. NOx und CO, im Abgas verwenden. Somit kann die Abgasreinigungsvorrichtung 70 ein Reduktionsmitteleinspritzventil umfassen. Bei anderen Ausführungsformen können Reduktionsmittel über ein Kraftstoffeinspritzsystem in der Kraftmaschine eingeleitet werden. Es versteht sich, dass andere Komponenten in der Kraftmaschine enthalten sein können, wie z. B. verschiedene Ventile und Sensoren.
Das Kraftstoffsystem 18 kann einen Kraftstofftank 20 umfassen, der mit einem Kraftstoffpumpsystem 21 gekoppelt ist. Das Kraftstoffpumpsystem 21 kann eine oder mehrere Pumpen zur Druckbeaufschlagung des den Einspritzventilen der Kraftmaschine 10, wie z. B. dem gezeigten beispielhaften Einspritzventil 66, zugeführten Kraftstoffs umfassen. Obgleich nur ein einziges Einspritzventil 66 gezeigt wird, sind für jeden Zylinder zusätzliche Einspritzventile vorgesehen. Es versteht sich, dass das Kraftstoffsystem 18 ein rücklauffreies Kraftstoffsystem, ein Rücklauf-Kraftstoffsystem oder verschiedene andere Kraftstoffsystemarten sein kann.
Der Kraftstofftank 20 kann mehrere Kraftstoffmischungen fassen, darunter Kraftstoff mit einer Reihe von Alkoholgehalten, wie z. B. verschiedene Benzin-Ethanol-Mischungen, darunter E10, E85, Benzin, Diesel usw. und Kombinationen daraus.
Das Fahrzeugsystem 100 kann ferner ein Steuersystem 14 umfassen. Das Steuersystem 14 empfängt in der Darstellung Informationen von mehreren Sensoren 16 (von denen verschiedene Beispiele hier beschrieben werden) und sendet Steuersignale zu mehreren Aktuatoren 81 (von denen verschiedene Beispiele hier beschrieben werden). Als ein Beispiel können die Sensoren 16 einen Abgassensor 126 und einen Temperatursensor 127 stromaufwärts der Abgasreinigungsvorrichtung und einen Luftmengensensor, einen Abgassensor 128 und einen Temperatursensor 129 stromabwärts der Abgasreinigungsvorrichtung umfassen. Weitere Sensoren, wie z. B. Druck-, Temperatur-, Luft/Kraftstoff-Verhältnis- und Zusammensetzungssensoren, können mit verschiedenen Stellen im Fahrzeugsystem 100 gekoppelt sein. Einige weitere Sensoren umfassen Katalysatortemperatursensoren 125, die mit einem oder mehreren mit dem Auslasssystem gekoppelten Katalysatoren gekoppelt sind. Als ein weiteres Beispiel können die Aktuatoren das Kraftstoffeinspritzventil 66 und die Drosselklappe 62 umfassen. Darüber hinaus kann die Steuerung 12 Daten von einer Navigationsvorrichtung 34 (wie z. B. GPS) und/oder einem V2V-Netzwerk, wie z. B. einem nicht an Bord befindlichen Cloud-Netzwerk 13, empfangen.
Das Steuersystem 14 kann eine Steuerung 12 umfassen, die ein computerlesbares Speichermedium umfasst, das Anweisungen umfasst, die dahingehend ausgeführt werden können, eine oder mehrere Steuerroutinen durchzuführen. Die Steuerung kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die Aktuatoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten basierend auf einer/einem darin einprogrammierten Anweisung oder Code, die bzw. der einer oder mehreren Routinen entspricht, auslösen. Beispielhafte Steuerroutinen werden hier in Bezug auf 4–6 beschrieben.
Der Wirkungsgrad einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung hängt von der Betriebstemperatur der Abgasnachbehandlungsvorrichtung ab. In der Regel können bei Benzinkraftmaschinen katalytische Reaktoren katalytische Materialien verwenden, die die Geschwindigkeit bestimmter Reaktionen erhöhen, wodurch eine Oxidation von HC und CO selbst bei niedrigen Temperaturen sichergestellt wird. Wenn Stickoxide (NOx) darüber hinaus zu reduzieren sind, kann dies durch die Verwendung eines Dreiwegekatalysators erzielt werden. Hier werden die Stickoxide NOx durch die nicht oxidierten vorliegenden Abgaskomponenten, insbesondere die Kohlenmonoxide und die unverbrannten Kohlenwasserstoffe, reduziert, wobei die Abgaskomponenten zur selben Zeit oxidiert werden.
Bei Brennkraftmaschinen, die mit einem Luftüberschuss betrieben werden, d. h. beispielsweise Kraftmaschinen, die in dem mageren Verbrennungsmodus betrieben werden, jedoch insbesondere Dieselkraftmaschinen mit Direkteinspritzung oder auch Kraftmaschinen mit Direkteinspritzung, können die im Abgas enthaltenen Stickoxide prinzipiell, d. h. aufgrund des Fehlens eines Reduktionsmittels, nicht reduziert werden.
Zur Oxidation der nicht verbrannten Kohlenwasserstoffe und von Kohlenmonoxid wird insbesondere ein Oxidationskatalysator im Abgasstrom vorgesehen. Zur Erzielung einer adäquaten Umwandlung ist eine gewisse Betriebstemperatur erforderlich. Die sogenannte Anspringtemperatur kann bei 120°C bis 250°C liegen.
Zur Reduzierung der Stickoxide werden auch selektive Katalysatoren, sogenannte SCR-Katalysatoren, verwendet, bei denen ein Reduktionsmittel gezielt in den Abgasstrom eingeleitet wird, um die Stickoxide selektiv zu reduzieren. Als Reduktionsmittel können zusätzlich zu Ammoniak und Harnstoff auch unverbrannte Kohlenwasserstoffe genutzt werden. Letzteres wird auch als HC-Anreicherung bezeichnet, wobei die unverbrannten Kohlenwasserstoffe direkt in den Auslasstrakt eingeleitet werden oder ansonsten durch kraftmaschineninterne Maßnahmen, insbesondere durch eine Nacheinspritzung von zusätzlichem Kraftstoff in die Brennkammer nach der eigentlichen Verbrennung, zugeführt werden.
Es ist grundsätzlich auch möglich, die Stickoxidemissionen durch sogenannte Stickoxidspeicherkatalysatoren zu reduzieren. Dabei werden die Stickoxide zunächst während eines mageren Verbrennungsmodus der Brennkraftmaschine im Katalysator absorbiert, das heißt gesammelt und gespeichert, bevor sie während einer Regenerationsphase beispielsweise durch einen unterstöchiometrischen Betrieb (beispielsweise λ < 0,95) der Brennkraftmaschine bei Sauerstoffmangel reduziert werden.
Weitere mögliche kraftmaschineninterne Maßnahmen zur Realisierung eines fetten, d. h. unterstöchiometrischen, Betriebs der Brennkraftmaschine sind Abgasrückführung und, im Falle von Dieselkraftmaschinen, Drosselung im Einlasstrakt. Es ist möglich, auf kraftmaschineninterne Maßnahmen zu verzichten, wenn das Reduktionsmittel direkt in den Auslasstrakt, beispielsweise durch ein Einspritzen von zusätzlichem Kraftstoff, eingeleitet wird. Während der Regenerationsphase werden die Stickoxide freigesetzt und im Wesentlichen in Stickstoffdioxid (N2), Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) umgewandelt. Die Häufigkeit der Regenerationsphasen wird durch die Gesamtemissionen von Stickoxiden und die Speicherkapazität des Stickoxidspeicherkatalysators bestimmt.
Die Temperatur des Speicherkatalysators liegt in der Regel innerhalb eines Temperaturfensters zwischen 200°C und 450°C, so dass erstens eine schnelle Reduzierung der Stickoxide sichergestellt wird und zweitens keine Desorption ohne Konvertierung der wieder freigesetzten Stickoxide stattfindet, die z. B. durch übermäßig hohe Temperaturen ausgelöst werden kann.
Eine Schwierigkeit bei der Verwendung des Speicherkatalysators im Auslasstrakt ergibt sich aus dem in dem Abgas enthaltenen Schwefel, der ebenfalls im Speicherkatalysator absorbiert wird und im Rahmen einer Entschwefelung regelmäßig entfernt werden kann. Zu diesem Zweck kann der Speicherkatalysator auf hohe Temperaturen, gewöhnlich zwischen 600°C und 700°C, erwärmt werden und mit einem Reduktionsmittel versorgt werden, das wiederum durch einen Wechsel zu einem fetten Betrieb der Brennkraftmaschine erreicht werden kann. Je höher die Temperatur des Speicherkatalysators, umso effektiver ist die Entschwefelung, wobei eine zulässige Höchsttemperatur nicht zu überschreiten ist, da sonst die Entschwefelung des Speicherkatalysators beträchtlich zur Wärmealterung des Speicherkatalysators aufgrund der übermäßig hohen Temperaturen beiträgt. Dies beeinträchtigt die gewünschte Umwandlung der Stickoxide zum Ende der Lebensdauer des Katalysators hin, wobei insbesondere die Wärmespeicherungskapazität aufgrund der Wärmealterung abnimmt.
Zur Reduzierung der Emissionen von Rußpartikeln auf ein Minimum, werden sogenannte regenerative Partikelfilter verwendet, die die Rußpartikel aus dem Abgas filtern und diese speichern, wobei die Rußpartikel während des Ablaufs der Regeneration des Filters, in der Regel bei hohen Temperaturen von etwa 550°C, zeitweise verbrannt werden. Hier werden die Regenerationszeitabstände unter anderem durch den Abgasgegendruck bestimmt, der als Ergebnis des zunehmenden Strömungswiderstands des Filters aufgrund der zunehmenden Partikelmasse im Filter erzeugt wird.
Da sowohl die Abgase von Benzinkraftmaschinen als auch die Abgase von Dieselkraftmaschinen unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenmonoxid (CO), Stickoxide (NOx) und auch Rußpartikel – obgleich in unterschiedlichen Quantitäten und Qualitäten – enthalten, werden allgemein kombinierte Abgasnachbehandlungsvorrichtungen verwendet, die einen oder mehrere der oben beschriebenen Katalysatoren und/oder Filter umfassen.
Die zunehmende Verwendung von Hybridantrieben, bei denen herkömmlicherweise in jedem Fall eine Brennkraftmaschine und ein elektrischer Motor eine Ausgangsleistung, beispielsweise zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, bereitstellen, eröffnet komplett neue Möglichkeiten zur Steuerung der Abgasnachbehandlungsvorrichtungen, insbesondere im Hinblick auf eine optimale Abgasreinigungs- oder -umwandlungsleistung bei verschiedenen Betriebsbedingungen.
Zur effizienten Steuerung ist es für geeignete Messungsvorrichtungen, beispielsweise Temperatursensoren und/oder Durchflusssensoren und/oder Sensoren zur Bestimmung chemischer. Substanzen oder Elemente, die in dem Abgasstrom enthalten sind, vorteilhaft, in oder nahe der Abgasbehandlungsvorrichtung, insbesondere stromaufwärts und/oder stromabwärts der Abgasnachbehandlungsvorrichtung bei Betrachtung in der Abgasströmungsrichtung, vorgesehen zu sein. Es ist somit möglich, das für den jeweiligen Optimalbetrieb der Abgasnachbehandlungsvorrichtung geeignete Temperaturfenster zu bestimmen und das Temperaturfenster gegebenenfalls an gewisse Betriebszustände der Abgasnachbehandlungsvorrichtung, beispielsweise zur Regeneration eines Rußpartikelfilters und/oder eines Stickoxidspeicherkatalysators, anzupassen oder dahingehend zu ändern.
Wie zuvor beschrieben wurde, umfassen die Diesel- und Benzinkraftmaschinen eine oder mehrere katalytische und/oder Emissionsspeichervorrichtungen. Jede dieser Vorrichtungen kann bei hohen Betriebstemperaturen funktionieren. Zur Beschleunigung der Funktion dieser Vorrichtungen können verschiedene Maßnahmen im Antriebsstrang ergriffen werden, um dem Auslasssystem Wärme zuzuführen, darunter (jedoch nicht darauf beschränkt) Verzögerung der Verbrennung durch Einspritz- oder Zündzeitpunktverstellung, Änderung der AGR-Rate, Verzögerung des Getriebeschaltzeitpunkts und Erhöhen der Kraftmaschinenlast mit Nebenverbrauchern und dergleichen. Im Falle von Hybridfahrzeugen kann eine Brennkraftmaschine des Hybridfahrzeugs eingeschaltet werden, um beispielsweise das Aufwärmen des Katalysators zu ermöglichen. Jedoch kann jede Maßnahme die Kraftstoffökonomie des Fahrzeugs beeinträchtigen und kann ferner eine spürbare Auswirkung auf das Fahrerlebnis für den Fahrer haben.
Durch bestimmte Fahrbedingungen wird jedoch nicht gestattet, dass, selbst mit den oben erwähnten eingreifenden Erwärmungsmaßnahmen des Antriebsstrangs, genügend Wärme zum Anspringen der aktiven Auslasskomponenten zum Auslasssystem gelangt. Beispielsweise kann während eines längeren Leerlaufs der Kraftmaschine jegliche ergriffene Maßnahme zum Aufwärmen des Auslasses vergeblich sein, da sie möglicherweise nicht die gewünschte Emissionsreduzierung erzielen kann. Hier kann die Kraftstoffökonomie reduziert sein, und es kann möglicherweise negative Auswirkungen auf den Fahrer ohne Nettoeffekt geben. Die Erfinder haben erkannt, dass es wünschenswert sein kann, solche Fahrbedingungen basierend auf einem V2V-Netzwerk und/oder Navigationsdaten und/oder einer Fahrhistorie zu antizipieren. Durch Vorhersagen der Fahrbedingungen im Voraus können Auslassaufwärmmaßnahmen verzögert werden, wenn der Auslass nicht auf Betriebstemperatur aufgewärmt werden kann, oder aktiviert werden, wenn der Auslass die Betriebstemperatur erreichen kann.
Somit kann ein Zielfahrzeug in der Lage sein, Informationen von einem Lead-Netzwerk von Fahrzeugen zu erhalten, um intelligente Entscheidungen darüber zu treffen, ob eingreifende Maßnahmen zum Aufrechterhalten oder Erhöhen der Auslasstemperatur ergriffen werden oder nicht. 3 zeigt ein Fahrzeug, das mit einer Netzwerk-Cloud und anderen Fahrzeugen in einer Flotte, die innerhalb eines gewissen Radius betrieben werden, in Verbindung steht. Bei einer Ausführungsform 300 eines Fahrzeugsystems 310 kann das Fahrzeugsystem 310 mit einem externen Netzwerk (Cloud) 360 und einer Flotte von Fahrzeugen 320 in Verbindung stehen.
Das Fahrzeugsystem 310 kann ein Fahrzeugsteuersystem 312 umfassen, das ferner eine Steuerung 314 umfassen kann. Das Steuersystem 312 kann ein Beispiel für das Steuersystem 14 von 2 sein. Die Steuerung 314 kann ein Beispiel für die Steuerung 12 von 1 und 2 sein und kann ferner ein oder mehrere Verfahren durchführen, die hier in einigen Ausführungsformen beschrieben werden. Ein Navigationssystem 354 kann mit dem Steuersystem 312 dahingehend gekoppelt sein, eine Position des Fahrzeugs 310 bei einem Zündung-an-Ereignis und zu einem beliebigen anderen Zeitpunkt zu bestimmen. Das Navigationssystem 354 kann als eine Komponente eines Kraftfahrzeugnavigationssystems, als eine tragbare Vorrichtung, als eine Komponente eines Smartphones und/oder als (eine) beliebige andere geeignete Datenverarbeitungsvorrichtung(en) konfiguriert sein. Bei einem Zündung-aus-Ereignis kann die letzte Position (z. B. GPS-Koordinaten des Fahrzeugs) des Fahrzeugs 310 gemäß der Schätzung durch das Navigationssystem 354 von dem Steuersystem 312 zur Verwendung während des nächsten Zündung-an-Ereignisses gespeichert werden. Das Navigationssystem kann mit einem externen Server und/oder einer Netzwerk-Cloud oder einem Cloud-basierten Server 360 über drahtlose Kommunikation 350 verbunden sein. Die Steuerung 314 kann dazu in der Lage sein, eine Anwendung zur Verbindung mit einem Cloud-basierten Server 360 und/oder zum Sammeln von Informationen zur Übertragung zu dem Cloud-basierten Server 360 laufen zu lassen.
Die Anwendung kann Informationen abrufen, die durch Fahrzeugsysteme/-sensoren, Eingabevorrichtungen, Vorrichtungen, wie z. B. eine mobile Vorrichtung, die über eine Bluetoothverbindung verbunden sind, und dergleichen gesammelt werden. Das Navigationssystem 354 kann die gegenwärtige Position des Fahrzeugs 310 bestimmen und Daten zu Umgebungsbedingungen (wie z. B. Temperatur, Druck usw.) von einer Netzwerk-Cloud 360 beziehen. Die Netzwerk-Cloud 360 kann Echtzeit-Verkehrsbedingungen, Straßenbedingungen, Fahrzeuggeschwindigkeit des Zielfahrzeugs, durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit von Fahrzeugen in dem Netzwerk und dergleichen umfassen. Die Steuerung 312 kann mit einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 352 zur direkten Kommunikation des Fahrzeugs 310 mit einer Netzwerk-Cloud 360 gekoppelt sein. Unter Verwendung der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 352 kann das Fahrzeug 310 Daten zu Umgebungsbedingungen (wie z. B. Temperatur, Druck usw.) von der Netzwerk-Cloud 360 beziehen, um eine gegenwärtige Fahrbedingung und/oder eine zukünftige Fahrbedingung zu bestimmen.
Das Steuersystem 312 empfängt in der Darstellung Informationen von mehreren Sensoren 316 und sendet Steuersignale zu mehreren Aktuatoren 318. Als ein Beispiel können die Sensoren 316 einen Einlasskrümmerdruck(MAP – Manifold Absolute Pressure)-Sensor, einen Einlasslufttemperatur(IAT – Intake Air Temperature)-Sensor, einen Außenlufttemperatur(OAT – Outside Air Temperature)-Sensor, einen Barometerdruck(BP – Barometric Pressure)-Sensor, einen Abgassauerstoffsensor (wie z. B. einen UEGO-Sensor), einen Kraftstofftankdrucksensor, einen Kanistertemperatursensor, einen Katalysatortemperatursensor, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und dergleichen umfassen. Basierend auf von den verschiedenen Sensoren 316 empfangenen Signalen werden die Betriebsvorgänge der Kraftmaschine reguliert und folglich sendet die Steuerung 314 Steuersignale zu den Kraftmaschinenaktuatoren 318.
Eine Flotte 320 von Fahrzeugen wird in 3 gezeigt. Eine Flotte 320 kann aus mehreren Fahrzeugen 322, 324, 326 und 328 bestehen. In einem Beispiel können die Fahrzeuge 322–328 in Bezug auf Marke und Modell dem Fahrzeug 310 ähnlich sein. In alternativen Beispielen können die Fahrzeuge 322–328 Fahrzeuge sein, die sich innerhalb einer Schwellendistanz zum Fahrzeug 310 befinden. Weiterhin können die Fahrzeuge 322–328 Fahrzeuge sein, die Teil einer gemeinsamen Flotte wie das Fahrzeug 310 sind. Jedes Fahrzeug der Flotte 320 kann ein Steuersystem 312 umfassen, das dem Steuersystem 312 des Fahrzeugs 310 ähnlich ist. Ein Navigationssystem 354 und eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung 352 können mit dem Steuersystem 312 jedes Fahrzeugs in der Flotte 320 gekoppelt sein. Die an Bord befindlichen Steuerungen in den Fahrzeugen in der Flotte können miteinander und mit der an Bord befindlichen Steuerung im Fahrzeug 310 über ihr jeweiliges Navigationssystem 354, über eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung 352 und/oder über andere Formen von V2V-Technologie kommunizieren. Die Fahrzeuge in der Flotte 320 können des Weiteren über drahtlose Kommunikation 350 mit der Netzwerk-Cloud 360 kommunizieren.
Das Fahrzeug 310 kann Umgebungsbedingungen (wie z. B. Temperatur, Feuchtigkeit usw.) und Kraftmaschinenbetriebsbedingungen (wie z. B. Katalysatortemperatur, Geschwindigkeit) von einem oder mehreren Fahrzeugen in der Flotte 320 abrufen. In einem Beispiel befindet sich die Flotte 320 innerhalb eines Schwellenradius zum Fahrzeug 310, die Umgebungsbedingungen, denen jedes der Fahrzeuge in der Flotte unterliegt, können denen, denen das Fahrzeug 310 unterliegt, gleichen. Der Schwellenradius kann als ein Abstand definiert werden, innerhalb dessen die Umgebungs- und somit die Kraftmaschinenbetriebsbedingungen als gleich jenen des Fahrzeugs 310 angesehen werden können. Ein statistisch gemittelter Durchschnitt der Schätzung, die von jedem Fahrzeug der entfernten Fahrzeugflotte abgerufen wird, und die Schätzung, die aus der Netzwerk-Cloud abgerufen wird, können von dem Steuersystem 312 des Fahrzeugs 310 zur Bestimmung der zukünftigen Fahrbedingung des Fahrzeugs 310 verwendet werden. Wenn beispielsweise die durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit der Flotte 320 unter einem Schwellenwert (beispielsweise 5 MPH) liegt und für eine gewisse Zeitdauer unter dem Schwellenwert geblieben ist, kann bestimmt werden, dass das Fahrzeug 310 zukünftig auf stockenden Verkehr oder angehaltene Fahrzeuge treffen kann. So kann das Navigationssystem 354 dazu in der Lage sein, die Verkehrsbedingungen zu bestimmen und eine Zeitspanne, die die Bedingung anhalten kann, zu schätzen. Auf diese Weise kann das Fahrzeug 310 mit entfernten Quellen (externe Netzwerk-Cloud, andere Fahrzeuge) unter Verwendung einer oder mehrerer Technologien, z. B. drahtlose Kommunikation, Navigationssystem und V2V, kommunizieren. Verschiedene Arten von Daten (wie z. B. Umgebungstemperatur, Feuchtigkeitsbedingungen, Fahrzeuggeschwindigkeit, Verkehr) können zwischen den Fahrzeugen und der Netzwerk-Cloud ausgetauscht werden, und diese Daten können dazu verwendet werden, Katalysatorerwärmungsmaßnahmen zu aktivieren oder zu verzögern, wie in 4–6 beschrieben wird.
Die Steuerung 12 von 1 und 2 und die Steuerung 314 von 3 empfangen Signale von den verschiedenen Sensoren von 1, 2 und 3 und setzen die verschiedenen Aktuatoren von 1, 2 und 3 zur Einstellung des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf den empfangenen Signalen und auf einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen ein. Anweisungen zum Durchführen des Verfahrens 400 und des Rests der Verfahren 500 und 600, die hier enthalten sind, können durch eine Steuerung basierend auf Anweisungen, die auf einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, und in Verbindung mit Signalen, die von den Sensoren des Kraftmaschinensystems, wie z. B. den oben mit Bezug auf 1, 2 und 3 beschriebenen Sensoren, empfangen werden, ausgeführt werden. Die Steuerung kann Kraftmaschinenaktuatoren des Kraftmaschinensystems zur Einstellung des Kraftmaschinenbetriebs gemäß den im Folgenden beschriebenen Verfahren einsetzen.
Mit Bezug auf 4 wird ein beispielhaftes Verfahren 400 zum Verzögern von katalytischen Erwärmungsmaßnahmen, wenn bestimmt wird, dass die Maßnahmen die Schwellentemperatur innerhalb einer Schwellenzeitdauer nicht erzielen können, veranschaulicht. Insbesondere sagt das Verfahren Fahrbedingungen voraus, bei denen Katalysatoranspringtemperaturen möglicherweise nicht erreicht werden, und verzögert die Durchführung von Katalysatorerwärmungsmaßnahmen während solcher Fahrbedingungen.
Das Verfahren 400 beginnt bei 402, wo Fahrzeugbetriebsbedingungen bestimmt und/oder geschätzt werden. Die Betriebsbedingungen können Kraftmaschinenbetriebsbedingungen, wie z. B. Kraftmaschinendrehzahl, Kraftmaschinenlast, Einlassluftdurchsatz und/oder -druck, Drosselklappenstellung, Fahrpedalstellung, Umgebungsdruck, Umgebungstemperatur, Geschwindigkeit, Auslasstemperatur und dergleichen umfassen. Die Betriebsbedingungen können ferner Last und/oder Zustand und Temperatur einer oder mehrerer Abgasreinigungseinrichtungen, wie z. B. eines Dreiwegekatalysators, eines SCR-Systems, eines NOx-Speicherkatalysators, eines Dieselpartikelfilters (DPF), eines Oxidationskatalysators und dergleichen, umfassen. Hier bezieht sich der Katalysator auf einen oder mehrere Katalysatoren und/oder eine oder mehrere Emissionsspeichervorrichtungen im Auslasssystem von Diesel-, Benzin-, Hybridfahrzeugen und dergleichen. Die Katalysatortemperatur kann sich auf die Betriebs- oder Anspringtemperatur der Katalysatoren und der Emissionsspeichervorrichtungen beziehen.
Das Verfahren 400 geht dann zu 404 über, wo eine gegenwärtige Fahrbedingung bestimmt wird. Beispielsweise kann bei 404 eine gegenwärtige Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt werden. Die Bestimmung der gegenwärtigen Fahrbedingungen bei 404 kann ferner Abrufen von Navigationsdaten und/oder Fahrhistorie bei 406 umfassen. Beispielsweise kann eine gegenwärtige Position aus Navigationsdaten bestimmt werden, die aus dem GPS abgerufen werden. Darüber hinaus kann bzw. können basierend auf der gegenwärtigen Position und ferner basierend auf einer Fahrhistorie ein Ziel und/oder eine bevorzugte Route bestimmt werden. In einigen Beispielen können die Zielinformationen aus einem im Fahrzeug befindlichen Navigationssystem oder aus dem Navigationssystem einer Bluetoothvorrichtung abgerufen werden. In einigen weiteren Beispielen kann das Fahrerziel aus einem statistischen Modell basierend auf Fahrhistorie in Verbindung mit gegenwärtigen Fahrparametern, wie z. B. Fahrzeuggeschwindigkeit, gegenwärtiger Position und dergleichen, abgeleitet werden.
Danach geht das Verfahren 400 zu 408 über, wo eine zukünftige Fahrbedingung vorhergesagt wird. Die zukünftige Fahrbedingung kann basierend auf bei 410 aus der Cloud abgerufenen Informationen und ferner basierend auf bei 412 innerhalb des Fahrzeugnetzwerks weitergeleiteten Informationen vorhergesagt werden. So kann die Cloud Echtzeit-Verkehrs- und Straßenbedingungsdaten mit Fahrzeugen, die in einem V2V-Netzwerk verbunden sind, teilen. Aus der Cloud abgerufene Informationen können einen Ausblick auf bevorstehende Verkehrsbedingungen, Straßenarten, Unfälle entlang der Route, ungewollt oder gewollt angehaltene Fahrzeuge und dergleichen geben. Wenn beispielsweise eine lange Strecke mit abschüssiger Straße detektiert wird, kann dies eine Rollbedingung angeben. Innerhalb des Fahrzeugnetzwerks weitergeleitete Informationen können Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder eine Durchschnittsgeschwindigkeit von Fahrzeugen innerhalb des Fahrzeugnetzwerks und/oder eine Zeitdauer, in der die Geschwindigkeit aufrechterhalten wird, und/oder dergleichen umfassen. Wenn beispielsweise die Durchschnittsgeschwindigkeit des Fahrzeugs unter einem Schwellenwert liegt, wobei der Schwellenwert beispielsweise 5 MPH beträgt, kann ein Verkehrsstau daraus abgeleitet werden. In anderen Beispielen kann ein Aufrechterhalten höherer Durchschnittsgeschwindigkeiten für eine längere Zeitdauer Konstantfahrtbedingungen angeben. In noch weiteren Beispielen kann eine längere Leerlaufbedingung angegeben werden, wenn die Durchschnittsgeschwindigkeit der Fahrzeuge in dem Netzwerk für einen längeren Zeitabschnitt niedriger ist.
Das Verfahren 400 geht dann zu 414 über, wo eine Zeitdauer basierend auf fahrzeugexterner Kommunikation geschätzt werden kann. So kann die Zeitdauer beispielsweise die Zeitspanne angeben, für die die Fahrbedingung anhält. In dem Beispiel, in dem die zukünftige Fahrbedingung einen Verkehrsstau umfasst, kann die Zeitdauer den Zeitabschnitt, in dem das Fahrzeug möglicherweise im Verkehrsstau steht, umfassen. Unter Verwendung von Echtzeit-Verkehrsdaten kann es möglich sein, diese Zeitdauer, für die der Verkehrsstau möglicherweise vorliegt, vorherzusagen. In einem anderen Beispiel kann, wenn eine Durchschnittsgeschwindigkeit der Fahrzeuge in dem Netzwerk zunimmt, dann wiederum abnimmt, wobei die Geschwindigkeit lediglich für kurze Zeitspannen aufrechterhalten wird, dies angeben, dass es weiter vorne zähflüssigen Verkehr, wie z. B. eine Start/Stopp-Bedingung, gibt. So kann vorhergesagt werden, dass das Fahrzeug in eine volle Straßenstrecke mit vielen Verkehrsampeln einfährt. In solch einem Beispiel kann die Zeitdauer oder das Ausmaß, in der bzw. zu dem die Start/Stopp-Bedingung anhalten kann, von der Länge der Straße, der Anzahl an Verkehrsstopps, der Zeitdauer, für die ein Fahrzeug an dem Verkehrsstopp möglicherweise anhält, Verkehrsbedingungen entlang der Straßenstrecke und dergleichen abhängen.
Somit kann erwartet werden, dass die Auslasstemperatur während gewissen Fahrbedingungen, wie beispielsweise längeren Leerlaufs, abnimmt. Als ein weiteres Beispiel wird möglicherweise während einer Leichtlastbedingung, beim Konstantfahren mit eingelegtem Gang wenig oder gar kein Kraftstoff von der Kraftmaschine verwendet und somit können die Auslasstemperaturen beginnen abzunehmen. Während solcher Bedingungen könnten abnehmende Auslasstemperaturen beispielsweise eine abnehmende Katalysatortemperatur angeben. Das Verfahren 400 geht zu 416 über, um zu bestimmen, ob die Katalysatortemperaturabnahme erwartet wird. Insbesondere kann bestimmt werden, ob erwartet wird, dass die Katalysatortemperatur unter einen Schwellenwert fällt, wobei der Schwellenwert beispielsweise die Anspringtemperatur des Katalysators ist. Während einer längeren Leerlaufbedingung, wobei das Fahrzeug für längere Zeitabschnitte komplett gestoppt sein kann, kann die Katalysatortemperatur langsam beginnen abzunehmen. Basierend auf der bei 416 geschätzten Zeitdauer geht das Verfahren dann, wenn nicht erwartet wird, dass die Katalysatortemperaturabnahme während der geschätzten Zeitdauer unter den Schwellenwert fällt, zu 418 über, wo die Kraftmaschine im Kraftmaschinennennbetrieb betrieben werden kann, und das Verfahren endet. Hier werden die Katalysatorerwärmungsmaßnahmen beispielsweise möglicherweise nicht eingestellt.
Wenn jedoch bei der Prüfung bei 416 eine Abnahme der Katalysatortemperatur unter den Schwellenwert erwartet wird, geht das Verfahren 400 auf 420 über, wo bestimmt werden kann, ob Katalysatorerwärmungsmaßnahmen die Schwellentemperatur innerhalb der Zeitdauer erzielen können, wobei es sich bei dem Schwellenwert um die Anspringtemperatur des Katalysators handelt. Wie zuvor beschrieben wurde, können Diesel- und Benzinfahrzeugauslasssysteme eine oder mehrere katalytische und/oder Emissionsspeichervorrichtungen umfassen und jede Vorrichtung kann eine optimale Temperatur (die Anspringtemperatur), bei der sie optimal betrieben werden kann, umfassen. Wenn die Temperatur der Vorrichtung oder des Katalysators unter den Schwellenwert fällt, können verschiedene Maßnahmen in dem Antriebsstrang ergriffen werden, um dem Auslasssystem Wärme zuzuführen, darunter (jedoch nicht darauf beschränkt) Verzögern der Verbrennung durch Einspritz- oder Zündzeitpunktverstellung, Änderung der AGR-Rate, Verzögerung des Getriebeschaltzeitpunkts und Erhöhen der Kraftmaschinenlast mit Nebenverbrauchern und dergleichen.
Wenn eine oder mehrere dieser Maßnahmen die Vorrichtung oder den Katalysator innerhalb der geschätzten Zeitdauer auf die Anspringtemperatur erwärmen kann, geht das Verfahren 400 zu 422 über, wo solche Erwärmungsmaßnahmen aktiviert werden können. Wenn jedoch solche Erwärmungsmaßnahmen die Vorrichtung oder den Katalysator nicht innerhalb der Zeitdauer auf die Anspringtemperatur erwärmen können, geht das Verfahren 400 zu 424 über, wo die Katalysatorerwärmungsmaßnahme bei 424 eingestellt werden kann. Das Einstellen der Katalysatorerwärmungsmaßnahme kann ferner Stoppen der Katalysatorerwärmungsmaßnahmen bei 426 umfassen. In einigen Beispielen kann die Katalysatorerwärmungsmaßnahme für eine gewisse Zeitspanne verzögert werden, bis sich die gegenwärtige Fahrbedingung und/oder die zukünftige Fahrbedingung des Fahrzeugs ändert bzw. ändern. Auf diese Weise können durch Antizipieren einer Fahrbedingung, bei der die Erwärmungsmaßnahmen möglicherweise nicht dazu führen, dass der Auslass auf die Betriebstemperatur aufgewärmt wird, eingreifende Erwärmungsmaßnahmen zum Aufrechterhalten oder Erhöhen der Auslasstemperatur vermieden werden, bis eine geeignetere Fahrbedingungen angetroffen wird.
Somit umfasst ein beispielhaftes Verfahren Einstellen der Katalysatorerwärmungsmaßnahmen als Reaktion auf eine erwartete Abnahme der Temperatur eines Katalysators eines Fahrzeugs unter einen Schwellenwert und eine geschätzte Dauer davon basierend auf fahrzeugexterner Kommunikation, darunter Verzögern der Maßnahmen basierend auf der Bestimmung, dass die Maßnahmen den Schwellenwert innerhalb der Zeitdauer nicht erzielen können, und Aktivieren der Maßnahmen basierend auf der Bestimmung, dass die Maßnahmen den Schwellenwert innerhalb der Zeitdauer erzielen können. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Verfahren ferner Schätzen der Zeitdauer basierend auf einer gegenwärtigen Fahrzeugbedingung und einer zukünftigen Fahrbedingung umfassen, wobei die zukünftige Fahrbedingung basierend auf der Kommunikation bestimmt wird. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Verfahren ferner Bestimmen der gegenwärtigen Fahrzeugbedingung basierend auf aus einer Navigationsdatenbank des Fahrzeugs abgerufenen Daten und einer Fahrhistorie umfassen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Kommunikation Informationen, die innerhalb eines Fahrzeugnetzwerks weitergeleitet werden, und Informationen, die aus einer Cloud abgerufen werden, umfassen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Fahrzeugnetzwerk ein oder mehrere Fahrzeuge, die vor dem Fahrzeug fahren und sich innerhalb eines Schwellenabstands zu dem Fahrzeug befinden, umfassen. Zusätzlich oder alternativ dazu können die Informationen die Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder eine Durchschnittsgeschwindigkeit von Fahrzeugen innerhalb des Fahrzeugnetzwerks umfassen. Zusätzlich oder alternativ dazu können die Informationen ferner Verkehrsdaten und/oder die Navigationsdaten und/oder die Fahrhistorie umfassen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Schwellenwert die Katalysatoranspringtemperatur umfassen.
Bei einer anderen Darstellung kann ein Verfahren Vorhersagen eines Kraftmaschinenabgabeprofils über einen Horizont hinweg und als Reaktion darauf, dass die Katalysatortemperatur unter einem Schwellenwert liegt, umfassen, eine maximale über das Kraftmaschinenabgabeprofil hinweg erzielbare Kraftmaschinentemperatur vorhersagen und, wenn die maximale Kraftmaschinentemperatur unter der Anspringtemperatur liegt, eine Modifizierung zur Erhöhung der Auslasstemperatur vermeiden und den Betrieb dahingehend modifizieren, keine katalytische Aktivität zu berücksichtigen, und ansonsten Katalysatorerwärmungsmaßnahmen durchführen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Verfahren ferner Vorhersagen der maximalen erzielbaren Kraftmaschinentemperatur basierend auf einer gegenwärtigen Fahrbedingung und einer zukünftigen Fahrbedingung eines Zielfahrzeugs umfassen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Verfahren ferner Bestimmen der gegenwärtigen Fahrbedingung und der zukünftigen Fahrbedingung basierend auf Informationen, die innerhalb eines Fahrzeugnetzwerks weitergeleitet werden und von einer Cloud abgerufen werden, umfassen. Zusätzlich oder alternativ dazu können die Informationen eine Fahrzeuggeschwindigkeit eines Zielfahrzeugs und/oder eine Durchschnittsgeschwindigkeit anderer Fahrzeuge innerhalb des Fahrzeugnetzwerks umfassen. Zusätzlich oder alternativ dazu können die Informationen ferner eine Verkehrsbedingung und/oder eine Route und/oder eine Fahrhistorie umfassen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Durchführen eines Katalysatorerwärmungsbetriebs Durchführen von einer oder mehreren Auslassaufwärmmaßnahmen zum Erhöhen der Auslasstemperatur umfassen, wobei die Aufwärmmaßnahmen Verzögern der Verbrennung, Änderung der AGR-Rate, Verzögerung des Getriebeschaltzeitpunkts und Erhöhen der Kraftmaschinenlast mit Nebenverbrauchern umfassen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Nichtdurchführen der katalytischen Maßnahme Nichtdurchführen einer oder mehrerer der Auslassaufwärmmaßnahmen, bis die vorhergesagte maximale Kraftmaschinentemperatur über die Anspringtemperatur steigt, umfassen.
Mit Bezug auf 5 wird ein beispielhaftes Verfahren 500 zur Vermeidung von Katalysatorerwärmungsmaßnahmen während einer längeren Leerlaufbedingung gezeigt. Insbesondere detektiert das Verfahren die längere Leerlaufbedingung basierend auf einer gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit und einer vorhergesagten zukünftigen Fahrbedingung und vermeidet ferner das Durchführen von Katalysatorerwärmungsmaßnahmen während der längeren Leerlaufbedingung.
Das Verfahren 500 beginnt bei 502, wo Fahrzeugbetriebsbedingungen bestimmt und/oder geschätzt werden. Die Betriebsbedingungen können Kraftmaschinenbetriebsbedingungen, wie z. B. Kraftmaschinendrehzahl, Kraftmaschinenlast, Einlassluftdurchsatz und/oder -druck, Drosselklappenstellung, Fahrpedalstellung, Umgebungsdruck, Umgebungstemperatur, Fahrzeuggeschwindigkeit, Auslasstemperatur und dergleichen umfassen. Die Betriebsbedingungen umfassen ferner Last und/oder Zustand und Temperatur einer oder mehrerer Abgasreinigungseinrichtungen, wie z. B. eines Dreiwegekatalysators, eines SCR-Systems, eines NOx-Speicherkatalysators, eines Dieselpartikelfilters (DPF), eines Oxidationskatalysators und dergleichen.
Dann bestimmt das Verfahren 500 bei 504, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit unter eine Schwellengeschwindigkeit Thr_VS fällt. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann beispielsweise aus der Ausgabe von Geschwindigkeitssensoren im Fahrzeug bestimmt werden. In einigen Beispielen kann die Verzögerung oder die Rate der Fahrzeuggeschwindigkeitsabnahme bei 504 geprüft werden. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über dem Schwellenwert Thr_VS liegt, endet das Verfahren.
Wenn jedoch die Fahrzeuggeschwindigkeit unter dem Schwellenwert liegt, geht das Verfahren 500 zu 506 über, wo eine zukünftige Fahrbedingung vorhergesagt werden kann. So kann eine zukünftige Fahrbedingung durch Bestimmen von zunächst einer gegenwärtigen Fahrbedingung bei 508 vorhergesagt werden. Die gegenwärtige Fahrbedingung kann beispielsweise eine gegenwärtige Position des Fahrzeugs umfassen. Die gegenwärtige Position kann beispielsweise aus von dem GPS empfangenen Daten bestimmt werden. Zusätzlich und/oder alternativ dazu kann die gegenwärtige Fahrbedingung Bestimmen einer gegenwärtigen Katalysatortemperatur umfassen. So kann die gegenwärtige Katalysatortemperatur aus der Ausgabe von einem oder mehreren Temperatursensoren des Katalysators bestimmt werden. In einigen Beispielen kann die gegenwärtige Katalysatortemperatur aus der Abgastemperatur abgeleitet werden. Hier bezieht sich der Katalysator auf einen oder mehrere Katalysatoren und auch eine oder mehrere Emissionsspeichervorrichtungen in dem Auslasssystem von Diesel-, Benzin-, Hybridfahrzeugen und dergleichen.
Als nächstes umfasst das Verfahren 500 bei 510 Empfangen von Daten von einer Cloud. So kann die Cloud Echtzeit-Verkehrs- und Straßenbedingungsdaten mit Fahrzeugen, die in einem V2V-Netzwerk verbunden sind, teilen. Hier können die Clouddaten eine durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit von Fahrzeugen innerhalb des Fahrzeugnetzwerks umfassen. Weiterhin können bei 512 Navigationsdaten abgerufen werden. So können die Navigationsdaten ein Ziel umfassen, das beispielsweise basierend auf einer Fahrhistorie abgeleitet wird. Navigationsdaten können zusätzlich und/oder alternativ dazu eine bevorzugte Route umfassen, die weiterhin aus der Fahrhistorie abgeleitet wird. So kann die zukünftige Fahrbedingung basierend auf der gegenwärtigen Fahrbedingung, Clouddaten und Navigationsdaten, die allesamt gleichzeitig oder der Reihe nach empfangen werden können, vorhergesagt werden. Wenn die durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit der Fahrzeuge in dem Netzwerk für eine gewisse Zeitdauer unter einer Schwellengeschwindigkeit liegt, kann vorhergesagt werden, dass die zukünftige Fahrbedingung eine längere Leerlaufbedingung ist.
So kann bzw. können basierend auf einer gegenwärtigen Position und Navigationsdaten ein bevorzugtes Ziel und/oder eine bevorzugte Route bestimmt werden. Weiterhin können die von der Cloud empfangenen Verkehrsdaten Fahrzeuge, die weiter vorne aufgrund eines Unfalls oder einer Baustelle angehalten haben, anzeigen.
Als nächstes umfasst das Verfahren 500 bei 514 Vorhersagen eines Zeitpunkts t1, zu dem die Fahrzeuggeschwindigkeit (VS – Vehicle Speed) über den Schwellenwert Thr_VS steigen wird. Anders ausgedrückt kann der Zeitpunkt t1 der Zeitpunkt sein, zu dem die längere Leerlaufbedingung gemäß der Vorhersage möglicherweise endet. So kann es basierend auf der Kommunikation innerhalb des V2V-Netzwerks beispielsweise möglich sein, zu bestimmen, wann die längere Leerlaufbedingung möglicherweise endet. Beispielsweise kann es durch Kommunikation mit dem V2V-Netzwerk möglich sein, beispielsweise vorherzusagen, wann die längere Leerlaufbedingung möglicherweise endet, und ferner zu bestimmen, wann die Fahrzeuggeschwindigkeit in einer gewissen Zeitspanne, nämlich bei t1, möglicherweise beginnt zuzunehmen.
Dann geht das Verfahren 500 zu 516 über, wo ein Zeitpunkt t2, zu dem die Katalysatortemperatur unter den Schwellenwert Thr (wobei es sich bei Thr um die Anspringtemperatur des Katalysators handelt) fallen wird, vorhergesagt werden kann. So kann die Katalysatortemperatur beginnen abzunehmen, wenn sich das Fahrzeug in der längeren Leerlaufbedingung befindet. Hier kann eine Rate, mit der die Katalysatortemperatur abnimmt, geschätzt werden. Unter Kenntnis der Katalysatoranspringtemperatur kann der Zeitpunkt t2, zu dem die Katalysatortemperatur unter die Anspringtemperatur fallen wird, basierend auf der geschätzten Abnahmerate vorhergesagt werden.
Das Verfahren 500 geht dann zu 518 über, wo geprüft werden kann, ob die vorhergesagte Zeitspanne t1, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über den Schwellenwert steigen wird, größer als die vorhergesagte Zeitspanne t2, wenn die Katalysatortemperatur unter Thr fallen wird, ist. Wenn die Zeitspanne t1 größer als t2 ist, wodurch angegeben wird, dass die Katalysatortemperatur unter den Schwellenwert fallen wird, während sich das Fahrzeug noch in der längeren Leerlaufbedingung befindet, geht das Verfahren 500 zu 522 über, wo Katalysatoraufwärmmaßnahmen vermieden werden können. Somit können die Aufwärmmaßnahmen, wenn Katalysatoraufwärmmaßnahmen durchgeführt werden, während sich das Fahrzeug im längeren Leerlauf befindet, beispielsweise den Katalysator möglicherweise nicht auf die Anspringtemperatur erhöhen. Somit können während solch einer längeren Leerlaufbedingung Katalysatoraufwärmmaßnahmen vermieden werden. Wenn jedoch die Zeitspanne t1 geringer als die Zeitspanne t2 ist, wodurch angegeben wird, dass der längere Leerlauf enden wird, bevor die Katalysatortemperatur unter die Anspringtemperatur fällt, geht das Verfahren 500 zu 520 über, wo die Katalysatoraufwärmmaßnahmen basierend auf der Katalysatortemperatur durchgeführt werden können. Hier können die Katalysatoraufwärmmaßnahmen die Anspringtemperatur möglicherweise erzielen und somit können die Katalysatoraufwärmmaßnahmen durchgeführt werden, und dann endet das Verfahren.
Zurück bei 522, wo die Katalysatoraufwärmmaßnahmen vermieden werden, kann das Verfahren zu 524 übergehen, um zu bestimmen, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit über den Schwellenwert steigt. So kann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über den Schwellenwert steigt, dies angeben, dass die längere Leerlaufbedingung geendet hat. Wenn die längere Leerlaufbedingung geendet hat, geht das Verfahren zu 528 über, wo die Katalysatoraufwärmmaßnahmen durchgeführt werden können, ansonsten geht das Verfahren 500 zu 526 über, wo die Katalysatoraufwärmmaßnahmen weiterhin verzögert werden können. Auf diese Weise kann das Verfahren die Fahrbedingungen durchgängig überwachen und das Durchführen von Katalysatoraufwärmmaßnahmen verzögern, bis bessere Bedingungen angetroffen werden.
Mit Bezug auf 7 zeigt die Darstellung 700 eine beispielhafte Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Katalysatortemperatur. Die Kurve 702 von 7 zeigt die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Kurve 704 zeigt die Katalysatortemperatur während verschiedener Fahrbedingungen. Die horizontale gestrichelte Linie 710 entspricht einer Fahrzeugschwellengeschwindigkeit, und die horizontale gestrichelte Linie 712 entspricht einer Katalysatorschwellentemperatur. Die X-Achse stellt die Zeit da, und die Zeit nimmt von der linken zur rechten Seite der Darstellung zu. Die Y-Achse der oberen Darstellung stellt die Fahrzeuggeschwindigkeit dar und ist am unteren Teil des Diagramms am geringsten und nimmt zum oberen Teil des Diagramms hin zu. Gleichermaßen stellt die Y-Achse der unteren Darstellung Temperatur dar und ist am unteren Teil des Diagramms am geringsten und nimmt zum oberen Teil des Diagramms hin zu.
Zum Zeitpunkt t0 liegt die Fahrzeuggeschwindigkeit (702) über der Schwellengeschwindigkeit (710), und die Katalysatortemperatur (704) ist höher als die Schwellentemperatur (712). Die Schwellentemperatur kann eine Anspringtemperatur des Katalysators sein. Da die Katalysatortemperatur höher als die Anspringtemperatur ist, werden Katalysatorerwärmungsmaßnahmen möglicherweise nicht initiiert.
Die Zeitspanne zwischen t1 und t5 stellt eine erste Fahrbedingung dar. Zwischen dem Zeitpunkt t1 und t2 gibt es eine Abnahme der Fahrzeuggeschwindigkeit (702), und während dieses Zeitabschnitts fällt die Fahrzeuggeschwindigkeit unter den Schwellenwert (710). Zum Zeitpunkt t1, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit beginnt unter die Schwellengeschwindigkeit zu fallen, kann ein zukünftiger Zeitpunkt t'4, zu dem die Fahrzeuggeschwindigkeit über den Schwellenwert 710 steigen wird, vorhergesagt werden. Wie zuvor erläutert wurde, kann der vorhergesagte Zeitpunkt t'4 basierend auf einer vorhergesagten zukünftigen Fahrbedingung geschätzt werden. So kann die zukünftige Fahrbedingung basierend auf einer gegenwärtigen Fahrbedingung und/oder Navigationsdaten und/oder Clouddaten und/oder Fahrhistorie vorhergesagt werden. Weiterhin kann ein Zeitpunkt t2, zu dem die Katalysatortemperatur unter den Schwellenwert 712 fallen wird, basierend auf einer Rate der Fahrzeuggeschwindigkeitsabnahme und einer Rate der Auslasstemperaturabnahme vorhergesagt werden. So kann der erste vorhergesagte Zeitabschnitt oder die erste vorhergesagte Zeitdauer T1 für das Steigen der Fahrzeuggeschwindigkeit über den Schwellenwert gleich (t'4–t1) sein, und der zweite vorhergesagte Zeitabschnitt oder die zweite vorhergesagte Zeitdauer T2 für das Fallen der Katalysatortemperatur unter die Schwellentemperatur kann gleich (t2–t1) sein.
Als ein Beispiel kann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit eines Zielfahrzeugs zu einem Zeitpunkt t1 unter den Schwellenwert fällt, eine gegenwärtige Position des Zielfahrzeugs bestimmt werden. Die gegenwärtige Position kann basierend auf einem Signal von dem GPS bestimmt werden. Weiterhin kann eine zukünftige Fahrbedingung vorhergesagt werden. Basierend auf den Navigationsdaten und/oder der Fahrhistorie kann eine bevorzugte Route bestimmt werden. Entlang der bevorzugten Route kann beispielsweise eine V2V-Kommunikation mit einer Schwellenanzahl an Fahrzeugen innerhalb eines Schwellenabstands zu dem Zielfahrzeug hergestellt werden. Beispielsweise kann eine Durchschnittsgeschwindigkeit von Fahrzeugen in dem Fahrzeugnetzwerk von der Cloud empfangen werden. Darauf basierend, dass die durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Schwellenwert liegt, kann bestimmt werden, dass die Fahrzeuge in dem Fahrzeugnetzwerk weiter vorne angehalten haben. Dann können Echtzeit-Verkehrsdaten von der Cloud empfangen werden. Beispielsweise können die Verkehrsdaten angeben, dass aufgrund eines Unfalls entlang der Route weiter vorne Fahrzeuge angehalten haben. Basierend auf den Echtzeit-Verkehrsupdates wird der Zeitpunkt, zu dem sich die Fahrzeuge im Netzwerk in Bewegung setzen werden, geschätzt und weiterhin kann die Zeitdauer T1, in der die Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs über den Schwellenwert steigen wird, vorhergesagt werden. Wenn T1 länger als ein Schwellenwert ist, kann beispielsweise bestimmt werden, dass sich das Fahrzeug in der längeren Leerlaufbedingung befindet.
Wenn sich das Zielfahrzeug in der längeren Leerlaufbedingung befindet, können die Auslasstemperaturen beginnen abzunehmen und ferner kann auch die Katalysatortemperatur beginnen abzunehmen. Basierend auf einer Abnahmerate der Katalysatortemperatur (die durch die Steigung der Kurve 704 gegeben wird) kann bestimmt werden, dass die Katalysatortemperatur zu einem Zeitpunkt t2 unter den Schwellenwert fallen wird. Weiterhin kann die Zeitdauer T2, in der die Katalysatortemperatur unter den Schwellenwert 712 fallen wird, vorhergesagt werden. Hier kann der Schwellenwert die Anspringtemperatur des Katalysators umfassen und T2 kann gleich (t2–t1) sein.
So können, wenn die Katalysatortemperatur unter den Schwellenwert fällt, Katalysatoraufwärm- oder -erwärmungsmaßnahmen bei t3 empfohlen werden. Die gestrichelte Kurve 706 zeigt den vorhergesagten Anstieg der Katalysatortemperatur, wenn die empfohlenen Katalysatorerwärmungsmaßnahmen durchgeführt werden. Da jedoch T1 größer als T2 ist, werden die Erwärmungsmaßnahmen zum Zeitpunkt t3 nicht wie empfohlen initiiert. Dies liegt daran, dass die Katalysatorerwärmungsmaßnahmen während der längeren Leerlaufbedingung möglicherweise nicht gestatten, dass, selbst mit den eingreifenden Antriebsstrangerwärmungsmaßnahmen, genügend Wärme zum Anspringen der aktiven Auslasskomponenten zu dem Auslasssystem gelangt. So ist jegliche ergriffene Maßnahme zum Aufwärmen des Auslasses vergeblich, da sie nicht die gewünschte Emissionsreduzierung erreichen kann, wodurch impliziert wird, dass die Kraftstoffökonomie reduziert ist und der Fahrer ohne Nettoeffekt beeinträchtigt werden kann. Somit können die Katalysatorerwärmungsmaßnahmen bei t3 vermieden werden, und es kann gestattet werden, dass die Katalysatortemperatur fällt (704).
Zum Zeitpunkt t4 beginnt die Zielfahrzeuggeschwindigkeit zu steigen (Darstellung 702). Beispielsweise kann der Unfall geräumt worden sein und dadurch beginnen die Fahrzeuge entlang der Route möglicherweise, sich in Bewegung zu setzen. Zum Zeitpunkt t4 kann die Katalysatortemperatur, wenn die Katalysatorerwärmungsmaßnahmen initiiert werden, beginnen zu steigen (wie durch die gestrichelte Kurve 708 gezeigt wird). Jedoch kann basierend auf Clouddaten und Navigationsdaten bestimmt werden, dass das Zielfahrzeug eine kurze Fahrt vor sich hat, nach der eine weitere längere Leerlaufbedingung zu einem Zeitpunkt t5 eintreten kann. Beispielsweise können die Navigationsdaten angeben, dass das Ziel des Zielfahrzeugs nach einer kurzen Strecke zum Zeitpunkt t5 erreicht sein wird. In einem anderen Beispiel können die Echtzeit-Verkehrsdaten und die V-2V-Kommunikation ferner einen weiteren längeren Leerlauf, der zum Zeitpunkt t5 beginnt, voraussagen. Sowohl in dem Beispiel mit einer kurzen Strecke zum Ziel als auch in dem Beispiel mit einer weiteren vorhergesagten längeren Leerlaufbedingung werden die zum Zeitpunkt t4 initiierten Katalysatorerwärmungsmaßnahmen den Katalysator nicht auf die Schwellentemperatur erwärmen können. Dies wird durch die gestrichelte Kurve 708 gezeigt, wobei die Katalysatortemperatur nicht den Schwellenwert vor dem Zeitpunkt t5 erreicht und somit können die Katalysatoraufwärmmaßnahmen weiter verzögert werden, bis bessere Fahrbedingungen vorhergesagt werden.
Auf diese Weise kann es basierend auf Kommunikation mit der Cloud und weiterhin mit Fahrzeugen in einem Netzwerk von Fahrzeugen möglich sein, die Katalysatorerwärmungsmaßnahmen einzustellen und die Maßnahmen lediglich dann durchzuführen, wenn beispielsweise die Möglichkeit besteht, dass der Katalysator Anspringtemperaturen innerhalb des Fahrzyklus erreicht.
Eine weitere beispielhafte Fahrbedingung wird zwischen einem Zeitpunkt t6 und t7 gezeigt. Zum Zeitpunkt t7 fällt die Fahrzeuggeschwindigkeit (702), und während dieses Zeitabschnitts fällt die Fahrzeuggeschwindigkeit unter den Schwellenwert (710). Zum Zeitpunkt t7, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit beginnt, unter die Schwellengeschwindigkeit zu fallen, kann ein zukünftiger Zeitpunkt t'9, zu dem die Fahrzeuggeschwindigkeit über den Schwellenwert 710 steigen wird, vorhergesagt werden. Wie zuvor erläutert wurde, kann der vorhergesagte Zeitpunkt t'9 basierend auf einer vorhergesagten zukünftigen Fahrbedingung geschätzt werden. So kann die zukünftige Fahrbedingung basierend auf einer gegenwärtigen Fahrbedingung und/oder Navigationsdaten und/oder Clouddaten und/oder einer Fahrhistorie vorhergesagt werden. Weiterhin kann basierend auf einer Rate der Fahrzeuggeschwindigkeitsabnahme und einer Rate der Auslasstemperaturabnahme ein Zeitpunkt t8, zu dem die Katalysatortemperatur unter den Schwellenwert 712 fallen wird, vorhergesagt werden. So kann der erste vorhergesagte Zeitabschnitt oder die erste Dauer T1 für das Steigen der Fahrzeuggeschwindigkeit über den Schwellenwert gleich (t'9–t7) sein, und der zweite vorhergesagte Zeitabschnitt oder die zweite vorhergesagte Zeitdauer T2 für das Fallen der Katalysatortemperatur unter die Schwellentemperatur kann gleich (t7–t6) sein.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit eines Zielfahrzeugs zum Zeitpunkt t7 unter den Schwellenwert fällt, kann eine gegenwärtige Position des Zielfahrzeugs bestimmt werden. Die gegenwärtige Position kann basierend auf einem Signal von dem GPS bestimmt werden. Ferner kann eine zukünftige Fahrbedingung vorhergesagt werden. Basierend auf den Navigationsdaten und/oder einer Fahrhistorie kann eine bevorzugte Route bestimmt werden. Entlang der bevorzugten Route kann beispielsweise eine V2V-Kommunikation mit einer Schwellenanzahl an Fahrzeugen innerhalb eines Schwellenabstands zum Zielfahrzeug hergestellt werden. Beispielsweise kann eine Durchschnittsgeschwindigkeit von Fahrzeugen in dem Fahrzeugnetzwerk von der Cloud empfangen werden. Darauf basierend, dass die durchschnittliche Fahrgeschwindigkeit unter einem Schwellenwert liegt, kann bestimmt werden, dass die Fahrzeuge in dem Fahrzeugnetzwerk weiter vorne angehalten haben können. Dann können Echtzeit-Verkehrsdaten von der Cloud empfangen werden. Beispielsweise können die Verkehrsdaten angeben, dass es aufgrund einer Baustelle entlang der Route weiter vorne stockenden Verkehr gibt. Basierend auf den Echtzeit-Verkehrsupdates wird der Zeitpunkt, zu dem sich die Fahrzeuge im Netzwerk mit Schwellengeschwindigkeiten bewegen werden, geschätzt und weiterhin kann die Zeitdauer T1, in der die Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs über den Schwellenwert steigen wird, vorhergesagt werden. Jedoch kann T1 unter dem Schwellenwert liegen, und es kann beispielsweise bestimmt werden, dass sich das Fahrzeug nicht in einer längeren Leerlaufbedingung befindet, sondern sich durch stockenden Verkehr bewegt.
Wenn sich das Zielfahrzeug in zähflüssigem, stockenden Verkehr befindet, können die Auslasstemperaturen beginnen abzunehmen und ferner kann die Katalysatortemperatur auch beginnen abzunehmen. Basierend auf einer Rate der Katalysatortemperaturabnahme (die durch die Steigung der Kurve 704 gegeben wird) kann bestimmt werden, dass die Katalysatortemperatur zum Zeitpunkt t7 unter den Schwellenwert fallen wird. Weiterhin kann die Zeitdauer T2 (t7–t6), in der die Katalysatortemperatur unter den Schwellenwert 712 fallen wird, vorhergesagt werden. Hier kann der Schwellenwert die Anspringtemperatur des Katalysators umfassen.
So können, wenn die Katalysatortemperatur unter den Schwellenwert fällt, Katalysatoraufwärm- oder -erwärmungsmaßnahmen bei t8 empfohlen werden. In einigen Beispielen können die Katalysatorerwärmungsmaßnahmen bei t7 empfohlen werden. Die gestrichelte Kurve 714 zeigt den vorhergesagten Anstieg der Katalysatortemperatur, wenn die empfohlenen Katalysatorerwärmungsmaßnahmen durchgeführt werden. Obgleich T1 größer als T2 ist, liegt T1 jedoch trotzdem unter dem Schwellenwert, was nämlich der längeren Leerlaufbedingung entsprechen kann, werden die Erwärmungsmaßnahmen zum Zeitpunkt t8 wie empfohlen initiiert. Dies liegt daran, dass die Katalysatorerwärmungsmaßnahmen während der Bedingung stockenden Verkehrs möglicherweise gestatten, dass genügend Wärme zum Anspringen der aktiven Auslasskomponenten zu dem Auslasssystem gelangt. So ist die ergriffene Maßnahme zum Aufwärmen des Auslasses nicht vergeblich, da sie die gewünschte Emissionsreduzierung erreichen wird. Somit können die Katalysatorerwärmungsmaßnahmen bei t8 durchgeführt werden, und es kann gestattet werden, dass die Katalysatortemperatur steigt (714).
Basierend auf Clouddaten und Navigationsdaten kann bestimmt werden, dass die Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs bei t'9 über den Schwellenwert steigen wird. Beispielsweise können die Navigationsdaten ein Ende der Baustelle und dass Geschwindigkeiten der Fahrzeuge in dem Fahrzeugnetzwerk über den Schwellenwert steigen angeben. Somit kann ein Initiieren der Katalysatorerwärmungsmaßnahmen bei t8 beispielsweise gestatten, dass sich der Katalysator bis zur Katalysatoranspringtemperatur bei t9 aufwärmt.
Auf diese Weise kann es basierend auf Kommunikation mit der Cloud und ferner mit Fahrzeugen in einem Netzwerk von Fahrzeugen möglich sein, die Katalysatorerwärmungsmaßnahmen einzustellen und die Maßnahmen nur durchzuführen, wenn eine Möglichkeit besteht, dass beispielsweise der Katalysator Anspringtemperaturen innerhalb des Fahrzyklus erreicht.
Eine weitere beispielhafte Fahrbedingung wird zwischen einem Zeitpunkt t11 und t14 gezeigt. Zum Zeitpunkt t11 fällt die Fahrzeuggeschwindigkeit (702), und die Fahrzeuggeschwindigkeit fällt zu einem Zeitpunkt t12 unter den Schwellenwert (710). Zum Zeitpunkt t11, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit beginnt, unter die Schwellengeschwindigkeit zu fallen, kann ein zukünftiger Zeitpunkt t'12, zu dem die Fahrzeuggeschwindigkeit über den Schwellenwert 710 steigen wird, vorhergesagt werden. Wie zuvor erläutert wurde, kann der vorhergesagte Zeitpunkt t'12 basierend auf einer vorhergesagten zukünftigen Fahrbedingung geschätzt werden. Wie zuvor beschrieben wurde, kann die zukünftige Fahrbedingung basierend auf einer gegenwärtigen Fahrbedingung und/oder Navigationsdaten und/oder Clouddaten und/oder einer Fahrhistorie vorhergesagt werden. Weiterhin kann basierend auf einer Rate der Fahrzeuggeschwindigkeitsabnahme und einer Rate der Auslasstemperaturabnahme ein Zeitpunkt t12, zu dem die Katalysatortemperatur unter den Schwellenwert 712 fallen wird, vorhergesagt werden. So kann der erste vorhergesagte Zeitabschnitt oder die erste Dauer T1 für das Steigen der Fahrzeuggeschwindigkeit über den Schwellenwert gleich (t'12–t12) sein, und der zweite vorhergesagte Zeitabschnitt oder die zweite vorhergesagte Zeitdauer T2 für das Fallen der Katalysatortemperatur unter die Schwellentemperatur kann gleich (t13–t12) sein.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit eines Zielfahrzeugs zum Zeitpunkt t12 unter den Schwellenwert fällt, kann eine gegenwärtige Position des Zielfahrzeugs bestimmt werden. Die gegenwärtige Position kann basierend auf einem Signal von dem GPS bestimmt werden. Ferner kann eine zukünftige Fahrbedingung vorhergesagt werden. Basierend auf den Navigationsdaten und/oder einer Fahrhistorie kann eine bevorzugte Route bestimmt werden. Entlang der bevorzugten Route kann beispielsweise eine V2V-Kommunikation mit einer Schwellenanzahl an Fahrzeugen innerhalb eines Schwellenabstands zum Zielfahrzeug hergestellt werden. Beispielsweise kann eine Durchschnittsgeschwindigkeit von Fahrzeugen in dem Fahrzeugnetzwerk von der Cloud empfangen werden. Darauf basierend, dass die durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Schwellenwert liegt, kann bestimmt werden, dass die Fahrzeuge in dem Fahrzeugnetzwerk möglicherweise mit geringeren Geschwindigkeiten fahren, wofür beispielsweise basierend auf Echtzeit-Verkehrsdaten vorhergesagt werden kann, dass es lediglich eine kurze Dauer anhält. Basierend auf den Echtzeit-Verkehrsupdates wird der Zeitpunkt, zu dem sich die Fahrzeuge im Netzwerk bei Schwellengeschwindigkeiten bewegen werden, geschätzt und weiterhin kann die Zeitdauer T1, in der die Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs über den Schwellenwert steigen wird, vorhergesagt werden. Jedoch kann T1 beispielsweise unter der Schwellenzeitdauer für die längere Leerlaufbedingung liegen, und es kann bestimmt werden, dass sich das Fahrzeug nicht in einer längeren Leerlaufbedingung befindet, sondern sich durch stockenden Verkehr bewegt.
Wenn sich das Zielfahrzeug in zähflüssigem, stockenden Verkehr befindet, können die Auslasstemperaturen beginnen abzunehmen und ferner kann die Katalysatortemperatur auch beginnen abzunehmen. Basierend auf einer Rate der Katalysatortemperaturabnahme (die durch die Steigung der Kurve 704 gegeben wird) kann bestimmt werden, dass die Katalysatortemperatur zum Zeitpunkt t12 unter den Schwellenwert fallen wird. Weiterhin kann die Zeitdauer T2 (t13–t12), in der die Katalysatortemperatur unter den Schwellenwert 712 fallen wird, vorhergesagt werden. Hier kann der Schwellenwert die Anspringtemperatur des Katalysators umfassen.
So können, wenn die Katalysatortemperatur unter den Schwellenwert fällt, Katalysatoraufwärm- oder -erwärmungsmaßnahmen bei t8 empfohlen werden. In einigen Beispielen können die Katalysatorerwärmungsmaßnahmen bei t7 empfohlen werden. Da T2 länger als T1 ist, können Katalysatormaßnahmen durchgeführt werden. Somit können die Katalysatorerwärmungsmaßnahmen bei t'12 durchgeführt werden und es kann gestattet werden, dass die Katalysatortemperatur steigt (714).
Auf diese Weise kann es basierend auf Kommunikation mit der Cloud und ferner mit Fahrzeugen in einem Netzwerk von Fahrzeugen möglich sein, die Katalysatorerwärmungsmaßnahmen einzustellen und die Maßnahmen beispielsweise durchzuführen, wenn eine Möglichkeit besteht, dass der Katalysator Anspringtemperaturen innerhalb des Fahrzyklus erreicht.
Somit umfasst ein beispielhaftes Verfahren für ein Fahrzeug als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit unter eine Schwellengeschwindigkeit fällt, Vermeiden von Auslassaufwärmmaßnahmen, wenn eine erste vorhergesagte Zeitspanne zum Steigen der Fahrzeuggeschwindigkeit über die Schwellengeschwindigkeit länger als eine zweite geschätzte Zeitspanne zum Fallen einer Katalysatortemperatur unter eine Schwellentemperatur und/oder eine Schwellenzeitdauer ist, und Durchführen der Auslassaufwärmmaßnahmen, wenn die erste Zeitspanne kürzer als die zweite Zeitspanne ist. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Verfahren ferner Bestimmen der ersten vorhergesagten Zeitspanne basierend auf einer gegenwärtigen Fahrbedingung und einer vorhergesagten zukünftigen Fahrbedingung umfassen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Verfahren Bestimmen der gegenwärtigen Fahrbedingung und der vorhergesagten zukünftigen Fahrbedingung basierend auf aus einer Cloud abgerufenen Daten umfassen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Verfahren Bestimmen der ersten vorhergesagten Zeitspanne basierend auf Navigationsdaten und/oder Verkehrsdaten umfassen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Schwellentemperatur eine Anspringtemperatur eines Katalysators umfassen und die Schwellenzeitdauer kann ein Ausmaß einer längeren Leerlauffahrbedingung umfassen.
Mit Bezug auf 6 wird ein beispielhaftes Verfahren 600 zum Starten einer Katalysatorerwärmung basierend auf einer von einem Fahrer des Hybridelektrofahrzeugs empfangenen Zieleingabe und vorhergesagten Starts/Stopps des Fahrzeugs gezeigt. Insbesondere umfasst das Verfahren 600 Starten einer Katalysatorerwärmung, wenn die vorhergesagten Starts/Stopps unter einer Schwellenanzahl liegen, und ansonsten Nichtstarten der Katalysatorerwärmung.
Das Verfahren 600 beginnt bei 602, wo bestimmt wird, ob ein Fahrerziel empfangen wird. In einigen Beispielen kann das Empfangen eines Fahrerziels beispielsweise umfassen, dass ein Fahrer ein Ziel in ein GPS eingibt. In einigen anderen Beispielen kann das Fahrerziel basierend auf einer Fahrhistorie abgeleitet werden. Wenn kein Fahrerziel empfangen wird, endet das Verfahren.
Wenn bei 602 ein Fahrerziel empfangen wird, geht das Verfahren zu 604 über, wo eine Anzahl an Start/Stopp-Zyklen des Fahrzeugs vorhergesagt werden kann. Bei Hybridelektrofahrzeugen kann die Kraftmaschine während eines Start/Stopp-Zyklus des Fahrzeugs automatisch abgeschaltet und neu gestartet werden, um die Zeit, die die Kraftmaschine im Leerlauf verbringt, zu reduzieren, wodurch der Kraftstoffverbrauch und die Emissionen reduziert werden. Das Vorhersagen der Anzahl an Start/Stopp-Zyklen des Fahrzeugs kann auf einer bei 606 geschätzten gegenwärtigen Fahrbedingung basieren und ferner auf einer bei 608 vorhergesagten zukünftigen Fahrbedingung basieren. So umfasst das Schätzen einer gegenwärtigen Fahrbedingung Schätzen einer gegenwärtigen Fahrzeugposition und/oder einer gegenwärtigen Geschwindigkeit und/oder dergleichen. Das Vorhersagen der zukünftigen Fahrbedingung kann ferner Empfangen von Navigations- und Clouddaten bei 614 und Vorhersagen der zukünftigen Fahrbedingung basierend auf den empfangenen Daten umfassen. Beispielsweise können die Navigationsdaten eine Route umfassen, die basierend auf der bei 602 empfangenen Zieleingabe erzeugt wird. Von der Cloud empfangene Daten können Echtzeit-Verkehrs- und Straßenbedingungen umfassen und ferner Daten (wie z. B. durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit von Fahrzeugen in dem Netzwerk) umfassen, die zwischen Fahrzeugen, die in einem V2V-Netzwerk verbunden sind, gesendet bzw. empfangen werden. Hier können aus der Cloud abgerufene Daten einen Ausblick auf bevorstehende Verkehrsbedingungen, Straßenarten, Unfälle entlang der Route, ungewollt oder gewollt angehaltene Fahrzeuge, Anzahl an Verkehrsampeln und dergleichen geben.
Als nächstes geht das Verfahren zu 618 über, wo bestimmt wird, ob die vorhergesagte Anzahl an Start/Stopp-Zyklen des Fahrzeugs über einer Schwellenanzahl liegt. Falls „JA” geht das Verfahren 600 zu 624 über, wo die Katalysatorerwärmung möglicherweise nicht gestartet wird, wenn beispielsweise die Katalysatortemperatur unter der Anspringtemperatur liegt. Hier kann das Nichtstarten der Katalysatorerwärmung Nichtstarten der Kraftmaschine bei Neustart bei 626 umfassen, und das Verfahren endet.
Wenn jedoch die vorhergesagte Anzahl an Start/Stopp-Zyklen des Fahrzeugs unter dem Schwellenwert liegt, geht das Verfahren 600 zu 620 über, wo die Katalysatorerwärmung möglicherweise gestartet wird, wenn beispielsweise die Katalysatortemperatur unter die Anspringtemperatur fällt. Hier kann Starten der Katalysatorerwärmung Starten der Kraftmaschine bei Neustart bei 626 umfassen, und das Verfahren endet.
Beispielsweise kann die Steuerung 12 die Menge an elektrischer Energie, die in der Energiespeichervorrichtung gespeichert wird, was als der Ladezustand (SOC) bezeichnet werden kann, identifizieren und/oder steuern. Mit Bezug auf 8 zeigt die Darstellung 800 eine beispielhafte Beziehung zwischen einem Ladezustand (SOC) einer Energiespeichervorrichtung in einem Hybridelektrofahrzeug, einer Brennkraftmaschine in dem Hybridelektrofahrzeug und einer Katalysatortemperatur. Die Kurve 802 von 8 zeigt den SOC, die Kurve 804 zeigt das EIN- und AUS-Schalten der Kraftmaschine, und die Kurve 806 zeigt die Katalysatortemperatur des Katalysators in dem Auslasssystem der Kraftmaschine. Die horizontale gestrichelte Linie 808 entspricht einer Schwellenladung und die horizontale gestrichelte Linie 810 entspricht einer Katalysatorschwellentemperatur. Die X-Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken zur rechten Seite der Darstellung zu. Die Y-Achse der oberen Darstellung stellt die Ladungsmenge dar und ist am unteren Teil des Diagramms am geringsten und nimmt zum oberen Teil der Darstellung hin zu. Gleichermaßen stellt die Y-Achse der unteren Darstellung die Temperatur dar und ist am unteren Teil des Diagramms am geringsten und nimmt zum oberen Teil der Darstellung hin zu.
Zum Zeitpunkt t0 kann die Kraftmaschine des HEV beispielsweise AUS sein (804) und die Katalysatortemperatur (806) kann über einem Schwellenwert (810) liegen. Hier kann das HEV in einem Ladungsverbrauchsmodus betrieben werden. Während des Ladungsverbrauchsmodus kann der HEV-Betrieb von der Energie oder dem SOC des Batteriesatzes abhängig sein. Als ein Beispiel kann das HEV beim Start im Ladungsverbrauchsmodus betrieben werden und in den Ladungserhaltungsmodus wechseln, nachdem die Batterie ihren SOC-Mindestschwellenwert erreicht hat.
Zum Zeitpunkt t1 kann beispielsweise eine Zieleingabe von einem Fahrer des HEV empfangen werden. Wie zuvor erläutert wurde, kann das Empfangen einer Zieleingabe beispielsweise umfassen, dass der Fahrer ein Ziel in ein GPS eingibt. In einigen Beispielen kann das Ziel basierend auf einer Fahrhistorie abgeleitet werden.
Basierend auf dem zum Zeitpunkt t1 empfangenen Ziel kann eine Anzahl an Starts/Stopps vorhergesagt werden. Somit kann zwischen t1 und t2 die Anzahl an Starts/Stopps vorhergesagt werden. Zur Vorhersage der Anzahl an Starts/Stopps kann jedoch eine gegenwärtige Fahrbedingung bestimmt werden. Die gegenwärtige Fahrbedingung kann beispielsweise eine gegenwärtige Position des Fahrzeugs gemäß einer Bestimmung basierend auf einem Signal von einem GPS umfassen. Weiterhin kann basierend auf dem Ziel eine zukünftige Fahrbedingung vorhergesagt werden. Das Vorhersagen der zukünftigen Fahrbedingung kann Erzeugen einer bevorzugten Route umfassen. Innerhalb der bevorzugten Route kann ein Netzwerk an Fahrzeugen ausgewählt werden und eine externe Kommunikation kann zwischen den Fahrzeugen in dem Netzwerk und einer Cloud erzeugt werden. Beispielsweise kann das Netzwerk eine Flotte von Fahrzeugen umfassen, die sich beispielsweise in einem Schwellenabstand vor dem Zielfahrzeug befinden. Weiterhin können Echtzeit-Verkehrs- und Straßenbedingungen aus der Cloud abgerufen werden. Basierend auf sowohl der gegenwärtigen Fahrbedingung als auch den zukünftigen Fahrbedingungen kann die Anzahl von Starts/Stopps des Fahrzeugs vorhergesagt werden.
Bei einem beispielhaften Szenario kann bei t1 bestimmt werden, dass sich das Fahrzeug auf einer vollen Straßenstrecke mit einer über dem Schwellenwert liegenden Anzahl an Verkehrsampeln befindet. Weiterhin kann basierend auf der Tageszeit bestimmt werden, dass die Verkehrsampeln länger eingeschaltet bleiben können. Somit kann vorhergesagt werden, dass das Fahrzeug zwischen dem Zeitpunkt t1 und t2 eine über einem Schwellenwert liegende Anzahl an Starts/Stopps erfahren wird.
Zum Zeitpunkt t1 liegt die Katalysatortemperatur (806) unter dem Schwellenwert (810). In einem Beispiel kann der Schwellenwert die Anspringtemperatur des Katalysators umfassen. Jedoch werden Katalysatoraufwärmmaßnahmen möglicherweise verzögert, da die vorhergesagte Anzahl an Starts/Stopps über der Schwellenanzahl liegt. Darüber hinaus kann die Kraftmaschine, da der SOC über der Schwellenladung (808) liegt, zwischen t1 und t2 weiterhin AUS bleiben. Somit wird gestattet, dass die Katalysatortemperatur unter den Schwellenwert fällt und die Kraftmaschine wird möglicherweise nicht zur Erwärmung des Katalysators auf Anspringtemperaturen EIN-geschaltet.
Eine weitere beispielhafte Fahrbedingung wird zwischen t3 und t7 gezeigt. Zum Zeitpunkt t3 kann beispielsweise eine Zieleingabe von einem Fahrer des HEV empfangen werden. Wie zuvor erläutert wurde, kann das Empfangen einer Zieleingabe beispielsweise umfassen, dass der Fahrer ein Ziel in ein GPS eingibt. In einigen Beispielen kann das Ziel basierend auf einer Fahrhistorie abgeleitet werden.
Weiterhin können zum Zeitpunkt t1 eine gegenwärtige Fahrbedingung und eine zukünftige Fahrbedingung bestimmt werden. Die zukünftige Fahrbedingung gemäß der Bestimmung durch Erzeugung von Kommunikation mit einem Netzwerk von Fahrzeugen und einer Cloud kann eine steile Bergauffahrt für eine lange Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt t4 und t6 vorhersagen. Bei t4 fällt die Katalysatortemperatur unter die Schwellentemperatur. Jedoch ist der SOC (802) zwischen t4 und t5 höher als die Schwellenladung (808), und somit kann die Kraftmaschine zwischen t4 und t5 weiterhin AUS bleiben, und es wird gestattet, dass die Katalysatortemperatur sinkt.
Zum Zeitpunkt t5 kann der SOC eine Schwellenladung erreichen. Wenn die Kraftmaschine nicht EIN-geschaltet ist, kann der SOC weiter fallen, wie durch die gestrichelte Kurve 812 gezeigt wird. Um zu vermeiden, dass der SOC unter den Schwellenwert fällt, kann die Kraftmaschine bei t5 EIN-geschaltet werden und bleibt für die Zeitspanne zwischen t5 und t7 EIN-geschaltet. Hier wird das EIN-Schalten der Kraftmaschine die Katalysatortemperatur erhöhen, und die Katalysatortemperatur kann über den Schwellenwert steigen. Die Kraftmaschine kann bei t7 AUS-geschaltet werden, wenn beispielsweise sowohl der SOC über der Schwellenladung liegt als auch die Katalysatortemperatur über der Anspringtemperatur liegt.
Somit umfasst ein beispielhaftes Verfahren für ein Hybridfahrzeug als Reaktion auf den Empfang eines Ziels Vorhersagen einer Anzahl an Start/Stopp-Zyklen auf einer Route des Fahrzeugs, Nichtstarten der Kraftmaschine bei Neustart, wenn die Katalysatortemperatur unter der Anspringtemperatur liegt, wenn die Anzahl an Start/Stopp-Zyklen über einer Schwellenanzahl liegt, und Starten der Kraftmaschine bei Neustart, wenn die Katalysatortemperatur unter der Anspringtemperatur liegt, wenn die Anzahl an Start/Stopp-Zyklen unter der Schwellenanzahl liegt. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Verfahren ferner Vorhersagen einer Zeitdauer zwischen den Start/Stopp-Zyklen des Fahrzeugs und Nichtstarten der Kraftmaschine bei Neustart, wenn die Katalysatortemperatur unter der Anspringtemperatur liegt, wenn die Zeitdauer unter einer Schwellenzeitdauer liegt, umfassen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Verfahren ferner Starten der Kraftmaschine bei Neustart, wenn die Katalysatortemperatur unter der Anspringtemperatur liegt, wenn die Zeitdauer über der Schwellenzeitdauer liegt, umfassen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Verfahren ferner Vorhersagen der Zeitdauer zwischen den Start/Stopp-Zyklen des Fahrzeugs und der Anzahl an Start/Stopp-Zyklen basierend auf einer gegenwärtigen Position des Fahrzeugs und Navigationsdaten und ferner basierend auf Clouddaten von einem V2V-Netzwerk umfassen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Verfahren ferner Einstellen des Startens der Kraftmaschine basierend auf einem Ladezustand einer Batterie des Fahrzeugs umfassen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Start/Stopp-Zyklus ein einziges Fahrzeug-an und Kraftmaschine-läuft und ein Fahrzeug-aus mit Kraftmaschine-läuft unter einem Schwellenwert umfassen.
Auf diese Weise können durch Antizipieren von Fahrbedingungen, bei denen der Auslass möglicherweise nicht auf Betriebstemperatur aufgewärmt wird, eingreifende Katalysatoraufwärmmaßnahmen verzögert oder gestoppt werden, bis bessere Fahrbedingungen eintreten. Somit kann das Fahrerlebnis für den Fahrer verbessert werden und weiterhin können Erwärmungskosten reduziert werden. Die technische Wirkung der Verzögerung der Katalysatoraufwärmmaßnahmen basierend auf den vorhergesagten Fahrbedingungen besteht darin, dass eine optimale Strategie gestaltet werden kann, bei der die Kraftstoffkosten des Erwärmens und die Auswirkung auf den Fahrer gegenüber einer Verzögerung einer Katalysatorerwärmung, bis bessere Bedingungen vorliegen, durchgängig überprüft werden.
Die oben beschriebenen Systeme und Verfahren stellen auch ein Verfahren bereit, wobei das Verfahren Einstellen von Katalysatorerwärmungsmaßnahmen als Reaktion auf eine erwartete Abnahme der Temperatur eines Katalysators eines Fahrzeugs unter einen Schwellenwert und eine geschätzte Zeitdauer davon basierend auf fahrzeugexterner Kommunikation umfasst, umfassend: Verzögern der Maßnahmen basierend auf der Bestimmung, dass die Maßnahmen nicht den Schwellenwert innerhalb der Zeitdauer erzielen können, und Aktivieren der Maßnahmen basierend auf der Bestimmung, dass die Maßnahmen den Schwellenwert innerhalb der Zeitdauer erzielen können. In einem ersten Beispiel des Verfahrens kann das Verfahren zusätzlich oder alternativ dazu Schätzen der Dauer basierend auf sowohl einer gegenwärtigen Fahrzeugbedingung als auch einer zukünftigen Fahrbedingung, wobei die zukünftige Fahrbedingung basierend auf der Kommunikation bestimmt wird, umfassen. Ein zweites Beispiel des Verfahrens umfasst optional das erste Beispiel und umfasst ferner Bestimmen der gegenwärtigen Fahrzeugbedingung basierend auf aus einer Navigationsdatenbank des Fahrzeugs abgerufenen Daten und einer Fahrhistorie. Ein drittes Beispiel des Verfahrens umfasst optional eines oder mehrere des ersten und des zweiten Beispiels und umfasst ferner, dass die Kommunikation innerhalb eines Fahrzeugnetzwerks weitergeleitete Informationen und aus einer Cloud abgerufene Informationen umfasst. Ein viertes Beispiel des Verfahrens umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels und umfasst ferner, dass das Fahrzeugnetzwerk ein oder mehrere Fahrzeuge umfasst, die sich vor dem Fahrzeug fortbewegen, und sich in einem Schwellenabstand zu dem Fahrzeug befinden. Ein fünftes Beispiel des Verfahrens umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels und umfasst ferner, dass die Informationen die Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder eine Durchschnittsgeschwindigkeit der Fahrzeuge innerhalb des Fahrzeugnetzwerks umfassen. Ein sechstes Beispiel des Verfahrens umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels und umfasst ferner, dass die Informationen ferner Verkehrsdaten und/oder Navigationsdaten und/oder die Fahrhistorie umfassen. Ein siebtes Beispiel des Verfahrens umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis sechsten Beispiels und umfasst ferner, dass der Schwellenwert die Katalysatoranspringtemperatur umfasst.
Die oben beschriebenen Systeme und Verfahren stellen auch ein Verfahren bereit, wobei das Verfahren als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit unter eine Schwellengeschwindigkeit fällt, Vermeiden von Auslassaufwärmmaßnahmen, wenn eine erste vorhergesagte Zeitspanne für das Steigen der Fahrzeuggeschwindigkeit über die Schwellengeschwindigkeit länger als eine zweite geschätzte Zeitspanne für das Fallen einer Katalysatortemperatur unter eine Schwellentemperatur und/oder eine Schwellenzeitdauer ist, und Durchführen der Auslassaufwärmmaßnahmen wenn die erste Zeitspanne kürzer als die zweite Zeitspanne ist, umfasst. In einem ersten Beispiel des Verfahrens kann das Verfahren zusätzlich oder alternativ dazu Bestimmen der ersten vorhergesagten Zeitspanne basierend auf einer gegenwärtigen Fahrbedingung und einer vorhergesagten zukünftigen Fahrbedingung umfassen. Ein zweites Beispiel des Verfahrens umfasst optional das erste Beispiel und umfasst ferner Bestimmen der gegenwärtigen Fahrbedingung und der vorhergesagten zukünftigen Fahrbedingung basierend auf aus einer Cloud abgerufenen Daten. Ein drittes Beispiel des Verfahrens umfasst optional eines oder mehrere des ersten und des zweiten Beispiels und umfasst ferner, dass das Bestimmen der ersten vorhergesagten Zeitspanne auf Navigationsdaten und/oder Verkehrsdaten basiert. Ein viertes Beispiel des Verfahrens umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels und umfasst ferner, dass die Schwellentemperatur eine Anspringtemperatur eines Katalysators umfasst. Ein fünftes Beispiel des Verfahrens umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels und umfasst ferner, dass die Schwellenzeitdauer ein Ausmaß einer längeren Leerlauffahrbedingung umfasst.
Die oben beschriebenen Systeme und Verfahren stellen auch ein System für ein Hybridfahrzeug bereit, wobei das System eine Kraftmaschine, die mit einer Abgasnachbehandlung gekoppelt ist, eine Energiespeichervorrichtung, die zum Speichern von Energie konfiguriert ist, und eine Steuerung, die ein computerlesbares Speichermedium umfasst, das Anweisungen umfasst, die dahingehend ausgeführt werden, als Reaktion auf den Empfang eines Ziels eine Anzahl an Start/Stopp-Zyklen auf einer Route des Fahrzeugs vorherzusagen, die Kraftmaschine bei Neustart nicht zu starten, wenn die Katalysatortemperatur unter der Anspringtemperatur liegt, wenn die Anzahl an Start/Stopp-Zyklen über einer Schwellenanzahl liegt, und die Kraftmaschine bei Neustart zu starten, wenn die Katalysatortemperatur unter der Anspringtemperatur liegt, wenn die Anzahl an Start/Stopp-Zyklen unter der Schwellenanzahl liegt, umfasst. In einem ersten Beispiel des Systems kann das System zusätzlich oder alternativ dazu ein Navigationssystem umfassen, das mit einem Netzwerk von Fahrzeugen und einer Cloud in Verbindung steht, und wobei die Anweisungen ferner dahingehend ausgeführt werden, eine Zeitdauer zwischen den Start/Stopp-Zyklen des Fahrzeugs basierend auf von dem Navigationssystem empfangenen Daten vorherzusagen und die Kraftmaschine bei Neustart nicht zu starten, wenn die Katalysatortemperatur unter der Anspringtemperatur liegt, wenn die Zeitdauer unter einer Schwellenzeitdauer liegt. Ein zweites Beispiel des Systems umfasst optional das erste Beispiel und ferner, dass die Anweisungen ferner dahingehend ausgeführt werden, die Kraftmaschine bei Neustart zu starten, wenn die Katalysatortemperatur unter der Anspringtemperatur liegt, wenn die Zeitdauer über der Schwellenzeitdauer liegt. Ein drittes Beispiel des Systems umfasst optional eines oder mehrere des ersten und des zweiten Beispiels und umfasst ferner, dass die Anweisungen ferner dahingehend ausgeführt werden, die Zeitdauer zwischen Start/Stopp-Zyklen des Fahrzeugs und die Anzahl an Start/Stopp-Zyklen basierend auf einer gegenwärtigen Position des Fahrzeugs und Navigationsdaten und weiterhin basierend auf Clouddaten von dem Netzwerk von Fahrzeugen vorherzusagen. Ein viertes Beispiel des Systems umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels und umfasst ferner, dass die Anweisungen ferner dahingehend ausgeführt werden, das Starten der Kraftmaschine basierend auf einem Ladezustand der Energiespeichervorrichtung des Fahrzeugs einzustellen. Ein fünftes Beispiel des Systems umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels und umfasst ferner, dass der Start/Stopp-Zyklus ein einziges Fahrzeug-an und Kraftmaschine-läuft und ein Fahrzeug-aus mit Kraftmaschine-läuft unter dem Schwellenwert umfasst.
Es ist zu beachten, dass hier enthaltene beispielhafte Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nicht flüchtigem Speicher gespeichert werden und können durch das Steuersystem, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und anderer Motorhardware umfasst, ausgeführt werden. Die hier beschriebenen bestimmten Routinen können eine oder mehrere einer Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie zum Beispiel ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Somit können verschiedene dargestellte Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwingend erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der beispielhaften Ausführungsformen, die hier beschrieben werden, zu erreichen, sondern ist zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen. Eine oder mehrere der dargestellten Handlungen, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der verwendeten bestimmten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Des Weiteren können die beschriebenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen einen in den nicht flüchtigen Speicher des rechnerlesbaren Speichermediums im Motorsteuersystem zu programmierenden Code graphisch darstellen, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Kraftmaschinenhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung umfasst, durchgeführt werden.
Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinne auszulegen sind, da zahlreiche Varianten möglich sind. Die oben genannte Technologie kann zum Beispiel auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart werden, ein.
Die folgenden Ansprüche zeigen insbesondere gewisse Kombinationen und Unterkombinationen auf, die als neu und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf ”ein” Element oder ”ein erstes” Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sollten als den Einschluss von einem oder mehreren solchen Elementen umfassend verstanden werden, wobei sie zwei oder mehr solche Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage von neuen Ansprüchen in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden, ob ihr Schutzbereich weiter, enger, gleich oder anders in Bezug auf die ursprünglichen Ansprüche ist, auch als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
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

WO 2011077125 A1 [0004]

Claims

Verfahren, das Folgendes umfasst: Einstellen von Katalysatorerwärmungsmaßnahmen als Reaktion auf ein erwartetes Sinken der Temperatur eines Katalysators eines Fahrzeugs unter einen Schwellenwert und eine geschätzte Dauer davon basierend auf fahrzeugexterner Kommunikation, umfassend: Verzögern der Maßnahmen basierend auf der Bestimmung, dass die Maßnahmen den Schwellenwert innerhalb der Dauer nicht erzielen können; und Aktivieren der Maßnahmen basierend auf der Bestimmung, dass die Maßnahmen den Schwellenwert innerhalb der Dauer erzielen können.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Schätzen der Dauer basierend auf sowohl einer gegenwärtigen Fahrzeugbedingung als auch einer zukünftigen Fahrbedingung, wobei die zukünftige Fahrbedingung basierend auf der Kommunikation bestimmt wird, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, das Bestimmen der gegenwärtigen Fahrzeugbedingung basierend auf Daten, die aus einer Navigationsdatenbank des Fahrzeugs abgerufen werden, und einer Fahrhistorie umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Kommunikation innerhalb eines Fahrzeugnetzwerks weitergeleitete Informationen und aus einer Cloud abgerufene Informationen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Fahrzeugnetzwerk ein oder mehrere Fahrzeuge, die vor dem Fahrzeug fahren und sich innerhalb eines Schwellenabstands zu dem Fahrzeug befinden, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Informationen die Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder eine Durchschnittsgeschwindigkeit von Fahrzeugen innerhalb des Fahrzeugnetzwerks umfassen.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Informationen ferner Verkehrsdaten und/oder die Navigationsdaten und/oder die Fahrhistorie umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–7, wobei der Schwellenwert die Katalysatoranspringtemperatur umfasst.
Verfahren für ein Fahrzeug, das Folgendes umfasst: als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit unter eine Schwellengeschwindigkeit fällt, Vermeiden von Auslassaufwärmmaßnahmen, wenn eine erste vorhergesagte Zeitspanne zum Steigen der Fahrzeuggeschwindigkeit über die Schwellengeschwindigkeit länger als eine zweite geschätzte Zeitspanne zum Fallen einer Katalysatortemperatur unter eine Schwellentemperatur und/oder eine Schwellenzeitdauer ist; und Durchführen der Auslassaufwärmmaßnahmen, wenn die erste Zeitspanne kürzer als die zweite Zeitspanne ist.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner Bestimmen der ersten vorhergesagten Zeitspanne basierend auf einer gegenwärtigen Fahrbedingung und einer vorhergesagten zukünftigen Fahrbedingung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, das ferner Bestimmen der gegenwärtigen Fahrbedingung und der vorhergesagten zukünftigen Fahrbedingung basierend auf aus einer Cloud abgerufenen Daten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, das ferner Bestimmen der ersten vorhergesagten Zeitspanne basierend auf Navigationsdaten und/oder Verkehrsdaten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Schwellentemperatur eine Anspringtemperatur eines Katalysators umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9–13, wobei die Schwellenzeitdauer ein Ausmaß einer längeren Leerlauffahrbedingung umfasst.
System für ein Hybridfahrzeug, wobei das System Folgendes umfasst: eine Kraftmaschine, die mit einer Abgasnachbehandlung gekoppelt ist; eine Energiespeichervorrichtung, die zum Speichern von Energie konfiguriert ist; und eine Steuerung, die ein computerlesbares Speichermedium umfasst, das Anweisungen umfasst, die dahingehend ausgeführt werden können: als Reaktion auf den Empfang eines Ziels eine Anzahl an Start/Stopp-Zyklen auf einer Route des Fahrzeugs vorherzusagen; die Kraftmaschine bei Neustart nicht zu starten, wenn die Katalysatortemperatur unter der Anspringtemperatur liegt, wenn die Anzahl an Start/Stopp-Zyklen über einer Schwellenanzahl liegt; und die Kraftmaschine bei Neustart zu starten, wenn die Katalysatortemperatur unter der Anspringtemperatur liegt, wenn die Anzahl an Start/Stopp-Zyklen unter der Schwellenanzahl liegt.
System nach Anspruch 15, das ferner ein Navigationssystem umfasst, das mit einem Netzwerk von Fahrzeugen und einer Cloud in Verbindung steht, und wobei die Anweisungen ferner dahingehend ausgeführt werden, eine Zeitdauer zwischen den Start/Stopp-Zyklen des Fahrzeugs basierend auf von dem Navigationssystem empfangenen Daten vorherzusagen und die Kraftmaschine bei Neustart nicht zu starten, wenn die Katalysatortemperatur unter der Anspringtemperatur liegt, wenn die Zeitdauer unter einer Schwellenzeitdauer liegt.
System nach Anspruch 16, wobei die Anweisungen ferner dahingehend ausgeführt werden, die Kraftmaschine bei Neustart zu starten, wenn die Katalysatortemperatur unter der Anspringtemperatur liegt, wenn die Zeitdauer über der Schwellenzeitdauer liegt.
System nach Anspruch 16, wobei die Anweisungen ferner dahingehend ausgeführt werden, die Zeitdauer zwischen Start/Stopp-Zyklen des Fahrzeugs und die Anzahl an Start/Stopp-Zyklen basierend auf einer gegenwärtigen Position des Fahrzeugs und Navigationsdaten und weiterhin basierend auf Clouddaten von dem Netzwerk von Fahrzeugen vorherzusagen.
System nach Anspruch 15, wobei die Anweisungen ferner dahingehend ausgeführt werden, das Starten der Kraftmaschine basierend auf einem Ladezustand der Energiespeichervorrichtung des Fahrzeugs einzustellen.
System nach Anspruch 16, wobei der Start/Stopp-Zyklus ein einziges Fahrzeug-an und Kraftmaschine-läuft und ein Fahrzeug-aus mit Kraftmaschine-läuft unter dem Schwellenwert umfasst.