DE102016205468A1

DE102016205468A1 - Verfahren zum emissionsoptimalen Betreiben einer Antriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE102016205468A1
Application number: DE102016205468.6A
Authority: DE
Inventors: Bastian Volpert
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-04-01
Filing date: 2016-04-01
Publication date: 2017-10-05

Abstract

Verfahren zum emissionsoptimalen Betreiben einer Antriebsvorrichtung (1), wobei ein Antriebselement (2) eine Lastpunktverschiebung (3) erfährt, wodurch wenigstens ein Emissionsparameter optimiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastpunktverschiebung (3) des Antriebselements (2) durch Anpassung der Schaltstrategie eines Getriebes (4) der Antriebsvorrichtung (1) erfolgt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum emissionsoptimalen Betreiben einer Antriebsvorrichtung, sowie darüber hinaus eine solche Antriebsvorrichtung. Dabei werden sowohl das Verfahren, als auch die Antriebsvorrichtung selbst insbesondere in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor (Otto-Motor, Diesel-Motor) verwendet. In bevorzugter Weise, jedoch nicht ausschließlich, sind hierunter Arbeitsmaschinen zu fassen.
Bei Arbeitsmaschinen handelt es sich dabei insbesondere um Maschinen, die nach ihrer Bauart und ihren besonderen, mit dem Fahrzeug fest verbundenen Einrichtungen, zur Verrichtung von Arbeiten, jedoch nicht zur Beförderung von Personen oder Gütern bestimmt und geeignet sind. Beispielsweise sind hierunter land- oder forstwirtschaftliche Maschinen oder auch Baumaschinen zu verstehen. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, sind im Zusammenhang mit Baumaschinen Radlader, Mobilbagger oder auch Muldenkipper (beispielsweise sogenannte Dumper) zu nennen.
Aus der DE102009027641A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs sowie einer Antriebseinrichtung bekannt, das während einer Phase des Aufheizens eines Abgaskatalysators einer Brennkraftmaschine eben diese auf einer konstanten Last betrieben wird, bis eine Konvertierungstemperatur des Katalysators erreicht ist. Während der Phase des Aufheizens des Katalysators weicht der tatsächliche Betriebspunkt der Brennkraftmaschine von dem Betriebspunkt in einem Normalbetrieb der Brennkraftmaschine ab. Das Aufheizen des Katalysators erfolgt somit unter Verwendung einer Lastpunktverschiebung der Brennkraftmaschine.
Aus dem Stand der Technik ist somit bekannt, eine Lastpunktverschiebung vorzunehmen, um ein schnellstmögliches Aufheizen eines Abgaskatalysators zu erreichen. Die in dem Stand der Technik offenbarte Lehre bezieht sich insbesondere auf eine Warmlaufphase einer Antriebseinrichtung eines Hybridfahrzeugs vor Fahrtbeginn oder unmittelbar nach Fahrtbeginn. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nun darin zu sehen, ein Verfahren zum emissionsoptimalen Betreiben einer Antriebsvorrichtung bereitzustellen, insbesondere über einen gesamten Fahrzyklus.
Die Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gelöst, wobei ein emissionsoptimaler Betrieb einer Antriebsvorrichtung durch eine Lastpunktverschiebung eines Antriebselements erfolgt. Durch die genannte Lastpunktverschiebung wird wenigstens ein Emissionsparameter optimiert. Unter einem Antriebselement ist dabei insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine zu verstehen.
Unter einem emissionsoptimalen Betrieb ist weiter eine Anpassung beziehungsweise Beeinflussung der Emissionen des Antriebselements an eine Vorgabe zu verstehen. Dabei kann die Vorgabe aus einem manuell gewählten Parameter oder einer Umsetzung einer gesetzlichen Vorgabe oder der Ausführung eines gewählten Fahrprofils bestehen. Der manuell vorgewählte Parameter kann beispielsweise durch einen Bediener durch einen Fahrwunsch vorgegeben werden. Die Umsetzung von gesetzlichen Vorgaben ist beispielsweise in Form von hinterlegten Kennfeldern abgebildet. Ein Fahrprofil kann beispielsweise beschreiben, hinsichtlich welcher Leistungsparameter (Drehmoment, Emissionen, Verbrauch etc.) eine Optimierung erfolgt. Darüber hinaus kann ein Fahrprofil auch topografische Gegebenheiten oder Witterungsbedingungen berücksichtigen. Insbesondere kann über ein Fahrprofil abgebildet werden, ob und zu welchem Zeitpunkt Steigungen oder Gefälle durchfahren werden.
Unter einer Lastpunktverschiebung ist nachfolgend eine Veränderung, insbesondere eine Optimierung, von Lastparametern des Antriebselements zu verstehen. Insbesondere kann hierunter eine Optimierung des Wirkungsgrads, der Emissionen (beispielsweise Lärm, Abgas), der Leistung (zum Beispiel maximale Leistungsausbeute) und/oder des Verbrauchs (minimaler Treibstoffverbrauch) verstanden werden. Verallgemeinert beschreibt die Lastpunktverschiebung somit eine Abweichung von einer Kennfeldvorgabe zum Betreiben des Antriebselements aufgrund äußerer Einflüsse.
Die äußeren Einflüsse können dabei wie oben beschrieben aus einer Vorgabe bestehen. Bei einer Lastpunktverschiebung werden durch die Optimierung eines Parameters häufig weitere Parameter beeinflusst. Bei einer Lastpunktverschiebung entlang einer sogenannten Leistungshyperbel in Abhängigkeit von Drehmoment und Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine hat beispielsweise zur Folge, dass bei einer Erhöhung der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine das Drehmoment sinkt und gleichzeitig eine Reduzierung der Stickoxidemissionen erfolgt. Eine Leistungshyperbel beschreibt dabei eine Linie konstanter Leistung der Verbrennungskraftmaschine in einem Kennfeld. Exemplarisch ist hier die gerade genannte Variante unter Berücksichtigung von Drehzahl, Drehmoment und Stickoxidemissionen zu nennen. Unter den Emissionsparametern sind exemplarisch, aber nicht ausschließlich, Abgasbestandteile (zum Beispiel der Anteil von Stickoxiden, die Partikelanzahl, der Anteil an Kohlenwasserstoffen) zu verstehen. Aber auch Vibrations- oder Schallemissionen sind unter Emissionsparametern zu verstehen. Eine Optimierung beschreibt dabei wie oben beschrieben eine Verschiebung eines Ist-Wertes hin zu einem anderen Soll-Wert, insbesondere in einem Kennfeld.
Erfindungsgemäß erfolgt die Lastpunktverschiebung des Antriebselements durch eine Anpassung einer Schaltstrategie eines Getriebes der Antriebsvorrichtung. Dabei ist in einer Schaltstrategie eines Getriebes beispielsweise abgebildet, zu welchem Zeitpunkt beziehungsweise unter Berücksichtigung welcher Parameter (topografische Gegebenheiten, Fahranforderung, Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine) ein Schaltvorgang des Getriebes vorgenommen wird. Insbesondere ist hierunter eine Vorgabe zu verstehen, zu welchem Zeitpunkt ein Hochschalten in einen höheren Gang, ein Herunterschalten in einen niedrigeren Gang oder eine Verhinderung einer Schaltung erfolgt. Bei dem Getriebe kann es sich um ein manuelles Handschaltgetriebe, ein automatisiertes Lastschaltgetriebe oder ein Doppelkupplungsgetriebe handeln. Aber auch Stufenlosgetriebe (sogenannte CVT-Getriebe) sind hierunter zu fassen, da hier eine Erhöhung, eine Verringerung oder eine Beibehaltung des vorliegenden Übersetzungsverhältnisses unter einer Schaltstrategie zu verstehen sind.
In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung erfolgt die Anpassung der Schaltstrategie durch eine Vorselektion eines Bedieners. Unter dem Bediener ist insbesondere der Fahrer einer Arbeitsmaschine zu verstehen. Darüber hinaus ist jedoch auch vorstellbar, dass bei Vorliegen einer entsprechenden Schnittstelle, eine Vorgabe über eine Fernwartung eingespielt wird. Die Vorselektion einer Schaltstrategie kann beispielsweise aus einer gewünschten Vorgabe des Bedieners bestehen. Vorstellbar ist beispielsweise, dass bei einem Betrieb nahe eines Wohngebiets eine minimale Geräusch-Partikel- und/oder Stickoxidemission als Vorgabe eingestellt wird. Weiter kann die Vorselektion eines Bedieners darin bestehen, dass diese als Reaktion auf eine Systemmeldung der Antriebsvorrichtung beziehungsweise der Arbeitsmaschine vorgenommen wird. Beispielsweise kann eine Systemmeldung darin bestehen, dass ein Hinweis auf eine bevorstehende Wartungsmaßnahme ergeht. In ähnlicher Weise kann durch die Vorselektion des Bedieners beispielsweise ein verbrauchsoptimaler Betrieb vorgegeben werden, beispielsweise wenn absehbar ist, dass der vorliegende Treibstoffvorrat für den geplanten Betrieb/Einsatz unter Beibehaltung der vorliegenden Schaltstrategie nicht ausreichend ist. Gleiches gilt beispielsweise für eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung, bei welcher ein Vorrat eines erforderlichen Additivs (zum Beispiel Adblue) nahezu aufgebraucht ist.
Alternativ oder ergänzend dazu kann eine Anpassung der Schaltstrategie bei Erreichen eines kritischen Wertes eines oder mehrerer Emissionsparameter erfolgen. Unter einem kritischen Wert ist dabei insbesondere ein Grenzwert zu verstehen, bei dessen Erreichen Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Beispielsweise ist hierunter eine gesetzliche Vorgabe für einzelne Bestandteile der Abgase zu verstehen. Alternativ dazu können auch geringere Grenzwerte als die gesetzlichen Grenzwerte als kritischer Wert hinterlegt sein.
Alternativ oder ergänzend zu der zuvor beschriebenen Anpassung der Schaltstrategie kann bevorzugt eine prädiktive Anpassung der Schaltstrategie, insbesondere unter Berücksichtigung eines Fahr- und/oder Arbeitsprofils, erfolgen. Unter einer prädiktiven Anpassung der Schaltstrategie ist dabei zu verstehen, dass anhand von bekannten Parametern der zu bewältigenden Fahrstrecke vorausschauend eine Anpassung der Schaltstrategie erfolgt. Dabei kann das jeweilige Fahrprofil, insbesondere durch eine Aufzeichnung eines wiederkehrenden und wenigstens zuvor einmalig bewältigten Fahrwegs bekannt sein. Dies ist insbesondere dann gut realisierbar, wenn die Arbeitsmaschine sich in immer wieder dem gleichen Areal bewegt, beispielsweise in einer Mine, innerhalb einer Baustelle oder innerhalb einer landwirtschaftlichen Nutzfläche. Auch ist es denkbar anhand von GPS-Daten oder mittels einer sonstigen Fahrwegvorgabe Parameter bereitzustellen, anhand derer vorausschauend, das heißt prädiktiv, eine Anpassung der Schaltstrategie vorgenommen wird. Insbesondere könnte dies derart ausgestaltet sein, dass beispielsweise ein Hochschalten in eine höhere Gangstufe verhindert wird, wenn anhand eines bekannten Fahrprofils die Kenntnis darüber vorliegt, dass kurze Zeit später eine Steigung zu bewältigen ist, was eine erneute Rückschaltung in eine niedrigere Gangstufe zur Folge hätte. Somit kann eine mehrfache Schaltung vermieden werden. In ähnlicher Weise ist unter einem Arbeitsprofil insbesondere zu verstehen, dass sich gewisse Abläufe wiederkehrend wiederholen (beispieslweise das Einfahren in ein Haufwerk, das Betätigen einer Arbeitshydraulik, ein Reversiervorgang einer Fahrtrichtung und/oder ein Abladen einer Förderlast).
Besonders bevorzugt erfolgt die Lastpunktverschiebung des Antriebselements entlang einer Leistungshyperbel. Die bedeutet insbesondere, dass eine Lastpunktverschiebung unter Beibehaltung der spezifischen Leistung und unter Änderung von Drehzahl und Drehmoment des Antriebselements erfolgt.
In einer weiteren Form der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Lastpunktverschiebung durch Anpassung der Schaltstrategie in Kombination mit einem Wechsel der Leistungshyperbel. Dies hat zur Folge, dass die Schaltstrategie zu einer Lastpunktverschiebung unabhängig von einem Verlauf einer oder mehrerer Leistungshyperbeln erfolgt. Alternativ ist auch denkbar, dass eine Lastpunktverschiebung derart erfolgt, dass zunächst eine Anpassung oder Änderung einer Leistungshyperbel erfolgt und anschließend eine Lastpunktverschiebung entlang der neuen Leistungshyperbel vorgenommen wird.
In Weiterbildung der oben genannten erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann durch das Optimieren eines oder mehrerer Emissionsparameter ein Zeitpunkt für eine Durchführung eines Regenerationszyklus einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung variiert werden. Unter Abgasnachbehandlungsvorrichtungen sind insbesondere Katalysatoren und/oder Partikelfilter zur Abgasnachbehandlung von Abgasen einer Verbrennungsmaschine zu verstehen. Die Durchführung eines solchen Regenerationszyklus beschreibt einen Vorgang, bei welchem beispielsweise ein entsprechender Speicher gereinigt beziehungsweise entleert wird. Dies kann beispielsweise durch Hinzugabe eines Additivs, das Erhöhen der Temperatur der Abgase der Verbrennungskraftmaschine oder durch gezieltes Einspritzen von Kraftstoff (insbesondere durch Beimischung in die Abgase) erreicht werden. Je nach Betriebszustand ist innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls oder nach Erreichen einer bestimmten Laufleistung ein solcher Regenerationszyklus vorgesehen. Einerseits kann somit erfindungsgemäß durch die Lastpunktverschiebung eine Reduzierung oder eine Vermeidung eines oder mehrerer Emissionsparameter erreicht werden, um diese Regeneration zeitlich hinauszuzögern. Dies kann beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn aufgrund von äußeren Bedingungen oder Fahranforderung ein Regenerationszyklus zum aktuellen Zeitpunkt unrentabel wäre. Bei Kenntnis eines wiederkehrenden Fahrprofils kann darüber hinaus ein Zeitpunkt eines optimalen Regenerationszyklus bestimmt werden, beispielsweise dadurch optimiert, dass dieser möglichst kurz ausgeführt werden kann. Genauso kann ein Regenerationszyklus auch vorgezogen werden, insbesondere wenn absehbar ist, dass aufgrund eines wiederkehrenden Fahrprofils ein planmäßiger Regenerationszyklus nicht durchgeführt werden kann. Auch kann durch eine manuelle Vorgabe durch eine Anpassung der Schaltstrategie der Zeitpunkt für die Durchführung eines Regenerationszyklus variiert werden.
In vorteilhaften Weiterbildungen kann in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Abgasnachbehandlungsvorrichtung durch die Anpassung der Schaltstrategie ein Wert eines oder mehrerer Emissionsparameter zumindest temporär reduziert oder vermieden werden. Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn ein Additiv-Vorrat (Adblue) nahezu oder vollständig aufgebraucht ist und keine Möglichkeit zum Wiederauffüllen besteht. So kann durch das temporäre Reduzieren oder Vermeiden eines Emissionsparameters der Betrieb der Antriebsvorrichtung aufrecht erhalten werden. Gleiches gilt beispielsweise wenn ein Partikelfilter vollständig gefüllt ist und aufgrund von äußeren Einflüssen ein Freibrennen nicht durchgeführt werden kann. Weiter wäre beispielsweise ein verbrauchsoptimaler Betrieb aufgrund eines niedrigen Kraftstoffvorrats zu nennen, wenn ohne Anpassung der Schaltstrategie ein höherer oder zu hoher Kraftstoffverbrauch zu erwarten wäre, wodurch ein ungeplantes Liegenbleiben/Stillstand des Fahrzeugs beziehungsweise ein vorzeitiger Tankstopp zu befürchten wäre. Sobald entsprechende Maßnahmen durchgeführt wurden (Nachfüllen von Additiv oder Kraftstoff) kann ein Regenerationszyklus durchgeführt werden und anschließend erfolgt wieder eine Lastpunktverschiebung hin zu einem auf das Gesamtsystem der Antriebsvorrichtung bezogenen optimierten Lastpunkt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Antriebsvorrichtung vorgeschlagen, die ein Antriebselement, ein Getriebe und ein Steuergerät umfasst, welches dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Besonders vorteilhaft handelt es sich bei dem Steuergerät um das Getriebesteuergerät. Es ist jedoch auch denkbar, das Verfahren über ein separates Steuergerät oder auch integriert in einem Motorsteuergerät auszuführen.
In vorteilhafter Weise ist der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung darüber hinaus eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung zugeordnet. Dabei ist das Steuergerät der Antriebsvorrichtung neben dem Antriebselement auch mit dem Getriebe und der Abgasnachbehandlungsvorrichtung signalübertragend verbunden. Hierdurch können Parameter ausgelesen werden, welche als Eingangsgröße für eine Lastpunktverschiebung mittels einer Anpassung der Schaltstrategie des Getriebes ermittelt und verarbeitet werden.
Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung eignet sich zur Verwendung in einem Fahrzeug. In besonderer Weise dabei für die Verwendung in einer Arbeitsmaschine.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
1: In einer schematischen Darstellung eine Lastpunktverschiebung in Abhängigkeit von Drehzahl und Drehmoment unter Berücksichtigung von Bereichen mit konstantem Kraftstoffverbrauch;
2: In einer schematischen Darstellung eine Lastpunktverschiebung in Abhängigkeit von Drehzahl und Drehmoment unter Berücksichtigung von Bereichen konstanter Stickoxidemissionen;
3: In einer schematischen Darstellung eine Lastpunktverschiebung in Abhängigkeit von Drehzahl und Drehmoment unter Berücksichtigung von Bereichen konstanter Partikelanzahl;
4: In einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung.
Die in 1 schematisch dargestellte Lastpunktverschiebung 3 des Antriebselements 2 der Antriebsvorrichtung 1 wird anhand eines Diagramms verdeutlicht, wobei auf der Abszisse die Drehzahl n, n_a, n_b und auf der Ordinate das dazugehörige Drehmoment M, M_a, M_b aufgetragen ist. Von der Abszisse, der Ordinate und einer Volllastlinie 14 wird ein Betriebsbereich des Antriebselements 2 begrenzt. Innerhalb dieses Betriebsbereichs sind mittels Strichpunktlinien verschiedene Leistungshyperbeln 5 dargestellt. Das Bezugszeichen 5 verweist in dieser Figur exemplarisch auf eine Leistungshyperbel 5. Die übrigen Strichpunktlinien stellen weitere Leistungshyperbeln 5 dar. Mittels gepunkteter Linien werden darüber hinaus Bereiche konstanten Verbrauchs 8 begrenzt. In gleicher Weise wie bei den Leistungshyperbeln 5 verweist vorliegend das Bezugszeichen 8 auf einen Bereich konstanten Verbrauchs. Darüber hinaus ist ein Bereich des verbrauchsoptimalen Betriebs 11 dargestellt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt nun eine Lastpunktverschiebung 3, welche mittels eines Pfeils dargestellt ist, beginnend an dem Lastpunkt A hin zu dem Lastpunkt B. Das Antriebselement 2 wird in dem Lastpunkt A mit der Drehzahl n_a und dem Drehmoment M_a betrieben, während das Antriebselement 2 in dem Lastpunkt B mit der Drehzahl n_b und dem Drehmoment M_a betrieben wird. Dabei ist die Drehzahl n_a < n_b und das Drehmoment M_a > M_b. Anders ausgerückt erfährt das Antriebselement 2 durch die Lastpunktverschiebung 3 eine Reduzierung des Drehmoments M bei gleichzeitiger Erhöhung der Drehzahl n. Durch die Lastpunktverschiebung 3 wird das Antriebselement 2 nun in einem Lastpunkt B betrieben, welcher weiter von dem Bereich des verbrauchsoptimalen Betriebs 11 entfernt ist als der vorherige Lastpunkt A. Verallgemeinert lässt sich somit sagen, dass der Kraftstoffverbrauch des Antriebselements 2 zunimmt, je weiter sich der verschobene Lastpunkt B von dem Bereich des verbrauchsoptimalen Betriebs 11 entfernt. Dies ist insbesondere dann der Fall, je näher sich der verschobene Lastpunkt B der Abszisse nähert.
Die Lastpunktverschiebung 3 mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens führt also dazu, dass bei gleicher Leistung, also entlang einer Leistungshyperbel 5, eine Erhöhung der Drehzahl n_b des Antriebselements 2 resultiert. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass ein Schaltvorgang oder mehrere Schaltvorgänge in einen niedrigeren Gang durchgeführt werden. Übertragen auf ein Stufenlosgetriebe würde dies bedeuten, dass das Übersetzungsverhältnis entsprechend vergrößert würde. Bei Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens auf ein Handschaltgetriebe könnte beispielsweise mittels eines Anzeigeelements, beispielsweise eines Displays, eine Schaltaufforderung an den Bediener ergehen, eine entsprechende Schaltung vorzunehmen.
Die in 1 beschriebene Lastpunktverschiebung 3 würde beispielsweise durchgeführt, wenn eine Erhöhung der Abgastemperatur, beispielsweise für das Freibrennen eines Partikelfilters erforderlich ist.
2 zeigt in Analogie zu der in 1 ausgeführten Lastpunktverschiebung 3 eine ebensolche unter Berücksichtigung der Stickoxidemissionen. Dabei sind auf der Abszisse wie in 1 die Drehzahl n und auf der Ordinate das Drehmoment M des Antriebselements 2 aufgetragen. Durch die Abszisse, die Ordinate und die Vollastlinie 14 des Antriebselements 2 wird dessen Betriebsbereich begrenzt. Innerhalb dieses Betriebsbereichs befinden sich, wie bereits in 1, Linien konstanter Leistung, kurz Leistungshyperbeln 5. Weiter sind schematisch Linien konstanter Stickoxidemissionen 9 mittels gepunkteter Linien dargestellt. Darüber hinaus ist ein Bereich des stickoxidoptimalen Betriebs 12 angegeben.
In dem Lastpunkt C wird das Antriebselement 2 mit der Drehzahl n_c und dem Drehmoment M_c betrieben. Die Lastpunktverschiebung 3 hin zu dem Lastpunkt D führt zu einem Betrieb des Antriebselements 2 mit der Drehzahl n_d und dem Drehmoment M_d, wobei die Drehzahl n_d > n_c und das Drehmoment M_c > M_d ist. Des Weiteren liegt der Lastpunkt D im Bereich des stickoxidoptimalen Betriebs 12. Die gepunktet dargestellten Linien konstanter Stickoxide 9 verlaufen annähernd horizontal in Wellenform in einem Bereich zwischen Ordinate und dem Lastpunkt D. Dabei steigt der Wert der Stickoxidemissionen an, je weiter sich die Linie konstanter Stickoxidemissionen 9 von dem Bereich des stickoxidoptimalen Betriebs 12 entfernt, also je näher diese an der Ordinate positioniert sind.
Die in 2 beschriebene Lastpunktverschiebung 3 wird insbesondere dann vorgenommen, wenn ein Stickoxidkatalysator annähernd voll beladen oder beispielsweise ein zur Stickoxidreduzierung erforderliches Additiv nicht in ausreichendem Maße vorhanden ist oder aus anderen Gründen nicht zugeführt werden kann.
3 zeigt in Analogie zu den Darstellungen in 1 und 2 eine Lastpunktverschiebung 3 des Antriebselements 2 in Abhängigkeit der Drehzahl n und des Drehmoments M, allerdings hier unter Berücksichtigung der Partikelanzahl. Von der Volllastlinie 14, der Abszisse und der Ordinate wird erneut der Betriebsbereich des Antriebselements 2 begrenzt. Innerhalb dieses Betriebsbereichs sind erneut Leistungshyperbeln 5, sowie ein Bereich des partikelanzahloptimierten Betriebs 13 des Antriebselements 2. Weiter sind gepunktet dargestellt Linien konstanter Partikelanzahl dargestellt. Dabei steigt die Partikelanzahl entlang der Abszisse beidseitig des Bereichs des partikelanzahloptimierten Betriebs 13 mit zunehmendem Abstand zu diesem Bereich an.
In dem Lastpunkt E wird das Antriebselement 2 mit der Drehzahl n_e und dem Drehmoment M_e betrieben. Die Lastpunktverschiebung 3 zu dem Lastpunkt F bewirkt, dass das Antriebselement mit der Drehzahl n_f und dem Drehmoment M_f betrieben wird. Dabei ist die Drehzahl n_f > n_e und das Drehmoment M_e > M_f. Durch die Lastpunktverschiebung 3 wird das Antriebselement 2 somit nun in dem Lastpunkt F betrieben, welcher eine Reduktion der Partikelanzahl zur Folge hat.
Die erfindungsgemäße Lastpunktverschiebung 3 gemäß der in 3 gezeigten Darstellung würde insbesondere dann durchgeführt, wenn eine geringe Partikelbelastung der Abgase bewirkt werden soll. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn ein Regenerationszyklus einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung 6 nicht durchgeführt werden kann und andernfalls aufgrund der Beladung eines Partikelfilters eine Schädigung droht.
4 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung 1. Dabei umfasst die Antriebsvorrichtung 1 das Antriebselement 2, ein Getriebe 4, ein Steuergerät 7 und eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung 6. Es sind jedoch auch Antriebsvorrichtungen 1 denkbar, welche nicht über eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung 6 verfügen.
Das Antriebselement 2 und die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 6 sind signalübertragend miteinander verbunden, und das Steuergerät 7 ist sowohl mit dem Getriebe 4 als auch mit dem Antriebselement 2 signalübertragend verbunden, was durch die Verbindungslinien dargestellt wird. Darüber hinaus ist auch denkbar, dass das Steuergerät 7 direkt mit der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 6 signalübertragend verbunden ist, was mittels Strichlinie dargestellt ist. Je nach Ausführung kann das Antriebselement 2 ein Motorsteuergerät umfassen. In alternativen Ausführungen kann die Antriebsvorrichtung 1 darüber hinaus auch ein separates Motorsteuergerät aufweisen, welches vorliegend jedoch nicht gezeigt ist.
In einem Fahrbetrieb wird eine Fahranforderung 15 an das Antriebselement 2 beziehungsweise das nicht gezeigte Motorsteuergerät übermittelt. Das Signal der Fahranforderung 5 kann neben einem Fahrwusch auch bereits weitere Parameter, beispielsweise bezüglich der Topografie oder eines Fahrprofils, beinhalten.
Das Steuergerät 7 interagiert nun mit dem Antriebselement 2 beziehungsweise mit dem nicht gezeigten Motorsteuergerät und dem Getriebe 4. Soweit sich aus den bereitgestellten Signalen ergibt, dass eine Optimierung hinsichtlich wenigstens eines Emissionsparameters geboten ist, wird durch das Steuergerät 7 eine Anpassung der Schaltstrategie des Getriebes 4 vorgenommen. Dies führt zu einer Lastpunktverschiebung 3, wie sie in den 1 bis 3 dargestellt ist.
Verallgemeinert ausgedrückt interagiert und kommuniziert das Steuergerät 7 mit dem Antriebselement 2, dem gegebenenfalls separaten Motorsteuergerät und einer möglichen Abgasnachbehandlungsvorrichtung 6. Somit wird eine Lastpunktverschiebung nicht motorisch durch das Antriebselement 2 sondern durch das Steuergerät 7 durch Anpassung einer Schaltstrategie des Getriebes 4 bewirkt.
Es ist denkbar, dass die Drehzahl-/Drehmomentverläufe der in 1 bis 3 gezeigten Darstellungen übereinandergelegt ein mehrdimensionales Kennfeld ergeben. In dem Fall sind die Lastpunkte A, C, E mit den dazugehörenden Drehzahlen n_a, n_c, n_e und Drehmomente M_a, M_c, M_e identisch, sowie die Lastpunkte B, D, F mit deren jeweiligen Drehzahlen n_b = n_d = n_e und Drehmomente M_b = M_d = M_f identisch. Darüber hinaus ist jedoch auch denkbar, dass die verschiedenen Lastpunkte A, C, E beziehungsweise B, D, F eben gerade nicht mit ihren Drehzahlen und Drehmomenten identisch sind. Dementsprechend wären die Darstellungen der 1 bis 3 losgelöst voneinander zu betrachten.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsvorrichtung
2: Antriebselement
3: Lastpunktverschiebung
4: Getriebe
5: Leistungshyperbel
6: Abgasnachbehandlungsvorrichtung
7: Steuergerät
8: Linie konstanten Verbrauchs
9: Linie konstanter Stickoxidemission
10: Linie konstanter Partikelanzahl
11: Bereich verbrauchsoptimalen Betriebs
12: Bereich stickoxidoptimalen Betriebs
13: Bereich partikelanzahloptimalen Betriebs
14: Volllastlinie
15: Fahranforderung
A, B, C, D, E, F: Lastpunkt
n, n_a, n_b, n_c, n_d, n_e, n_f: Drehzahl
M, M_a, M_b, M_c, M_d, M_e, M_f: Drehmoment

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009027641 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum emissionsoptimalen Betreiben einer Antriebsvorrichtung (1), wobei ein Antriebselement (2) eine Lastpunktverschiebung (3) erfährt, wodurch wenigstens ein Emissionsparameter optimiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastpunktverschiebung (3) des Antriebselements (2) durch Anpassung der Schaltstrategie eines Getriebes (4) der Antriebsvorrichtung (1) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Vorselektion eines Bedieners die Anpassung der Schaltstrategie erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Schaltstrategie bei Erreichen eines kritischen Wertes eines oder mehrerer Emissionsparameter erfolgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand eines Fahrprofils eine prädiktive Anpassung der Schaltstrategie erfolgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastpunktverschiebung (3) entlang einer Leistungshyperbel (5) des Antriebselements (2) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastpunktverschiebung (3) durch Anpassung der Schaltstrategie in Kombination mit einem Wechsel der Leistungshyperbel (5) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Optimieren eines oder mehrerer Emissionsparameter ein Zeitpunkt für eine Durchführung eines Regenerationszyklus einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) variiert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einem Betriebszustand einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung 6 eine Anpassung der Schaltstrategie des Getriebes 4 erfolgt, um den Wert eines oder mehrerer Emissionsparameter zumindest temporär zu reduzieren.
Antriebsvorrichtung (1) umfassend ein Antriebselement 2, ein Getriebe (4) und ein Steuergerät (7), welches dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche auszuführen.
Fahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 9.