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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Hybridantriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, die eine Abgas erzeugende Brennkraftmaschine und eine elektrische Maschine aufweist, wobei die Brennkraftmaschine und die elektrische Maschine jeweils alleine oder zumindest zeitweise gemeinsam ein Antriebsdrehmoment bereitstellen, wobei nach einem Starten der Brennkraftmaschine ein von der Brennkraftmaschine bereitgestellter Anteil des Antriebsdrehmoments ausgehend von einem Startdrehmoment bis zu einem Zieldrehmoment mit einem bestimmten Drehmomentgradient erhöht wird, und wobei die Hybridantriebseinrichtung über einen Partikelfilter zum Filtern des Abgases der Brennkraftmaschine verfügt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Hybridantriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
DE 10 2014 109 880 bekannt. Diese betrifft Verfahren und Systeme für die emissionsverträgliche Verwendung von telematischen Eingangsgrößen bei einem Antriebssteuersystem zur Funktionsumsetzung. Diese Systeme und Verfahren werden bereitgestellt, um eine zuverlässige Ausschöpfung von GPS- und Karteninformationen in einem Steuersystem zu ermöglichen, für einen derartigen Gebrauch zum Verbessern der Off-Zyklus Brennstoffökonomie in einem Plug-in-Hybridfahrzeug mit einem Elektromotor und einer Verbrennungskraftmaschine, die unter Verwendung eines globalen Positionsbestimmungssystems bereitgestellt wird. Das System umfasst ein globales Positionsbestimmungssystem, einen Zeitgeber und einen Prozessor, der eine Funktion, die darin ausgeführt wird, enthält, welche die Brennkraftmaschine basierend auf einer GPS-Standortbestimmung und ihrer Genauigkeitsinformation steuert.
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Weiterhin beschreibt die Druckschrift
DE 10 2015 015 794 A1 ein Verfahren zum Aufheizen wenigstens einer in einem Abgastrakt eines eine Brennkraftmaschine umfassenden und mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbaren Kraftfahrzeugs angeordneten Abgasnachbehandlungseinrichtung, wobei während Verbrennungen von Kraftstoff in der Verbrennungskraftmaschine unterbleiben, ein zumindest die Abgasnachbehandlungseinrichtung durchströmender Luftstrom bewirkt wird, welcher mittels wenigstens eines elektrischen Heizelements aufgeheizt wird.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Hybridantriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welches gegenüber anderen Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere eine vor allem während eines Warmlaufes der Brennkraftmaschine anfallende Rußmenge deutlich verringert.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Hybridantriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass der Drehmomentgradient zum Reduzieren einer innermotorischen Rußerzeugung auf einen Gradientengrenzwert begrenzt wird, der in Abhängigkeit von einer eine Temperatur der Brennkraftmaschine beschreibenden Betriebsgröße variabel gewählt wird.
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Die Hybridantriebseinrichtung dient dem Antreiben des Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments. Die Hybridantriebseinrichtung verfügt über die Brennkraftmaschine sowie die elektrische Maschine. Diese sind dazu vorgesehen und ausgebildet, das von den Hybridantriebseinrichtung gelieferte Antriebsdrehmoment wahlweise jeweils alleine oder zumindest zeitweise gemeinsam bereitzustellen. Das bedeutet, dass das Antriebsdrehmoment nur von der Brennkraftmaschine und ohne Verwendung der elektrischen Maschine, nur von der elektrischen Maschine und ohne Verwendung der Brennkraftmaschine oder von der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine gemeinsam bereitgestellt wird.
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Eine hinreichende Versorgung mit elektrischer Energie vorausgesetzt, beispielsweise bei Vorliegen eines hinreichenden Ladestands eines elektrischen Energiespeichers, soll die elektrische Maschine bei geringer Last das Antriebsdrehmoment vorzugsweise alleine, also ohne Verwendung der Brennkraftmaschine, liefern. Erst bei einer höheren Last wird bevorzugt die Brennkraftmaschine zugeschaltet, um das Antriebsdrehmoment alleine oder durch Zusammenwirken mit der elektrischen Maschine bereitzustellen. Hierzu ist es beispielsweise vorgesehen, die Brennkraftmaschine zu starten, falls ein Startschwellenwert durch eine Anforderungsgröße überschritten wird. Umgekehrt kann die Brennkraftmaschine gestoppt werden, wenn ein Stoppschwellenwert durch die Anforderungsgröße unterschritten wird.
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Die Anforderungsgröße ist beispielsweise eine an der Hybridantriebseinrichtung eingestellte Größe, insbesondere eine von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs und/oder einer Fahrassistenzeinrichtung des Kraftfahrzeugs vorgegebene Größe. Die Anforderungsgröße beschreibt vorzugsweise die Last oder die zu erwartende Last. Als Anforderungsgröße wird beispielsweise ein angefordertes Antriebsdrehmoment, eine angeforderte Drehzahl und/oder eine angeforderte Leistung der Hybridantriebseinrichtung verwendet. Beispielsweise wird die Anforderungsgröße von dem Fahrer mittels einer Bedieneinrichtung, vorzugsweise einem Gaspedal, festgelegt. Überschreitet die Anforderungsgröße den Startschwellenwert und ist die Brennkraftmaschine gestoppt, so wird davon ausgegangen, dass die elektrische Maschine das der Anforderungsgröße entsprechende Antriebsdrehmoment nicht alleine bereitstellen kann, sondern dass hierzu die Brennkraftmaschine notwendig ist. Entsprechend wird diese gestartet.
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Umgekehrt wird bei gestarteter beziehungsweise laufender Brennkraftmaschine und dem Unterschreiten des Stoppschwellenwerts durch die Anforderungsgröße davon ausgegangen, dass das der Anforderungsgröße entsprechende Antriebsdrehmoment auch allein mittels der elektrischen Maschine bereitgestellt werden kann, sodass die Brennkraftmaschine hierzu nicht notwendig ist. Diese wird daher gestoppt, um einen möglichst geringen Kraftstoffverbrauch und geringe Emissionswerte der Antriebseinrichtung zu realisieren, zumindest sofern eine hinreichende Versorgung der elektrischen Maschine mit elektrischer Energie gewährleistet ist.
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Der Startschwellenwert und der Stoppschwellenwert können grundsätzlich beliebig gewählt sein. Der Stoppschwellenwert kann dem Startschwellenwert entsprechen oder von diesem verschieden sein. Besonders bevorzugt ist der Stoppschwellenwert kleiner als der Startschwellenwert, sodass ein hystereseartiges Verhalten der Hybridantriebseinrichtung erzielt wird, weil die Brennkraftmaschine bei dem Überschreiten des größeren Startschwellenwerts gestartet und erst bei Unterschreiten des kleineren Stoppschwellenwerts wieder gestoppt wird. Der Stoppschwellenwert kann jedoch auch dem Startschwellenwert entsprechen.
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Unter dem Starten der Brennkraftmaschine ist ein Vorgang zu verstehen, bei welchem die Brennkraftmaschine derart eingestellt wird, dass sie nachfolgend zumindest einen Teil des Antriebsdrehmoments bereitstellen kann beziehungsweise bereitstellt. Hierzu wird die Brennkraftmaschine zunächst auf eine von Null verschiedene Drehzahl gebracht, insbesondere auf eine Drehzahl, welche zumindest einer Mindestdrehzahl und/oder einer Lehrlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine entspricht.
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Die Mindestdrehzahl ist diejenige Drehzahl, ab welcher die Brennkraftmaschine selbsttätig, also ohne einen externen Antrieb beispielsweise durch einen Starter, ihre Drehzahl weiter erhöhen kann. Die Leerlaufdrehzahl ist diejenige Drehzahl, bei welcher die Brennkraftmaschine betrieben wird, wenn sie kein Antriebsmoment bereitstellt, sondern lediglich ihre Drehzahl halten soll. Die Leerlaufdrehzahl ist bevorzugt für eine leisen und/oder vibrationsarmen Lauf der Brennkraftmaschine gewählt.
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Unter dem Stoppen der Brennkraftmaschine ist hingegen eine Reduzierung der Drehzahl der Brennkraftmaschine bis unter die Leerlaufdrehzahl und/oder die Mindestdrehzahl zu verstehen. Besonders bevorzugt wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine bei dem Stoppen bis auf Null verändert, sodass die Brennkraftmaschine nach dem Stoppen tatsächlich steht, also eine Drehzahl auf Null aufweist.
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Die Hybridantriebseinrichtung verfügt über den Partikelfilter, welcher zum Filtern des Abgases der Brennkraftmaschine vorgesehen und ausgebildet ist Besonders bevorzugt wird dem Partikelfilter das gesamte von der Brennkraftmaschine erzeugte Abgas zugeführt. Der Partikelfilter dient dem Ausfiltern von in dem Abgas enthaltenen Partikeln, insbesondere Rußpartikeln. Die Partikel, insbesondere die Rußpartikel, entstehen in der Brennkraftmaschine durch die Verbrennung von Kraftstoff. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine nimmt die Rußbeladung des Partikelfilters der Brennkraftmaschine mit der Zeit zu. Es ist daher notwendig, die in dem Partikelfilter vorliegenden Partikel von Zeit zu Zeit auszutragen. Hierzu erfolgt eine Regeneration des Partikelfilters, während welcher die in den Partikelfilter vorliegenden Partikel verbrannt beziehungsweise oxidiert werden.
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Bei der Regeneration werden die Partikel zumindest teilweise in Asche umgesetzt. Die Asche verbleibt in dem Partikelfilter. Zusätzlich kann Asche in den Partikelfilter eingetragen werden, welche durch eine Verbrennung eines Schmiermittels in der Brennkraftmaschine entsteht. Die Filtrationsleistung des Partikelfilters hängt maßgeblich von seiner Beladung mit Partikeln und/oder Asche ab. Je höher die Beladung ist, also umso mehr Partikel und/oder Asche in dem Partikelfilter vorlegen, umso höher ist die Filtrationsleistung, jedoch auch der Gegendruck beziehungsweise Druckverlust über den Partikelfilter.
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Eine besondere Herausforderung ergibt sich somit insbesondere für neue, insbesondere fabrikneue Partikelfilter, in welchen lediglich eine geringe Menge an Partikeln und/oder Asche vorliegt. Entsprechendes gilt für den Partikelfilter nach dem Regenerieren. Bei geringer Beladung des Partikelfilters mit Partikeln und/oder Asche kann es vorkommen, dass ein Teil der in dem Abgas enthaltenden Partikel nicht ausgefiltert wird, sondern durch den Partikelfilter hindurch gelangt. Dies ist jedoch unerwünscht. Besonders problematisch ist eine solche niedrige Filtrationsleistung während eines Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine, bei dem innermotorisch besonders viele Partikel entstehen. In diesem Warmlaufbetrieb ist die Partikelmission der Hybridantriebseinrichtung insgesamt also besonders hoch.
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Unter dem Warmlaufbetrieb ist ein Betrieb der Brennkraftmaschine zu verstehen, während welchem die Brennkraftmaschine eine Temperatur aufweist, die kleiner ist als ihre Betriebstemperatur. Sobald die Temperatur die Betriebstemperatur erreicht, ist der Warmlaufbetrieb beendet. Beispielsweise schließt sich mit dem Erreichen der Betriebstemperatur ein Normalbetrieb an den Warmlaufbetrieb an, während dem die Temperatur zumindest der Betriebstemperatur entspricht und idealerweise konstant gehalten wird. Als Temperatur wird beispielsweise eine Temperatur eines Zylinderkurbelgehäuses, eines Zylinderkopfs, eines zum Kühlen der Brennkraftmaschine verwendetes Kühlmittels oder eines zum Schmieren der Brennkraftmaschine verwendetes Schmiermittels verwendet.
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Von besonderer Bedeutung ist die beschriebene Thematik für die Hybridantriebseinrichtung, weil dort die Brennkraftmaschine zumindest zeitweise auch während eines Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs, also während sich das Kraftfahrzeug bewegt, stillsteht und das zum Antreiben des Kraftfahrzeugs benötigte Antriebsdrehmoment allein mittels der elektrischen Maschine bereitgestellt wird. Während des Stillstands der Brennkraftmaschine kühlt diese ab, sodass bei einem Start beziehungsweise Wiederstart der Brennkraftmaschine diese erneut eine hohe Partikelemission aufweist, welche sich trotz des Partikelfilters auf die Partikelemissionen der Hybridantriebseinrichtung auswirken.
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Aus diesem Grund ist es nun vorgesehen, den Drehmomentgradient, mit dem der von der Brennkraftmaschine bereitgestellte Anteil des Antriebsdrehmoments erhöht wird, auf den Gradientengrenzwert zu begrenzen. Die Begrenzung mittels des Gradientengrenzwerts erfolgt nach oben, also in Richtung höherer Werte. Der Gradientengrenzwert wird in Abhängigkeit von der die Temperatur der Brennkraftmaschine beschreibende Betriebsgröße variabel gewählt. Nach dem Starten der Brennkraftmaschine soll diese einen bestimmten Anteil des Antriebsdrehmoments beitragen. Entsprechend wird das von der Brennkraftmaschine bereitgestellte Drehmoment, entsprechend ihrem Anteil an dem Antriebsdrehmoment, erhöht, nämlich ausgehend von dem Startdrehmoment bis hin zu dem Zieldrehmoment. Das Startdrehmoment ist beispielsweise ein Drehmoment von Null, während das Zieldrehmoment dem Anteil des Antriebsdrehmoments entspricht, welchen die Brennkraftmaschine schlussendlich beitragen soll. Der Anteil des Antriebsdrehmoments ist in jedem Fall größer als 0 und beträgt maximal 100 %. In letzterem Fall wird das Antriebsdrehmoment von der Brennkraftmaschine alleine bereitgestellt, also ohne die elektrische Maschine.
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Das Erhöhen des Drehmoments der Brennkraftmaschine erfolgt mit dem bestimmten Drehmomentgradient. Dieser Drehmomentgradient kann in Abhängigkeit von dem angeforderten Antriebsdrehmoment, der angeforderten Drehzahl und/oder der angeforderten Leistung der Hybridantriebseinrichtung bestimmt werden. Der Drehmomentgradient kann beispielsweise derart gewählt werden, dass innerhalb eines bestimmten Zeitraums das Drehmoment ausgehend von dem Startdrehmoment bis hin zu dem Zieldrehmoment erhöht wird. Je höher jedoch der Drehmomentgradient ist, umso höher ist die zum Erhöhen des von der Brennkraftmaschine bereitgestellten Drehmoments benötigte Leistung. Entsprechend ist die innermotorische Rußerzeugung umso größer, je höher der Drehmomentgradient ist.
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Um die innermotorische Rußerzeugung zu reduzieren ist es nun vorgesehen, den Drehmomentgradient auf dem Gradientengrenzwert zu begrenzen, wie bereits vorstehend beschrieben. Unter der innermotorisch Rußerzeugung ist die Erzeugung von Ruß in der Brennkraftmaschine während ihres Betriebs aufgrund der Verbrennung von Kraftstoff zu verstehen. Je mehr Ruß innermotorisch erzeugt wird, umso stärker wird der Partikelfilter mit Partikeln beaufschlagt und umso mehr Partikel können aufgrund der vorstehend beschriebenen geringen Filtrationsleistung durch den Partikelfilter hindurch gelangen und in eine Außenumgebung der Hybridantriebseinrichtung eintreten.
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Mit der beschriebenen Maßnahme wird der Partikelausstoß der Hybridantriebseinrichtung deutlich reduziert.
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Zusätzlich oder alternativ zu dem Begrenzen des Drehmomentgradients auf dem Gradientengrenzwerts kann vorgesehen sein, den Startschwellenwert und/oder Stoppschwellenwert derart zu wählen, dass die Temperatur der Brennkraftmaschine idealerweise in einem Bereich gehalten wird, in welchem die innermotorische Rußerzeugung vergleichsweise gering ist. Hierzu werden der Startschwellenwert und/oder der Stoppschwellenwert in Abhängigkeit von der Betriebsgröße variabel gewählt. Die Betriebsgröße beschreibt wiederrum die Temperatur der Brennkraftmaschine oder entspricht dieser. Grundsätzlich kann es vorgesehen sein, den Startschwellenwert, nicht jedoch den Stoppschwellenwert, den Stoppschwellenwert, nicht jedoch den Startschwellenwert, oder sowohl den Startschwellenwert als auch den Stoppschwellenwert in Abhängigkeit von der Betriebsgröße variabel zu wählen.
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Unter dem variablen Wählen ist in jedem Fall zu verstehen, dass der Gradientengrenzwert und/oder der entsprechende Schwellenwert sich mit der Betriebsgröße verändert. Der Gradientengrenzwert beziehungsweise der Schwellenwert weist also bei einem ersten Wert der Betriebsgröße einen ersten Wert und bei einem zweiten Wert der Betriebsgröße einen zweiten Wert auf. Hierbei sind der erste Wert und der zweite Wert der Betriebsgröße sehr voneinander verschieden und ebenso der erste Wert und der zweite Wert des Gradientengrenzwerts beziehungsweise des jeweiligen Schwellenwerts. Durch die beschriebene Vorgehensweise wird die Temperatur der Brennkraftmaschine soweit möglich in einem Bereich gehalten, in welchem die Rußemissionen der gesamten Hybridantriebseinrichtung bei dem Start beziehungsweise Wiederstart der Brennkraftmaschine gegenüber bekannten Vorgehensweisen deutlich reduziert ist.
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Durch das Begrenzen des Drehmomentgradienten auf den Gradientengrenzwert können zudem während des Erhöhens des von der Brennkraftmaschine bereitgestellten Drehmoments die Rußemissionen weiter reduziert werden. Beispielsweise werden der Startschwellenwert und/oder der Stoppschwellenwert derart gewählt, dass die Temperatur der Brennkraftmaschine stets mindestens 50 %, mindestens 60 %, mindestens 70 % oder mindestens 75 % einer Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine entspricht, auf welche die Brennkraftmaschine während ihres Betriebs eingeregelt wird.
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Es kann vorgesehen sein, dass als Anforderungsgröße eine Leistung der Hybridantriebseinrichtung, eine Drehzahl der Hybridantriebseinrichtung, ein Drehmoment der Hybridantriebseinrichtung und/oder eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs verwendet werden. Unter der Anforderungsgröße ist insbesondere eine Größe zu verstehen, die von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs beziehungsweise der Fahrerassistenzeinrichtung des Kraftfahrzeugs angefordert wird. Beispielsweise wird eine der genannten Größen oder eine Kombination zumindest eines Teils oder aller der genannten Größen als Anforderungsgröße herangezogen. Die Anforderungsgröße wird beispielsweise mittels eines entsprechenden Eingabegeräts von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs festgelegt, insbesondere mittels des bereits erwähnten Gaspedals. Die Verwendung einer der genannten Größen oder eine Kombination mehrere der genannten Größen, insbesondere aller der genannten Größen, als Anforderungsgröße hat den Vorteil, dass die Reduzierung der innermotorischen Rußerzeugung auf besonders einfache und effektive Art und Weise erfolgt.
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Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass als Betriebsgröße eine Kühlmitteltemperatur, eine Schmiermitteltemperatur, eine Zylinderwandtemperatur, eine Kolbentemperatur und/oder ein Frischgasdurchsatz der Brennkraftmaschine verwendet werden. Anhand der Betriebsgröße beziehungsweise anhand eines momentanen Werts der Betriebsgröße werden der Gradientengrenzwert der Startschwellenwert und/oder der Stoppschwellenwert variabel gewählt. Die Betriebsgröße steht zumindest indirekt, vorzugsweise jedoch direkt, in Verbindung mit der Temperatur der Brennkraftmaschine. Beispielsweise kommt als Betriebsgröße die Kühlmitteltemperatur, die Schmiermitteltemperatur, die Zylinderwandtemperatur und die Kolbentemperatur zum Einsatz.
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Die Kühlmitteltemperatur beschreibt die momentane Temperatur eines Kühlmittels, welches zum Kühlen der Brennkraftmaschine verwendet wird. Beispielsweise liegt das Kühlmittel in einem Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine vor. Vorzugsweise wird Wasser als Kühlmittel verwendet, sodass das Kühlmittel auch als Kühlwasser bezeichnet werden kann. Die Schmiermitteltemperatur bezeichnet die momentane Temperatur eines Schmiermittels, welches zum Betreiben der Brennkraftmaschine verwendet wird. Das Schmiermittel dient einer Schmierung der Brennkraftmaschine während ihres Betriebs. Vorzugsweise wird Öl als Schmiermittel verwendet.
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Die Zylinderwandtemperatur beschreibt die momentane Temperatur einer Zylinderwand, welche wenigstens einen Brennraum eines Zylinders der Brennkraftmaschine begrenzt, vorzugsweise zusammen mit einem Kolben und/oder einem Zylinderdach, welches vorzugsweise von einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gebildet ist. Die Kolbentemperatur beschreibt die momentane Temperatur des Kolbens, welcher den Brennraum zumindest bereichsweise begrenzt. Die genannten Temperaturen können jeweils gemessen und/oder modelliert werden. Im ersterem Fall erfolgt das Messen der jeweiligen Temperatur mittels eines Temperatursensors. Im letzteren Fall wird die Temperatur mithilfe eines Modells ermittelt.
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Zusätzlich oder alternativ zu einer der Temperaturen kann der Frischgasdurchsatz der Brennkraftmaschine als Betriebsgröße herangezogen werden. Unter dem Frischgasdurchsatz ist die Menge eines Frischgases pro Zeiteinheit zu verstehen, welche der Brennkraftmaschine, insbesondere dem wenigstens einen Brennraum der Brennkraftmaschine, während ihres Betriebs pro Zeiteinheit zugeführt wird. Das Frischgas ist beispielsweise Frischluft oder - im Falle einer Abgasrückführung - ein Frischlust-Abgas-Gemisch. Die Verwendung einer der genannten Betriebsgrößen oder einer Kombination der genannten Betriebsgrößen ermöglicht ein besonders genaues Wählen des Gradientengrenzwerts und/oder ein besonders genaues Einstellen des Startschwellenwerts und/oder des Stoppschwellenwerts derart, dass die innermotorische Rußerzeugung reduziert wird.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Erhöhen des Anteils nach einer Synchronisation der Drehzahl der Brennkraftmaschine mit einer Drehzahl der elektrischen Maschine durchgeführt wird. Die Synchronisation kann im Rahmen des Startens der Brennkraftmaschine oder zeitlich gesehen zwischen dem Starten der Brennkraftmaschine und dem Erhöhen des von der Brennkraftmaschine bereitgestellten Drehmoments erfolgen. In jedem Fall wird im Rahmen der Synchronisation die Drehzahl der Brennkraftmaschine an die Drehzahl der elektrischen Maschine angepasst, sodass ein Koppeln der Brennkraftmaschine mit der elektrischen Maschine ruckfrei erfolgt beziehungsweise erfolgen kann. Bei dem Durchführen der Synchronisation wird eine eventuell zwischen der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine vorliegende Übersetzung berücksichtigt, beispielsweise die Übersetzung eines Getriebes, insbesondere eines Schaltgetriebes.
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Das Startdrehmoment entspricht beispielsweise einem bei Abschluss der Synchronisation von der Brennkraftmaschine bereitgestellten Drehmoment. Beispielweise ist das Startdrehmoment dasjenige Drehmoment, welches die Brennkraftmaschine erzeugen muss, um ihre Drehzahl konstant zu halten. Anschließend wird das Drehmoment der Brennkraftmaschine ausgehend von dem Startdrehmoment in Richtung des Zieldrehmoments erhöht, nämlich unter Verwendung des Drehmomentgradienten, der auf den Gradientengrenzwert begrenzt ist. Hierdurch wird eine besonders vorteilhafte Reduktion der Rußemission realisiert. Zum Abschluss der Synchronisation erfolgt vorzugsweise ein Koppeln der Brennkraftmaschine mit der elektrischen Maschine, insbesondere ein starres, also schlupffreies Koppeln.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Wählen des Gradientengrenzwerts stufenlos oder diskret erfolgt. Zusätzlich oder alternativ ist das stufenlose oder diskrete Wählen für den Startschwellenwert und/oder den Stoppschwellenwert vorgesehen. Im Falle des stufenlosen Wählens ist beispielsweise eine direkte mathematische Abhängigkeit zwischen dem Gradientengrenzwert beziehungsweise dem jeweiligen Schwellenwert einerseits und der Betriebsgröße andererseits vorgesehen. In anderen Worten wird der Gradientengrenzwert beziehungsweise der Schwellenwert unmittelbar aus der Betriebsgröße bestimmt, nämlich beispielsweise mithilfe der mathematischen Beziehung. Jede Veränderung der Betriebsgröße, unabhängig von ihrem Ausmaß, führt insoweit zu einer Veränderung des Gradientengrenzwerts beziehungsweise des jeweiligen Stellenwerts.
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Dies ist für das diskrete Wählen des Gradientengrenzwerts beziehungsweise des Startschwellenwerts und/oder des Stoppschwellenwerts nicht der Fall. Hierbei ist es beispielsweise vorgesehen, dass mehrere Betriebsgrößenbereiche festgelegt sind, welchen jeweils ein Wert des Gradientengrenzwerts beziehungsweise ein Wert des Startschwellenwerts und/oder des Stoppschwellenwerts zugeordnet sind. Liegt die Betriebsgröße beziehungsweise ihr Wert in dem jeweiligen Betriebsgrößenbereich, so wird der Gradientengrenzwert beziehungsweise der Startschwellenwert und/oder den Stoppschwellenwert auf den diesem Betriebsgrößenbereich zugeordneten Wert gesetzt. Eine Änderung des Gradientengrenzwerts beziehungsweise des jeweiligen Schwellenwerts erfolgt lediglich bei einem Wechsel zwischen den Betriebsgrößenbereichen durch die Betriebsgröße beziehungsweise ihrem Wert. Das stufenlose Wählen ermöglicht eine besonders hohe Genauigkeit, wohingegen das diskrete Wählen sehr einfach umsetzbar ist.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass bei dem stufenlosen Wählen der Gradientengrenzwert anhand einer mathematischen Funktion ermittelt wird, die die Betriebsgröße als Eingangsgröße aufweist. Zusätzlich oder alternativ kann diese Vorgehensweise für den Startschwellenwert und/oder Stoppschwellenwert vorgesehen sein. Die mathematische Funktion stellt eine Beziehung zwischen dem Gradientengrenzwert beziehungsweise dem jeweiligen Schwellenwert einerseits und der Betriebsgröße andererseits her. Die Betriebsgröße dient als Eingangsgröße, insbesondere als einzige Eingangsgröße, wohingegen der Gradientengrenzwert beziehungsweise der jeweilige Schwellenwert als Ausgangsgröße der mathematischen Funktion vorliegt. Dies ermöglicht ein besonders genaues Wählen des Gradientengrenzwerts beziehungsweise des jeweiligen Schwellenwerts.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass bei Unterschreiten eines ersten Sollwerts durch die Betriebsgröße der Gradientengrenzwert ausgehend von einem Gradientenausgangswert um einen ersten Gradientendifferenzwert reduziert wird. Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass bei Unterschreiten des ersten Sollwerts durch die Betriebsgröße der Startschwellenwert ausgehend von einem Startschwellenausgangswert um einen Startschwellendifferenzwert reduziert wird und/oder dass beim Unterschreiten des ersten Sollwerts durch die Betriebsgröße der Stoppschwellenwert ausgehend von einem Stoppschwellenausgangswert um einen ersten Stoppschwellendifferenzwert reduziert wird. Für den Gradientengrenzwert beziehungsweise den jeweiligen Schwellenwert ist insoweit ein Gradientenausgangswert beziehungsweise Schwellenausgangswert festgelegt, nämlich für den Startschwellenwert der Startschwellenausgangswert und für den Stoppschwellenwert der Stoppschwellenausgangswert.
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Entspricht die Betriebsgröße zumindest dem ersten Sollwert, so wird der Gradientengrenzwert beziehungsweise der jeweilige Schwellenwert auf den Gradientenausgangswert beziehungsweise den jeweiligen Schwellenausgangswert gesetzt. Ist jedoch die Betriebsgröße kleiner als der erste Sollwert, so wird der Gradientengrenzwert beziehungsweise der jeweilige Schwellenwert kleiner gewählt, nämlich um den ersten Gradientendifferenzwert beziehungsweise den jeweiligen ersten Schwellendifferenzwert reduziert. Das bedeutet, dass bei Unterschreiten des ersten Sollwerts durch die Betriebsgröße der Gradientengrenzwert gleich dem Gradientenausgangswert abzüglich des ersten Gradientendifferenzwerts ist. Zusätzlich oder alternativ ist bei Unterschreiten des ersten Sollwerts durch die Betriebsgröße der Startschwellenwert gleich dem Startschwellenausgangswert abzüglich des ersten Startschwellendifferenzwert und/oder der Stoppschwellenwert gleich dem Stoppschwellenausgangswert abzüglich des ersten Stoppschwellendifferenzwerts.
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Beispielweise wird für den Startschwellenwert und den Stoppschwellenwert derselbe erste Sollwert verwendet. Alternativ können jedoch auch unterschiedliche erste Sollwerte herangezogen werden, wobei der erste Sollwert für den Startschwellenwert in diesen Fall als erster Startsollwert und für den Stoppschwellenwert als erster Stoppsollwert bezeichnet werden kann. Zusätzlich oder alternativ können der erste Startschwellendifferenzwert und der erste Stoppschwellendifferenzwert identisch gewählt sein. Vorzugsweise sind sie jedoch voneinander verschieden. Beispielsweise ist der erste Startschwellendifferenzwert kleiner als der erste Stoppschwellendifferenzwert. Die beschriebene Vorgehendweise ermöglicht ein besonders zuverlässiges Reduzieren der innermotorischen Rußerzeugung.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass bei Unterschreiten eines zweiten Sollwerts durch die Betriebsgröße der Gradientengrenzwert ausgehend von dem Gradientenausgangswert um einen zweiten Gradientendifferenzwert reduziert wird. Zusätzlich oder alternativ ist vorgesehen, dass bei Unterschreiten des zweiten Sollwerts durch die Betriebsgröße der Startschwellenwert ausgehend von dem Startschwellenausgangswert um einen zweiten Startschwellendifferenzwert reduziert wird und/oder dass bei Unterschreiten des zweiten Sollwerts durch die Betriebsgröße der Stoppschwellenwert ausgehend von einem Stoppschwellenwert ausgehend von einem Stoppschwellenausgangswert um einen zweiten Stoppschwellendifferenzwert reduziert wird. Zusätzlich zu dem ersten Sollwert ist insoweit der zweite Sollwert vorgesehen. Der zweite Sollwert ist besonders bevorzugt kleiner als der erste Sollwert.
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Zur Modifikation des Gradientengrenzwerts beziehungsweise des Startschwellenwerts und/oder Stoppschwellenwerts wird bei Unterschreiten des zweiten Sollwerts durch die Betriebsgröße der zweite Gradientendifferenzwert beziehungsweise der zweite Startschwellendifferenzwert und/oder der zweite Stoppschwellendifferenzwert herangezogen. Die Ausführungen für den ersten Sollwert, den ersten Gradientendifferenzwert, den ersten Startschwellendifferenzwert und den ersten Stoppschwellendifferenzwert können besonders bevorzugt ergänzend auf analoge Art und Weise herangezogen werden. Die Verwendung des zweiten Sollwerts ermöglicht eine weitere Reduzierung der innermotorischen Rußerzeugung, weil eine besonders feine Abstimmung des Gradientengrenzwerts beziehungsweise des jeweiligen Schwellenwerts erfolgt.
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Eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass bei Unterschreiten des ersten Sollwerts und/oder des zweiten Sollwerts durch die Betriebsgröße der Anteil mit dem Drehmomentgradient derart erhöht wird, dass das Antriebsdrehmoment lediglich teilweise mittels der Brennkraftmaschine erzeugt wird. Ist der jeweilige Sollwert unterschritten, wird also das alleinige Antreiben des Kraftfahrzeugs mittels der Brennkraftmaschine nicht mehr zugelassen. Vielmehr soll das Antriebsdrehmoment teilweise mittels der elektrischen Maschine erzeugt werden, um die Brennkraftmaschine zu unterstützen. Ist lediglich der erste Sollwert, nicht jedoch der zweite Sollwert vorgesehen, so wird die beschriebene Betriebsweise bevorzugt bei Unterschreiten des ersten Sollwerts herangezogen. Liegt hingegen zusätzlich zu dem ersten Sollwert der zweite Sollwert vor, so kommt die Vorgehensweise besonders bevorzugt erst bei Unterschreiten des zweiten Sollwerts durch die Betriebsgröße zum Einsatz.
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Schließlich kann im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass als Brennkraftmaschine eine Ottobrennkraftmaschine verwendet wird. Beispielsweise ist die Ottobrennkraftmaschine eine direkt einspritzende Otto-Brennkraftmaschine. Bei der Ottobrennkraftmaschine und insbesondere bei der direkt einspritzenden Ottobrennkraftmaschine fällt während des Warmlaufs eine besonders große Menge an Partikeln, insbesondere Rußpartikeln, an. Entsprechend kann das beschriebene Verfahren besonders vorteilhaft für die Ottobrennkraftmaschine herangezogen werden.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Hybridantriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Hybridantriebseinrichtung eine Abgas erzeugende Brennkraftmaschine und eine elektrische Maschine aufweist, wobei die Brennkraftmaschine und die elektrische Maschine jeweils alleine oder zumindest zeitweise gemeinsam ein Antriebsdrehmoment bereitstellen, wobei die Hybridantriebseinrichtung dazu ausgebildet ist, nach einem Starten der Brennkraftmaschine einen von der Brennkraftmaschine bereitgestellten Anteil des Antriebsdrehmoments ausgehend von einem Startdrehmoment bis zu einem Zieldrehmoment mit einem bestimmten Drehmomentgradient zu erhöhen, und wobei die Hybridantriebseinrichtung über einen Partikelfilter zum Filtern des Abgases der Brennkraftmaschine verfügt. Dabei ist vorgesehen, dass die Hybridantriebseinrichtung weiter dazu ausgebildet ist, den Drehmomentgradient zum Reduzieren einer innermotorischen Rußerzeugung auf einen Gradientengrenzwerts zu begrenzen, der in Abhängigkeit von einer eine Temperatur der Brennkraftmaschine beschreibenden Betriebsgröße variabel gewählt wird.
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Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Hybridantriebseinrichtung sowie eine derartige Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Hybridantriebseinrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
- Figur ein Diagramm, in welchem Verläufe für ein Drehmoment einer Brennkraftmaschine einer Hybridantriebseinrichtung sowie ein Drehmoment einer elektrischen Maschine der Hybridantriebseinrichtung über der Zeit rein beispielhaft aufgetragen sind.
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Die Figur zeigt ein Diagramm, in welchem rein schematisch und beispielhaft Drehmomentverläufe 1, 2 und 3 für eine Brennkraftmaschine einer Hybridantriebseinrichtung sowie Verläufe 1', 2' und 3' für eine elektrische Maschine der Hybridantriebseinrichtung aufgetragen sind. Die Hybridantriebseinrichtung verfügt also über die Brennkraftmaschine und die elektrische Maschine, welche jeweils allein oder zumindest zeitweise gemeinsam ein Antriebsdrehmoment der Hybridantriebseinrichtung zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen.
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Im Falle des Drehmomentverlaufs 1 für die Brennkraftmaschine liegt der Drehmomentverlauf 1' der elektrischen Maschine, im Falle des Drehmomentverlaufs 2 für die Brennkraftmaschine liegt der Drehmomentverlauf 2' für die elektrische Maschine und im Falle des Drehmomentverlaufs 3 für die Brennkraftmaschine liegt der Drehmomentverlauf 3' für die elektrische Maschine vor. Es wird deutlich, dass die Summe des von der Brennkraftmaschine erzeugten Drehmoments und des von der elektrischen Maschine erzeugten Drehmoments unabhängig von dem jeweiligen Verlauf für einen gegebenen Zeitpunkt identisch ist.
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Es ist erkennbar, dass sich ausgehend von einem Zeitpunkt t0 das von der Brennkraftmaschine bereitgestellte Drehmoment stets erhöht, nämlich entsprechend dem jeweiligen Verlauf 1, 2 oder 3, wohingegen sich das von der elektrischen Maschine bereitgestellte Drehmoment verringert, nämlich entsprechend dem jeweiligen Verlauf 1' ,2' beziehungsweise 3'. Die Veränderung des Drehmoments endet für die Verläufe 1 und 1' zum Zeitpunkt t1, für die Verläufe 2 und 2' in einem Zeitpunkt t2 und für die Verläufe 3 und 3' in einem Zeitpunkt t3. Die Zeitpunkte t1, t2 und t3 liegen unterschiedlich weit von dem Zeitpunkt t0 entfernt, nämlich mit zunehmenden Abstand. Entsprechend ist der Zeitpunkt t2 weiter von dem Zeitpunkt t0 entfernt als der Zeitpunkt t1 und der Zeitpunkt t3 wiederum weiter entfernt von dem Zeitpunkt t0 als der Zeitpunkt t2.
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Das bedeutet, dass die Veränderung des Drehmoments der Brennkraftmaschine und die Veränderung des Drehmoments der elektrischen Maschine unterschiedlich rasch erfolgen, nämlich jeweils mit einem bestimmten Drehmomentgradient, mit welchem der von der Brennkraftmaschine bereitgestellte Anteil eines Antriebsdrehmoments ausgehend von einem Startdrehmoment bis zu einem Zieldrehmoment erhöht wird und der von der elektrischen Maschine bereitgestellte Anteil des Antriebsdrehmoments entsprechend verringert wird, sodass das Antriebsdrehmoment beispielsweise über der Zeit t konstant bleibt.
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Die Brennkraftmaschine wird während eines Hybridantriebs der Hybridantriebseinrichtung zumindest zeitweise abgestellt beziehungsweise gestoppt. Insbesondere ist es vorgesehen, die Brennkraftmaschine zu starten und zumindest einen Teil des Antriebsdrehmoments mittels der Brennkraftmaschine zu erzeugen, wenn eine Anforderungsgröße größer ist als ein Startschwellenwert beziehungsweise diesen überschreitet. Ist umgekehrt die Anforderungsgröße kleiner als ein Stoppschwellenwert beziehungsweise unterschreitet diesen, so wird die Brennkraftmaschine gestoppt und das Antriebsdrehmoment allein mittels der elektrisch Maschine erzeugt.
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Um eine innermotorische Rußerzeugung bei dem gemäß den Verläufen 1, 2 und 3 erfolgenden Erhöhen des von der Brennkraftmaschine bereitgestellten Anteils des Antriebdrehmoments so gering wie möglich zu halten, wird der bei dem Erhöhen des Anteils verwendete Drehmomentgradient auf einen Gradientengrenzwert begrenzt. Dieser Gradientengrenzwert wird in Abhängigkeit von einer eine Temperatur der Brennkraftmaschine beschreibenden Betriebsgröße variabel gewählt. Das Wählen des Gradientengrenzwerts kann stufenlos erfolgen. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein diskretes Wählen ungesetzt, wobei für die Verläufe 1, 2 und 3 unterschiedliche Gradientengrenzwerte vorliegen. Für den Verlauf 1 weist der Gradientengrenzwert also einen ersten Wert, für den Verlauf 2 einen zweiten Wert und für den Verlauf 3 einen dritten Wert auf.
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Der erste Wert wird für eine Betriebsgröße verwendet, welche größer ist als die für den zweiten Wert verwendete. Der dritte Wert wird hingegen für eine Betriebsgröße verwendet, welche größer ist als die für den zweiten Wert verwendete. Mit zunehmender Betriebsgröße beziehungsweise zunehmender Temperatur der Brennkraftmaschine wird insoweit der Gradientengrenzwert größer gewählt, sodass die Erhöhung des von der Brennkraftmaschine bereitgestellten Anteils des Drehmoments schneller erfolgt. Hierdurch wird eine deutliche Reduzierung der innermotorischen Rußerzeugung erzielt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014109880 [0002]
- DE 102015015794 A1 [0003]