DE102021003758A1 - Method for operating a motor vehicle and motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, bei welchem das Kraftfahrzeug eine eine Abtriebswelle aufweisende Verbrennungskraftmaschine (12), mittels welcher das Kraftfahrzeug über die Abtriebswelle antreibbar ist, und wenigstens einen von Abgas der Verbrennungskraftmaschine (12) durchströmbaren Katalysator (38) aufweist, mittels welchem das Abgas nachbehandelt wird. Es wird eine Temperatur des Katalysators (38) ermittelt. Eine Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine (12) über deren Abtriebswelle bereitgestellt wird, wird in Abhängigkeit von der ermittelten Temperatur des Katalysators (38) auf einen Begrenzungswert begrenzt, welcher geringer ist als der Wert der von der Verbrennungskraftmaschine (12) über deren Abtriebswelle maximal bereitstellbaren Leistung.The invention relates to a method for operating a motor vehicle, in which the motor vehicle has an internal combustion engine (12) which has an output shaft and by means of which the motor vehicle can be driven via the output shaft, and at least one catalytic converter (38) through which exhaust gas from the internal combustion engine (12) can flow. by means of which the exhaust gas is after-treated. A temperature of the catalytic converter (38) is determined. A power provided by the internal combustion engine (12) via its output shaft is limited depending on the determined temperature of the catalytic converter (38) to a limiting value which is lower than the maximum value of the internal combustion engine (12) via its output shaft deliverable performance.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a method for operating a motor vehicle, in particular a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1. The invention also relates to a motor vehicle.
Der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Kraftfahrzeug zu schaffen, sodass ein besonders emissionsarmer Betrieb des Kraftfahrzeugs realisiert werden kann.The object of the present invention is to create a method and a motor vehicle so that the motor vehicle can be operated with particularly low emissions.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruch 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1 and by a motor vehicle having the features of
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildeten Kraftfahrzeugs. Bei dem Verfahren weist das Kraftfahrzeug eine Verbrennungskraftmaschine auf, welche eine Abtriebswelle aufweist. Die Verbrennungskraftmaschine wird auch als Brennkraftmaschine oder Verbrennungsmotor bezeichnet. Vorzugsweise ist die Verbrennungskraftmaschine ein Hubkolbenmotor, sodass die Abtriebswelle eine Kurbelwelle ist. Mittels der Verbrennungskraftmaschine ist das Kraftfahrzeug über die Abtriebswelle antreibbar. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass die Verbrennungskraftmaschine über die Abtriebswelle Drehmomente bereitstellen kann, mittels welchen das Kraftfahrzeug antreibbar ist.A first aspect of the invention relates to a method for operating a motor vehicle which is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car. In the method, the motor vehicle has an internal combustion engine which has an output shaft. The internal combustion engine is also referred to as an internal combustion engine or internal combustion engine. The internal combustion engine is preferably a reciprocating engine, so that the output shaft is a crankshaft. The motor vehicle can be driven via the output shaft by means of the internal combustion engine. This means in particular that the internal combustion engine can provide torque via the output shaft, by means of which the motor vehicle can be driven.
Das Kraftfahrzeug weist außerdem wenigstens einen von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Katalysator auf, mittels welchem das Abgas nachbehandelt und dadurch gereinigt wird. insbesondere ist es vorgesehen, dass bei dem Verfahren die Verbrennungskraftmaschine in ihrem befeuerten Betrieb und somit befeuert betrieben wird. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass während des befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine in der Verbrennungskraftmaschine Verbrennungsvorgänge ablaufen. Hierzu weist die Verbrennungskraftmaschine wenigstens einen Brennraum auf, in welchem während des befeuerten Betriebs Verbrennungsvorgänge ablaufen. Bei dem jeweiligen Verbrennungsvorgang wird ein einfach auch als Gemisch bezeichnetes Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt. Das Gemisch umfasst zumindest Luft und einen insbesondere flüssigen oder aber gasförmigen Kraftstoff. Beispielsweise wird innerhalb eines jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine das Gemisch zu einem auch als Zündwinkel bezeichneten Zündzeitpunkt gezündet und dadurch verbrannt. Das jeweilige Arbeitsspiel der Verbrennungskraftmaschine umfasst beispielsweise zwei vollständige Umdrehungen der Kurbelwelle und somit beispielsweise 720 Kurbelwinkel.The motor vehicle also has at least one catalytic converter through which exhaust gas from the internal combustion engine can flow, by means of which the exhaust gas is post-treated and thereby cleaned. In particular, it is provided that, in the method, the internal combustion engine is operated in its fired mode and is therefore fired. This means in particular that combustion processes take place in the internal combustion engine during fired operation of the internal combustion engine. For this purpose, the internal combustion engine has at least one combustion chamber in which combustion processes take place during fired operation. In the respective combustion process, a fuel-air mixture, also simply referred to as a mixture, is burned. The mixture comprises at least air and a particularly liquid or gaseous fuel. For example, within a respective working cycle of the internal combustion engine, the mixture is ignited at an ignition point, also referred to as the ignition angle, and is thereby burned. The respective working cycle of the internal combustion engine includes, for example, two complete revolutions of the crankshaft and thus, for example, 720 crank angles.
Um nun einen besonders emissionsarmen Betrieb des Kraftfahrzeugs realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Temperatur des Katalysators, insbesondere mittels einer elektronischen Recheneinrichtung, ermittelt wird. Vorzugsweise ist die elektronische Recheneinrichtung Bestandteil des Kraftfahrzeugs.In order to be able to operate the motor vehicle with particularly low emissions, it is provided according to the invention that a temperature of the catalytic converter is determined, in particular by means of an electronic computing device. The electronic computing device is preferably part of the motor vehicle.
Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine, insbesondere mechanische, Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine über deren Abtriebswelle bereitgestellt wird, insbesondere um das Kraftfahrzeug anzutreiben, mittels der elektronischen Recheneinrichtung in Abhängigkeit von der ermittelten Temperatur des Katalysators gezielt auf einen Begrenzungswert begrenzt wird, welcher geringer ist als der Wert der von der Verbrennungskraftmaschine über deren Abtriebswelle maximal bereitstellbaren, insbesondere mechanischen, Leistung. Hierunter ist insbesondere Folgendes zu verstehen: Während des Verfahrens wird die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise befeuert betrieben, wodurch die Verbrennungskraftmaschine das Abgas bereitstellt. Aus dem Verbrennen des Gemisches resultiert das Abgas der Verbrennungskraftmaschine. Das Abgas kann aus dem Brennraum beziehungsweise aus der Verbrennungskraftmaschine ausströmen und in der Folge den Katalysator durchströmen. Insbesondere wird das Kraftfahrzeug mittels der Verbrennungskraftmaschine bei dem Verfahren angetrieben und dadurch mit einer Geschwindigkeit gefahren, insbesondere entlang einer Fahrbahn.Furthermore, it is provided according to the invention that a power, in particular mechanical power, which is provided by the internal combustion engine via its output shaft, in particular in order to drive the motor vehicle, is specifically limited to a limit value by means of the electronic computing device depending on the determined temperature of the catalytic converter, which is lower than the value of the maximum, in particular mechanical, power that can be provided by the internal combustion engine via its output shaft. This is to be understood in particular as follows: During the method, the internal combustion engine is operated, for example, fired, as a result of which the internal combustion engine provides the exhaust gas. The combustion of the mixture results in the exhaust gas of the internal combustion engine. The exhaust gas can flow out of the combustion chamber or out of the internal combustion engine and subsequently flow through the catalytic converter. In particular, the motor vehicle is driven by the internal combustion engine in the method and is therefore driven at a speed, in particular along a roadway.
Während die Verbrennungskraftmaschine befeuert betrieben wird und dabei vorzugsweise das Kraftfahrzeug antreibt, stellt die Verbrennungskraftmaschine über ihre Abtriebswelle die zuvor genannte, insbesondere mechanische, Leistung bereit, die bei dem Verfahren in Abhängigkeit von der ermittelten Temperatur des Katalysators mittels der elektronischen Recheneinrichtung gezielt auf den zuvor genannten Begrenzungswert begrenzt wird, der geringer ist als der Wert der von der Verbrennungskraftmaschine maximal bereitstellbaren Leistung. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt wird bei dem Verfahren nicht zugelassen, das heißt vermieden, dass die Verbrennungskraftmaschine in ihrem befeuerten Betrieb ihre auch als Nennleistung bezeichnete, maximale Leistung bereitstellt, sondern sozusagen wird die Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine über ihre Abtriebswelle in dem Betriebspunkt bereitstellbar ist oder bereitgestellt wird, auf eine Leistung begrenzt, die geringer als die maximal bereitstellbare Leistung der Verbrennungskraftmaschine, das heißt als die Nennleistung ist. Hierdurch kann vermieden werden, dass das Kraftfahrzeug insbesondere nach einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine und während eines sich insbesondere direkt an den Kaltstart anschließenden Warmlaufs der Verbrennungskraftmaschine eine übermäßig große Menge an unerwünschten Emissionen ausstößt.While the internal combustion engine is operated in a fired state and preferably drives the motor vehicle, the internal combustion engine provides the above-mentioned, in particular mechanical, power via its output shaft The limit value is limited, which is lower than the value of the maximum that can be provided by the internal combustion engine Power. In other words, the method does not allow, i.e. avoids, the internal combustion engine providing its maximum power, also referred to as nominal power, in its fired operation, but rather the power that can be provided by the internal combustion engine via its output shaft at the operating point is or is provided, is limited to a power that is less than the maximum power that can be provided by the internal combustion engine, that is, than the nominal power. This can prevent the motor vehicle from emitting an excessively large amount of undesired emissions, in particular after a cold start of the internal combustion engine and during a warm-up of the internal combustion engine, in particular directly following the cold start.
Herkömmlicherweise kann ein Fahrer eines mit einer Verbrennungskraftmaschine ausgestatteten und mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbaren Kraftfahrzeugs unmittelbar nach einem Start der Verbrennungskraftmaschine das maximale, von der Verbrennungskraftmaschine bereitstellbare Motormoment, welches auch als Last bezeichnet wird, abrufen, insbesondere auch dann, wenn der Start ein Kaltstart ist. Durch Abrufen des maximalen Motormoments kann die Verbrennungskraftmaschine somit bei entsprechend hohen Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise der Abtriebswelle ihre Maximal- beziehungsweise Nennleistung bereitstellen. Dies wird nun jedoch durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden, und zwar in Abhängigkeit von der Temperatur des Katalysators und somit beispielsweise so lange, wie die Temperatur des Katalysators geringer als ein vorgegebener oder vorgebbarer Schwellenwert ist. Hierdurch kann vermieden werden, dass eine übermäßig große Menge an unerwünschten Emissionen ausgestoßen werden.Conventionally, a driver of a motor vehicle that is equipped with an internal combustion engine and can be driven by the internal combustion engine can call up the maximum engine torque that can be provided by the internal combustion engine, which is also referred to as load, immediately after the internal combustion engine has started, especially when the start is a cold start. By retrieving the maximum engine torque, the internal combustion engine can thus provide its maximum or nominal power at correspondingly high speeds of the internal combustion engine or the output shaft. However, this is now avoided by the method according to the invention, specifically as a function of the temperature of the catalyst and thus, for example, as long as the temperature of the catalyst is lower than a predetermined or specifiable threshold value. In this way it can be avoided that an excessively large amount of undesired emissions are emitted.
Um einerseits einen besonders emissionsarmen Betrieb und andererseits eine besonders gute Fahrbarkeit des Kraftfahrzeugs realisieren zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der gegenüber dem Wert der von der Verbrennungskraftmaschine maximal bereitstellbaren Leistung geringere Begrenzungswert, auf den die Leistung der Verbrennungskraftmaschine begrenzt wird, mit zunehmender Temperatur des Katalysators erhöht wird. Mit anderen Worten wird eine zulässige oder zugelassene Leistungsabgabe der Verbrennungskraftmaschine nach ihrem Start, insbesondere ihrem Kaltstart, in Abhängigkeit von der auch als Katalysatortemperatur bezeichneten Temperatur des Katalysators auch für geringe Werte erst verzögert freigegeben, sodass beispielsweise der Fahrer des Kraftfahrzeugs die Maximal- beziehungsweise Nennleistung der Verbrennungskraftmaschine dann und erst dann abrufen kann, beziehungsweise sodass dann und vorzugsweise erst dann zugelassen wird, dass die Verbrennungskraftmaschine ihre Maximal- oder Nennleistung bereitstellt, wenn die Temperatur des Katalysators den Schwellenwert überreicht oder überschritten hat.In order to be able to achieve particularly low-emission operation on the one hand and particularly good drivability of the motor vehicle on the other, one embodiment of the invention provides that the limiting value, which is lower than the value of the maximum power that can be provided by the internal combustion engine, to which the power of the internal combustion engine is limited , is increased with increasing temperature of the catalyst. In other words, a permissible or permitted power output of the internal combustion engine after it has been started, in particular its cold start, is only released with a delay, even for low values, depending on the temperature of the catalytic converter, also known as the catalytic converter temperature, so that the driver of the motor vehicle, for example, can only use the maximum or nominal output of the Internal combustion engine can then and only then call up, or so that then and preferably only then is allowed that the internal combustion engine provides its maximum or rated power when the temperature of the catalyst has passed or exceeded the threshold value.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Kraftfahrzeug als ein Hybridfahrzeug ausgebildet. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug wenigstens eine elektrische Maschine aufweist, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch antreibbar ist.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the motor vehicle is designed as a hybrid vehicle. This means that the motor vehicle has at least one electrical machine, by means of which the motor vehicle can be driven electrically, in particular purely electrically.
Um dabei einen besonders emissionsarmen Betrieb des Kraftfahrzeugs realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine derart betrieben wird, dass ein erster Teil der Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine über die Abtriebswelle bereitgestellt wird, zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und ein zweiter Teil der Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine über die Abtriebswelle bereitgestellt wird, zum Antreiben der elektrischen Maschine verwendet wird, welche dadurch als ein Generator betrieben wird, mittels welchem der zweite Teil in die elektrische Energie umgewandelt wird, die in einem beispielsweise als Batterie ausgebildeten, elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeugs gespeichert wird. Es ist erkennbar, dass der zweite Teil der Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine über die Abtriebswelle bereitgestellt wird, eine Überschussleistung ist, die nicht erforderlich ist und nicht verwendet wird, um eine aktuelle Fahrfunktion oder Fahraufgabe zu erfüllen, sondern die Überschussleistung wird verwendet, um die elektrische Maschine als Generator zu betreiben und um somit die Überschussleistung mittels des Generators in elektrische Energie umzuwandeln, die in dem Energiespeicher gespeichert wird.In order to be able to achieve particularly low-emission operation of the motor vehicle, a further embodiment of the invention provides that the internal combustion engine is operated in such a way that a first part of the power provided by the internal combustion engine via the output shaft is used to drive the motor vehicle and a second part of the power provided by the internal combustion engine via the output shaft is used to drive the electrical machine, which is thereby operated as a generator, by means of which the second part is converted into electrical energy, which can be used in a battery, for example trained, electrical energy storage of the motor vehicle is stored. It can be seen that the second part of the power provided by the internal combustion engine via the output shaft is excess power that is not required and is not used to fulfill a current driving function or task, but the excess power is used to to operate the electrical machine as a generator and thus to convert the excess power into electrical energy by means of the generator, which is stored in the energy storage device.
Vorzugsweise ist der elektrische Energiespeicher eine Hochvolt-Komponente, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist und ganz vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt. Beispielsweise ist der Energiespeicher als Hochvoltbatterie (HV-Batterie) ausgebildet. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die elektrische Maschine als eine Hochvolt-Komponente ausgebildet ist, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist und ganz vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt. Durch Verwenden der Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine über die Abtriebswelle bereitgestellt wird, sowohl zum Antreiben des Kraftfahrzeugs als auch zum Antreiben der elektrischen Maschine kann mittels des Abgases der Verbrennungskraftmaschine der Katalysator besonders schnell erwärmt werden, da eine besonders hohe, auch als Abgastemperatur bezeichnete Temperatur des Abgases realisiert werden kann. Hierdurch ist ein besonders emissionsarmer Betrieb des Kraftfahrzeugs darstellbar.The electrical energy store is preferably a high-voltage component whose electrical voltage, in particular electrical operating or nominal voltage, is preferably greater than 50 volts, in particular greater than 60 volts, and is very preferably several hundred volts. For example, the energy store is designed as a high-voltage battery (HV battery). Furthermore, it is preferably provided that the electrical machine is designed as a high-voltage component whose electrical voltage, in particular electrical operating or nominal voltage, is preferably greater than 50 volts, in particular greater than 60 volts, and very preferably amounts to several hundred volts. By using the power provided by the internal combustion engine via the output shaft both to propel the motor vehicle and to propel the electric In the machine, the catalytic converter can be heated particularly quickly by means of the exhaust gas from the internal combustion engine, since a particularly high exhaust gas temperature, also known as the exhaust gas temperature, can be achieved. As a result, particularly low-emission operation of the motor vehicle can be achieved.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine über deren Abtriebswelle bereitgestellt wird, zum Antreiben des Kraftfahrzeugs verwendet wird, während die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und dadurch als ein Elektromotor betrieben wird, mittels welchem das Kraftfahrzeug angetrieben wird. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug gleichzeitig sowohl mittels der Verbrennungskraftmaschine als auch mittels der elektrischen Maschine angetrieben wird. Somit werden sowohl die Verbrennungskraftmaschine als auch die elektrische Maschine gleichzeitig verwendet, um eine aktuelle Fahrfunktion oder Fahraufgabe zu erfüllen. Einerseits kann hierdurch ein besonders emissionsarmer Betrieb des Kraftfahrzeugs realisiert werden. Andererseits kann eine vorteilhafte Fahrbarkeit des Kraftfahrzeugs gewährleistet werden. Diese Ausführungsform kann sicherstellen, dass beispielsweise dann, wenn der Begrenzungswert so niedrig ist, dass die von der Verbrennungskraftmaschine über die Abtriebswelle bereitstellbare oder bereitgestellte Leistung nicht ausreicht, um eine beispielsweise von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs gewünschte Geschwindigkeit, mit welcher das Kraftfahrzeug gefahren wird, alleinig mittels der Verbrennungskraftmaschine realisieren zu können, die Geschwindigkeit dennoch zu realisieren, und zwar dadurch, dass das Kraftfahrzeug sowohl mittels der Verbrennungskraftmaschine als auch mittels der elektrischen Maschine insbesondere gleichzeitig angetrieben wird. Somit kann beispielsweise durch die elektrische Maschine eine durch das Begrenzen der Leistung fehlende Mangelleistung, die dazu führt, dass das Kraftfahrzeug alleinig durch Antreiben der Verbrennungskraftmaschine nicht mit der von dem Fahrer gewünschten Geschwindigkeit gefahren werden kann, kompensiert wird, sodass trotz der Begrenzung der Leistung auf den Begrenzungswert das Kraftfahrzeug mit der von dem Fahrer gewünschten Geschwindigkeit gefahren werden kann.A further embodiment is characterized in that the power provided by the internal combustion engine via its output shaft is used to drive the motor vehicle, while the electric machine is in motor mode and is therefore operated as an electric motor, by means of which the motor vehicle is driven . This means that the motor vehicle is driven simultaneously both by means of the internal combustion engine and by means of the electric machine. Thus, both the internal combustion engine and the electric machine are used simultaneously to fulfill a current driving function or driving task. On the one hand, a particularly low-emission operation of the motor vehicle can be realized as a result. On the other hand, advantageous drivability of the motor vehicle can be ensured. This embodiment can ensure that, for example, when the limit value is so low that the power that can be provided or provided by the internal combustion engine via the output shaft is not sufficient to achieve a speed desired by the driver of the motor vehicle, for example, at which the motor vehicle is being driven to be able to realize by means of the internal combustion engine, to nevertheless realize the speed, in that the motor vehicle is driven both by means of the internal combustion engine and by means of the electric machine, in particular at the same time. Thus, for example, the electric machine can compensate for a lack of power due to the limitation of the power, which means that the motor vehicle cannot be driven at the speed desired by the driver solely by driving the internal combustion engine, so that despite the limitation of the power to the limit value the motor vehicle can be driven at the speed desired by the driver.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen schließen sich nicht gegenseitig aus. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine während einer ersten Zeitspanne derart betrieben wird, dass der erste Teil der Leistung zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und der zweite Teil der Leistung zum Antreiben der elektrischen Maschine verwendet wird. Während einer zweiten Zeitspanne wird die Leistung zum Betreiben des Kraftfahrzeugs verwendet, während die elektrische Maschine in dem Motorbetrieb betrieben wird. Dabei geht beispielsweise die zweite Zeitspanne der ersten Zeitspanne vorweg, oder die zweite Zeitspanne schließt sich an die erste Zeitspanne an.The embodiments described above are not mutually exclusive. For example, it is provided that the internal combustion engine is operated during a first period of time in such a way that the first part of the power is used to drive the motor vehicle and the second part of the power is used to drive the electric machine. During a second period of time, the power is used to operate the motor vehicle while the electric machine is operated in motor mode. In this case, for example, the second time period precedes the first time period, or the second time period follows the first time period.
Um einerseits einen besonders emissionsarmen Betrieb und andererseits eine vorteilhafte Fahrbarkeit des Kraftfahrzeugs realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Leistung derart auf den Begrenzungswert begrenzt wird, dass aus der Begrenzung der Leistung auf den Begrenzungswert ein solcher Massenstrom des Abgases resultiert, dass der Massenstrom mittels des Katalysators gerade noch nachbehandelt und dadurch gereinigt werden kann, insbesondere derart, dass wenigstens ein vorgebbares Kriterium gerade noch erfüllt ist. Das Kriterium umfasst beispielsweise, dass wenigstens ein im Abgas insbesondere stromab des Katalysators enthaltener Bestandteil eine vorgebbare oder vorgegebene Grenze unterschreitet.In order to be able to achieve particularly low-emission operation on the one hand and advantageous drivability of the motor vehicle on the other, a further embodiment of the invention provides that the power is limited to the limit value in such a way that the power limit to the limit value results in such a mass flow of the exhaust gas The result is that the mass flow can just about be after-treated by means of the catalyst and thereby cleaned, in particular in such a way that at least one specifiable criterion is just about met. The criterion includes, for example, that at least one component contained in the exhaust gas, in particular downstream of the catalytic converter, falls below a specifiable or specified limit.
Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Verbrennungskraftmaschine zumindest vorübergehend und dabei beispielsweise während einer dritten Zeitspanne zumindest vorübergehend in einem Betriebsmodus betrieben, in welchem eine Drosselklappe der Verbrennungskraftmaschine in einer insbesondere vollständig geöffneten Stellung verbleibt, während die Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine über deren Abtriebswelle bereitgestellt wird, durch Variieren des Zündwinkels und/oder der Drehzahl der Abtriebswelle variiert wird. Unter dem Merkmal, dass die Drosselklappe in der geöffneten Stellung verbleibt, ist zu verstehen, dass ein Bewegen der Drosselklappe aus der geöffneten Stellung heraus unterbleibt. Mittels der Drosselklappe kann eine Menge der dem zuvor genannten Brennraum zuzuführenden Luft eingestellt werden. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine den genannten Betriebsmodus aufweist, in welchem die Leistungsabgabe bei offener Drosselklappe durch Variation des Zündwinkels und/oder der auch als Motordrehzahl bezeichneten Drehzahl eingestellt, das heißt gesteuert oder geregelt wird. Dadurch kann der Verbrennungskraftmaschine im befeuerten Betrieb ein vorübergehend schlechter Wirkungsgrad eingestellt werden, so dass mehr Energie der Verbrennung in das Abgas der Verbrennungskraftmaschine abgegeben wird, wodurch der mindestens eine Katalysator zum Behandeln des Abgases schneller erwärmt werden kann.In a further, particularly advantageous embodiment of the invention, the internal combustion engine is operated at least temporarily, for example during a third period of time, at least temporarily in an operating mode in which a throttle valve of the internal combustion engine remains in a particularly fully open position while the power generated by the internal combustion engine is provided via the output shaft, is varied by varying the ignition angle and / or the speed of the output shaft. The feature that the throttle valve stays in the open position means that the throttle valve does not move out of the open position. A quantity of the air to be supplied to the aforementioned combustion chamber can be adjusted by means of the throttle valve. In other words, it is preferably provided that the internal combustion engine has the above-mentioned operating mode in which the power output with the throttle valve open is adjusted, ie controlled or regulated, by varying the ignition angle and/or the speed, also referred to as the engine speed. As a result, the internal combustion engine can be temporarily set to have poor efficiency during fired operation, so that more combustion energy is released into the exhaust gas of the internal combustion engine, as a result of which the at least one catalytic converter for treating the exhaust gas can be heated more quickly.
In weiterer, besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass mittels eines variablen Ventiltriebs und somit mittels eines Nockenwellenstellers ein Öffnungszeitpunkt, zu welchem innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine wenigstens ein dem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine zugeordnetes Auslassventil geöffnet wird, mithin beginnt sich zu öffnen, im Vergleich zu einem Normalbetrieb der Verbrennungskraftmaschine nach früh verstellt wird. Insbesondere in Kombination mit dem Begrenzen der Leistung auf den Begrenzungswert kann der Verbrennungskraftmaschine im befeuerten Betrieb ein vorübergehend schlechter Wirkungsgrad eingestellt werden, so dass mehr Energie der Verbrennung in das Abgas der Verbrennungskraftmaschine abgegeben wird, wodurch der mindestens eine Katalysator zum Behandeln des Abgases schneller erwärmt werden kann.In a further, particularly advantageous embodiment of the invention, it is provided that by means of a variable valve train and thus by means of a camshaft adjuster, an opening time at which within the respective work cycle of the internal combustion engine, at least one exhaust valve assigned to the combustion chamber of the internal combustion engine is opened and therefore begins to open, is advanced compared to normal operation of the internal combustion engine. In particular in combination with limiting the power to the limit value, the internal combustion engine can be set to temporarily poor efficiency in fired operation, so that more combustion energy is released into the exhaust gas of the internal combustion engine, which means that the at least one catalyst for treating the exhaust gas is heated more quickly can.
Um einen besonders emissionsarmen Betrieb des Kraftfahrzeugs zu realisieren, hat es sich als weiterhin besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Temperatur des Katalysators anhand eines Rechenmodells insbesondere mittels der elektronischen Recheneinrichtung berechnet wird.In order to achieve particularly low-emission operation of the motor vehicle, it has also proven particularly advantageous if the temperature of the catalytic converter is calculated using a calculation model, in particular by means of the electronic calculation device.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.A second aspect of the invention relates to a motor vehicle, preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, which is designed to carry out a method according to the invention according to the first aspect of the invention. Advantages and advantageous configurations of the first aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous configurations of the second aspect of the invention and vice versa.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of a preferred exemplary embodiment and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the leave invention.
Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Seitenansicht eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs; -
2 ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Betreiben des Kraftfahrzeugs; -
3 ein Diagramm zum weiteren Veranschaulichen des Verfahrens; -
4 ein Diagramm zum weiteren Veranschaulichen des Verfahrens; -
5 ein Diagramm zum weiteren Veranschaulichen des Verfahrens; und -
6 ein Diagramm zum weiteren Veranschaulichen des Verfahrens.
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1 a schematic side view of a drive train of a motor vehicle; -
2 a diagram to illustrate a method for operating the motor vehicle; -
3 a diagram to further illustrate the method; -
4 a diagram to further illustrate the method; -
5 a diagram to further illustrate the method; and -
6 a diagram to further illustrate the process.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.Elements that are the same or have the same function are provided with the same reference symbols in the figures.
Um das jeweilige Auslassventil zu betätigen und somit zu eröffnen, weist die Verbrennungskraftmaschine 12 wenigstens eine auch als Auslassnockenwelle bezeichnete Nockenwelle auf, welche um eine Nockenwellendrehachse 18 relativ zu dem Gehäuseelement 14 und insbesondere relativ zu einem Zylinderkopf 20 der Verbrennungskraftmaschine drehbar ist. Der Zylinderkopf 20 ist beispielsweise separat von dem Gehäuseelement 14 ausgebildet und zumindest mittelbar, insbesondere direkt, mit dem Gehäuseelement 14 verbunden. Die Nockenwelle ist über einen beispielsweise als Zugmitteltrieb ausgebildeten Steuertrieb von der Abtriebswelle antreibbar und dadurch um die Nockenwellendrehachse 18 relativ zu dem Zylinderkopf 20 drehbar. Insbesondere kann die Nockenwelle Bestandteil eines Ventiltriebs sein, welcher vorzugsweise als ein variabler Ventiltrieb ausgebildet ist. Dabei umfasst der variable Ventiltrieb beispielsweise einen auch als Phasensteller bezeichneten Nockenwellensteller 22, mittels welchem die Nockenwelle relativ zu der Abtriebswelle verdrehbar und dadurch in ihrer Phase einstellbar ist, insbesondere während die Nockenwelle über den Steuertrieb von der Abtriebswelle antreibbar ist beziehungsweise mit der Abtriebswelle gekoppelt ist. Die Verbrennungskraftmaschine 12 weist dabei ein Steuergehäuse 24 auf, in welchem der Steuertrieb angeordnet ist. Des Weiteren ist erkennbar, dass ein Kältemittelverdichter 26 zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an der Verbrennungskraftmaschine 12, insbesondere am Gehäuseelement 14, gehalten sein kann. Mittels des Kältemittelverdichters 26 kann ein Kältemittel einer beispielsweise als Kompressionskältemaschine ausgebildeten Klimaanlage des Kraftfahrzeugs verdichtet werden. Die Verbrennungskraftmaschine 12 weist außerdem eine Ölwanne 28 auf, in welcher Öl zum Schmieren der Verbrennungskraftmaschine 12 aufgenommen oder aufnehmbar ist. Die Ölwanne 28 ist beispielsweise separat von dem Gehäuseelement 14 ausgebildet und mit dem Gehäuseelement 14 verbunden. Außerdem ist aus
Das Kraftfahrzeug umfasst außerdem ein Steuergerät 32. Das Steuergerät 32 ist eine elektronische Recheneinrichtung des Kraftfahrzeugs, oder das Steuergerät 32 ist Bestandteil einer elektronischen Recheneinrichtung des Kraftfahrzeugs. Mittels der elektronischen Recheneinrichtung des Kraftfahrzeugs und somit mittels des Steuergeräts 32 wird ein Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs durchgeführt, wobei das Verfahren im Folgenden anhand der Figuren erläutert wird. Das Kraftfahrzeug weist außerdem eine Abgasanlage 34 auf, welche von dem Abgas aus der Verbrennungskraftmaschine 12 beziehungsweise aus den Brennräumen durchströmbar ist. Die Abgasanlage 34 umfasst einen einfach auch als Krümmer bezeichneten Abgaskrümmer 36, mittels und in welchem das Abgas aus den Brennräumen zusammengeführt wird. Mit anderen Worten sind die Brennräume durch den und in dem Abgaskrümmer 36 zusammengeführt. Die Abgasanlage 34 umfasst mindestens einen insbesondere stromab des Abgaskrümmers 36 angeordneten Katalysator 38, welcher von dem Abgas aus den Brennräumen durchströmbar ist. Mittels des Katalysators 38 wird bei dem Verfahren das den Katalysator 38 durchströmende Abgas nachbehandelt und dadurch gereinigt. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass zumindest eine in dem Abgas enthaltene Komponente mittels des Katalysators 38 und damit zumindest teilweise aus dem Abgas entfernt wird. In
Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Kraftfahrzeug als ein Hybridfahrzeug ausgebildet. Dabei umfasst das Kraftfahrzeug eine elektrische Maschine 42, welche beispielsweise in einem Generatorbetrieb betrieben wird und somit als ein Generator und in einem Motorbetrieb und somit als ein Elektromotor betreibbar ist. In dem Generatorbetrieb wird die elektrische Maschine 42 von der Abtriebswelle, das heißt über die Abtriebswelle von der Verbrennungskraftmaschine 12 angetrieben, insbesondere derart, dass die Verbrennungskraftmaschine 12 in ihrem befeuerten Betrieb über die Abtriebswelle mechanische Energie oder mechanische Leistung bereitstellt, wobei die mechanische Energie beziehungsweise die mechanische Leistung mittels der elektrischen Maschine 42 in elektrische Energie umgewandelt wird. Die elektrische Energie wird von der elektrischen Maschine 42 bereitgestellt und kann beispielsweise in einem, nicht näher dargestellten, elektrischen Energiespeicher gespeichert werden. In dem Motorbetrieb treibt beispielsweise die elektrische Maschine 42 das Kraftfahrzeug elektrisch an. Insbesondere kann die elektrische Maschine 42 in dem Motorbetrieb die Verbrennungskraftmaschine 12 beim Antreiben des Kraftfahrzeugs unterstützen, sodass beispielsweise das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine 42 und mittels der Verbrennungskraftmaschine 12 gleichzeitig angetrieben wird. insbesondere ist es hierbei denkbar, dass ein Rotor der elektrischen Maschine 42 drehfest mit der Abtriebswelle verbindbar oder verbunden ist, sodass beispielsweise in dem Motorbetrieb die elektrische Maschine 42 die Abtriebswelle und beispielsweise über die Abtriebswelle das Kraftfahrzeug antreibt.In the exemplary embodiment shown in the figures, the motor vehicle is designed as a hybrid vehicle. The motor vehicle includes an
Bei dem in
Um nun einen besonders emissionsarmen Betrieb des Kraftfahrzeugs realisieren zu können, wird bei dem Verfahren eine Temperatur des Katalysators 38 insbesondere mittels der elektronischen Recheneinrichtung ermittelt. Beispielsweise wird die auch als Katalysatortemperatur bezeichnete Temperatur des Katalysators 38 mittels eines auch als Temperaturmodell bezeichneten Rechenmodells berechnet und dadurch ermittelt, welches beispielsweise in einem Speicher der elektronischen Recheneinrichtung, insbesondere des Steuergerätes 32, abgelegt, das heißt gespeichert ist.In order to now be able to implement a particularly low-emission operation of the motor vehicle, in the method a temperature of the
Des Weiteren ist es bei dem Verfahren vorgesehen, dass eine insbesondere mechanische Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine 12 über deren Abtriebswelle bereitgestellt wird, mittels der elektronischen Recheneinrichtung in Abhängigkeit von der ermittelten Katalysatortemperatur gezielt auf einen Begrenzungswert begrenzt wird, welcher geringer als der Wert der von der Verbrennungskraftmaschine über deren Abtriebswelle maximal bereitstellbare Leistung ist. Vorzugsweise wird das Verfahren durchgeführt, während das Kraftfahrzeug mittels der Verbrennungskraftmaschine 12 angetrieben und dadurch gefahren wird, insbesondere mit einer auch als Fahrgeschwindigkeit bezeichneten Geschwindigkeit, welche größer als Null ist. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine 12 über deren Abtriebswelle bereitgestellt wird, mittels der elektronischen Recheneinrichtung in Abhängigkeit von der ermittelten Katalysatortemperatur gezielt auf den Begrenzungswert begrenzt wird, welcher geringer ist als der Wert der von der Verbrennungskraftmaschine 12 über deren Abtriebswelle maximal bereitstellbaren Leistung, während das Kraftfahrzeug mittels der Verbrennungskraftmaschine 12 angetrieben und dadurch mit einer gegenüber 0 größeren Geschwindigkeit gefahren wird.Furthermore, the method provides that a mechanical power, in particular, which is provided by the internal combustion engine 12 via its output shaft, is specifically limited by means of the electronic computing device, depending on the determined catalyst temperature, to a limit value which is lower than the value of the of the internal combustion engine via its output shaft is the maximum power that can be provided. The method is preferably carried out while the motor vehicle is being driven by the internal combustion engine 12 and is being driven thereby, in particular at a speed, also referred to as driving speed, which is greater than zero. Provision is preferably made for the power provided by internal combustion engine 12 via its output shaft to be specifically limited by the electronic computing device, depending on the determined catalyst temperature, to the limit value which is lower than the value provided by internal combustion engine 12 via whose output shaft maximum power that can be provided, while the motor vehicle is driven by the internal combustion engine 12 and is therefore driven at a speed greater than 0.
Das Bereitstellen der Leistung über die Abtriebswelle durch die Verbrennungskraftmaschine 12 wird auch als Leistungsabgabe bezeichnet. Wird ein beispielsweise als Kaltstart ausgebildeter Start der zunächst deaktivierten Verbrennungskraftmaschine 12 durchgeführt, die bei dem Start gestartet und somit in ihren befeuerten Betrieb überführt wird, so wird bei dem Verfahren die zulässige beziehungsweise höchstmögliche Leistungsabgabe der Verbrennungskraftmaschine nach dem Start, insbesondere Kaltstart, in Abhängigkeit von der Katalysatortemperatur begrenzt, derart, dass die von der Verbrennungskraftmaschine 12 über die Abtriebswelle bereitstellbare Leistung geringer als die maximal von der Verbrennungskraftmaschine 12 über Abtriebswelle bereitstellbare Leistung ist. Insbesondere ist es dabei vorgesehen, dass die zulässige Leistungsabgabe nach dem Start, insbesondere Kaltstart, der Verbrennungskraftmaschine 12 in Abhängigkeit von der Katalysatortemperatur auch für geringe Werte erst verzögert freigegeben werden. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der gegenüber dem auch als Maximalwert bezeichneten Wert der von der Verbrennungskraftmaschine maximal bereitstellbaren Leistung geringere Begrenzungswert, auf den die Leistung der Verbrennungskraftmaschine 12 begrenzt wird, mit zunehmender Katalysatortemperatur erhöht wird.The provision of the power via the output shaft by the internal combustion engine 12 is also referred to as power output. If, for example, the initially deactivated internal combustion engine 12 is started as a cold start, which is started during the start and is thus switched to its fired operation, the method determines the permissible or highest possible power output of the internal combustion engine after the start, in particular a cold start, as a function of the catalytic converter temperature is limited in such a way that the power that can be provided by the internal combustion engine 12 via the output shaft is less than the maximum power that can be provided by the internal combustion engine 12 via the output shaft. In particular, it is provided that the permissible power output after the start, in particular a cold start, of the internal combustion engine 12 is only released with a delay, even for low values, as a function of the catalytic converter temperature. In other words, it is preferably provided that the limiting value, which is lower than the maximum value of the maximum power that can be provided by the internal combustion engine and to which the power of internal combustion engine 12 is limited, is increased as the catalytic converter temperature increases.
Wird beispielsweise ermittelt, dass durch die Begrenzung der Leistung auf den Begrenzungswert die Leistung, die die Verbrennungskraftmaschine 12 über ihre Abtriebswelle bereitstellt, nicht ausreicht, um eine beispielsweise von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs gewünschte Fahraufgabe oder Fahrfunktion wie beispielsweise eine von dem Fahrer gewünschte Geschwindigkeit, mit welcher das Kraftfahrzeug gefahren werden soll, realisiert werden kann, so wird beispielsweise die elektrische Maschine 42, welche eine elektrische Komponente des auch als Hybridantriebsstrang oder Hybridantrieb bezeichneten Antriebsstrangs 10 ist, in dem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben, sodass das Kraftfahrzeug gleichzeitig sowohl mittels der Verbrennungskraftmaschine 12 als auch mittels der elektrischen Maschine 42 angetrieben wird. Mittels der elektrischen Maschine 42 wird dadurch eine aus der Begrenzung der Leistung auf den Begrenzungswert resultierenden Mangelleistung oder Fehlleistung kompensiert, sodass das Kraftfahrzeug trotz der Begrenzung der Leistung auf den Begrenzungswert mit der von dem Fahrer gewünschten Geschwindigkeit gefahren beziehungsweise angetrieben werden kann. Insbesondere ist es denkbar, dass die zur Erfüllung der Fahrfunktion erforderliche Leistung vorrangig durch elektrische Komponenten des Hybridantriebs bereitgestellt wird. Mit anderen Worten ist es denkbar, dass eine von der elektrischen Maschine 42 in dem Motorbetrieb bereitgestellte, insbesondere mechanische, Leistung, die zum Antreiben des Kraftfahrzeugs verwendet wird, größer als die Leistung ist, die von der Verbrennungskraftmaschine 12 über die Abtriebswelle bereitgestellt wird und den Begrenzungswert aufweist. Es ist erkennbar, dass unter der Begrenzung der Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine 12 über ihre Abtriebswelle bereitgestellt wird, auf den Begrenzungswert zu verstehen ist, dass die den Begrenzungswert aufweisende Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine 12 über die Abtriebswelle bereitgestellt wird, geringer ist als der auch als Maximalwert bezeichnete Wert der von der Verbrennungskraftmaschine 12 über deren Abtriebswelle maximal bereitstellbaren Leistung.If, for example, it is determined that by limiting the power to the limit value, the power that internal combustion engine 12 provides via its output shaft is not sufficient to perform a driving task or driving function desired by the driver of the motor vehicle, such as a speed desired by the driver which the motor vehicle is to be driven, can be implemented, for example
Ferner ist es möglich, insbesondere bei einem unabhängigen, separaten, weiteren Aspekt, dass die Verbrennungskraftmaschine 12 insbesondere in ihrem Warmlauf zumindest zeitweise eine größere mechanische Leistung abgibt, das heißt über die Abtriebswelle bereitstellt, als zur Erfüllung der unmittelbaren, auch als Fahraufgabe bezeichneten Fahrfunktion benötigt wird, sodass die Verbrennungskraftmaschine 12 eine Überschussleistung bereitstellt, die nicht zum Antreiben des Kraftfahrzeugs sondern zum Antreiben der elektrischen Maschine 42 und somit zum Betreiben der elektrischen Maschine 42 in dem Generatorbetrieb verwendet wird, sodass die Überschussleistung als chemische Energie in dem Energiespeicher gespeichert werden kann. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine 12 derart betrieben wird, dass ein erster Teil der Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine 12 über die Abtriebswelle bereitgestellt wird, zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und ein zweiter Teil der Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine 12 über die Abtriebswelle bereitgestellt wird, zum Antreiben der elektrischen Maschine 42 verwendet wird, welche dadurch als der zuvor beschriebene Generator betrieben wird, mittels welchem der zweite Teil in elektrische Energie umgewandelt wird, die in dem elektrischen Energiespeicher gespeichert wird. Der zweite Teil ist die zuvor genannte Überschussleistung.It is also possible, particularly in the case of an independent, separate, further aspect, for internal combustion engine 12, in particular during its warm-up, to at least temporarily deliver greater mechanical power, i.e. make it available via the output shaft, than is required to fulfill the direct driving function, also referred to as the driving task is, so that the internal combustion engine 12 provides excess power, which is not used to drive the motor vehicle but to drive the
Um eine besonders effizienten, effektiven und emissionsarmen Betrieb des Kraftfahrzeugs zu realisieren, ist es ferner vorzugsweise vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine 12 insbesondere nach ihrem Kaltstart genau die Leistung abgibt, die zu einem solchen, auch als Abgasmassenstrom bezeichneten Massenstrom des Abgases führt, dass der Abgasmassenstrom im insbesondere teilweise erwärmten Katalysator 38 gerade noch gereinigt werden kann. Im Rahmen des Verfahrens ist es insbesondere vorgesehen, dass die Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine 12 über ihre Antriebswelle bereitgestellt wird, zumindest im Wesentlichen kontinuierlich steigt, dadurch, dass die Katalysatortemperatur zumindest im Wesentlichen kontinuierlich ansteigt, insbesondere mit zunehmender, sich an den Start anschließender Betriebsdauer der Verbrennungskraftmaschine 12, die während der Betriebsdauer befeuert betrieben wird. Falls die zuvor genannte Leistung, die zu dem genannten Abgasmassenstrom führt, zu groß ist, um die aktuelle Fahraufgabe zu erfüllen, wird überschüssig erzeugte Energie, das heißt die Überschussleistung in dem Energiespeicher gespeichert. Mit anderen Worten wird dabei beispielsweise die Überschussleistung der Verbrennungskraftmaschine 12 verwendet, um die elektrische Maschine 42 anzutreiben und somit als Generator zu betreiben, mittels welchem die Überschussleistung in elektrische Energie umgewandelt wird. Falls die zu dem Abgasmassenstrom führende Leistung zu klein ist, um die aktuelle Fahraufgabe zu erfüllen, wird die elektrische Maschine 42 in dem Motorbetrieb betrieben, sodass das Kraftfahrzeug gleichzeitig mittels der Verbrennungskraftmaschine 12 und mittels der elektrischen Maschine 42 antreibbar ist beziehungsweise angetrieben wird. Um die elektrische Maschine 42 in dem Motorbetrieb zu betreiben, wird die elektrische Maschine 42 mit in dem Energiespeicher gespeicherter, elektrischer Energie versorgt.In order to realize a particularly efficient, effective and low-emission operation of the motor vehicle, it is also preferably provided that the internal combustion engine 12, in particular after its cold start, delivers exactly the power that leads to such a mass flow of the exhaust gas, also referred to as the exhaust gas mass flow, that the exhaust gas mass flow can just about be cleaned in the particularly partially heated
Unter dem Merkmal, dass mittels des Generators die Überschussleistung der Verbrennungskraftmaschine 12 in elektrische Energie umgewandelt wird, ist selbstverständlich zu verstehen, dass die Überschussleistung durch mechanische Energie gebildet wird oder ist, die insbesondere über die Abtriebswelle der elektrischen Maschine 42 zugeführt wird. Hierdurch wird die elektrische Maschine 42 angetrieben und somit als Generator betrieben, mittels welchem die der elektrischen Maschine 42 zugeführte, mechanische Energie, mithin die Überschussleistung, in elektrische Energie umgewandelt wird.The feature that the excess power of the internal combustion engine 12 is converted into electrical energy by means of the generator naturally means that the excess power is or is formed by mechanical energy, which is supplied to the
Ferner hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Verbrennungskraftmaschine 12 einen Brennraum aufweist, in welchem die Leistungsabgabe bei offener Drosselklappe durch Variation des Zündwinkels und der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 12 gesteuert oder geregelt wird. Unter der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 12 ist eine Drehzahl zu verstehen, mit welcher sich die Abtriebswelle um die Abtriebswellendrehachse 16 relativ zu dem Gehäuseelement 14 insbesondere während des befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 12 dreht.Furthermore, it has proven to be advantageous if the internal combustion engine 12 has a combustion chamber in which the power output when the throttle valve is open is controlled or regulated by varying the ignition angle and the speed of the internal combustion engine 12 . The speed of the internal combustion engine 12 is to be understood as meaning a speed at which the output shaft rotates about the output shaft axis of
Des Weiteren ist es denkbar, dass mittels des Nockenwellenstellers 22 eine frühe Auslass-Offnen-Steuerzeit eingestellt wird, mithin ein Öffnungszeitpunkt, zu welchem innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels das jeweilige Auslassventil geöffnet wird, gegenüber einem Normalbetrieb nach früh verstellt wird. Der genannte Zeitpunkt, zu welchem das jeweilige Auslassventil innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels geöffnet wird, wird auch als Auslass-Öffnet bezeichnet und fällt mit einer Drehstellung der Abtriebswelle zusammen. Durch das frühe Auslass-Öffnet kann der Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine 12 im Vergleich zu dem Normalbetrieb reduziert werden, wodurch der Katalysator 38 besonders schnell erwärmt werden kann.Furthermore, it is conceivable that
Das die auch als Abgastrakt bezeichnete Abgasanlage 34 durchströmende Abgas der Verbrennungskraftmaschine 12 enthält Energie, insbesondere Wärmeenergie, die dadurch, dass das Abgas aus den Brennräumen ausströmt und in der Folge in den Abgastrakt einströmt und den Abgastrakt durchströmt, in den Abgastrakt eingebracht oder an den Abgastrakt abgegeben wird. Hierdurch werden der Abgastrakt und somit der Katalysator 38 aufgeheizt. Dabei wirken insbesondere zwei Energieformen: eine erste der Energieformen ist thermische Energie, die insbesondere in dem Abgasmassenstrom beziehungsweise in dessen Temperatur, beziehungsweise absoluter Temperatur, enthalten ist. Die zweite Energieform ist chemische Energie, welche insbesondere darin besteht oder dadurch gebildet ist, dass in betriebswarmen Bereich des Katalysators exotherme chemische Reaktionen von Abgaskomponenten umgesetzt werden, wie beispielsweise eine auf Oxidation von Kohlenmonoxid mit im Abgas enthaltenen Restsauerstoff (2CO+O2 - > 2CO2).The exhaust gas of the internal combustion engine 12 flowing through the
Das jeweilige Gemisch umfasst Luft und insbesondere flüssigen Kraftstoff, der beispielsweise in den jeweiligen Brennraum eingebracht, insbesondere direkt eingespritzt, wird. Insbesondere wird der Kraftstoff innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels in den jeweiligen Brennraum eingebracht, insbesondere direkt eingespritzt, sodass innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels eine vorgebbare oder vorgegebene Menge des Kraftstoffes in den jeweiligen Brennraum eingebracht wird. Dabei hängt der Abgasmassenstrom von der pro Arbeitsspiel in den jeweiligen Brennraum eingespritzten, auch als Kraftstoffmenge bezeichneten Menge des Kraftstoffes, ab, insbesondere multipliziert mit der Anzahl der Arbeitsspiele, wobei die Anzahl der Arbeitsspiele wiederum von der auch als Motordrehzahl bezeichneten Drehzahl der Abtriebswelle abhängt. Eine auch als Abgastemperatur bezeichnete Temperatur des Abgases hängt von einer bei der jeweiligen Verbrennung des jeweiligen Gemisches freigesetzten thermischen Energie und einer mechanisch abgegebenen Arbeit ab. Die Temperatur des Abgases wird im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen gesteigert, indem die Verbrennungskraftmaschine 12 mit für den Wirkungsgrad schlechten, späten Zündwinkeln, weit offener Drosselklappe und erhöhter Drehzahl betrieben wird. Um den verringerten Wirkungsgrad zu kompensieren, wird mehr Kraftstoff verbrannt, was zur Temperaturerhöhung führt. Die abgegebene, auch als Motorleistung bezeichnete Leistung und damit der Wirkungsgrad der Umsetzung werden durch Variation des Zündwinkels eingestellt.The respective mixture includes air and, in particular, liquid fuel, which is introduced, for example, into the respective combustion chamber, in particular injected directly. In particular, the fuel is introduced into the respective combustion chamber within the respective working cycle, in particular injected directly, so that a predefinable or predetermined quantity of fuel is introduced into the respective combustion chamber within the respective working cycle. The exhaust gas mass flow depends on the quantity of fuel injected into the respective combustion chamber per working cycle, also referred to as fuel quantity, in particular multiplied by the number of working cycles, the number of working cycles in turn depending on the speed of the output shaft, also referred to as engine speed. A temperature of the exhaust gas, also referred to as the exhaust gas temperature, depends on a thermal energy released during the respective combustion of the respective mixture and on a mechanically delivered work. The temperature of the exhaust gas is increased compared to conventional solutions by operating the internal combustion engine 12 with retarded ignition angles which are poor for efficiency, with a wide open throttle valve and increased speed. To compensate for the reduced efficiency, more fuel is burned, which leads to an increase in temperature. The output, also referred to as engine output, and thus the efficiency of the conversion are adjusted by varying the ignition angle.
Wenn beispielsweise eine herkömmliche Verbrennungskraftmaschine zu einem Zeitpunkt t0 gestartet wird, und die Verbrennungskraftmaschine im Grunde keine mechanische Leistung abgibt beziehungsweise sich in ihrem Leerlauf befindet, so erreicht die Temperatur des Katalysators 38 erst zu einem Zeitpunkt t4 seine Beharrungstemperatur oder Anspringtemperatur und somit seine volle Wirksamkeit im Hinblick auf das Nachbehandeln des Abgases. Ein in
Wenn beispielsweise - wie es in
Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine 12 beispielsweise bei gegebenen zeitlichen Verlauf der zur Erfüllung der Fahraufgabe erforderlichen Leistung eine erhöhte mechanische Leistung abgibt, was insbesondere aus
Schließlich wird anhand von
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Antriebsstrangpowertrain
- 1212
- Verbrennungskraftmaschineinternal combustion engine
- 1414
- Gehäuseelementhousing element
- 1616
- Abtriebswellendrehachseoutput shaft axis of rotation
- 1818
- Nockenwellendrehachsecamshaft axis of rotation
- 2020
- Zylinderkopfcylinder head
- 2222
- Nockenwellenstellercamshaft adjuster
- 2424
- Steuergehäusecontrol housing
- 2626
- Kältemittelverdichterrefrigerant compressor
- 2828
- Ölwannesump
- 3030
- Ölablassschraubeoil drain plug
- 3232
- Steuergerätcontrol unit
- 3434
- Abgasanlageexhaust system
- 3636
- Abgaskrümmerexhaust manifold
- 3838
- Katalysatorcatalyst
- 4040
- PfeilArrow
- 4242
- elektrische Maschineelectric machine
- 4444
- Abszisseabscissa
- 4646
- Ordinateordinate
- 4848
- Verlauf, Temperatur KatalysatorHistory, Temperature Catalyst
- 5050
- Verlauf, Drehzahl VerbrennungskraftmaschineCourse, engine speed
- 5252
- Verlauf, Motorleistunghistory, engine performance
- 5454
- Verlauf, erforderliche MotorleistungHistory, required engine power
- 5656
- Überschussleistungexcess power
- nn
- Drehzahlrotational speed
- PP
- Leistungpower
- TT
- Lastload
- tt
- Zeittime
- t0,1,2,3,4t0,1,2,3,4
- Zeitpunktetimes
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 60131508 T2 [0002]DE 60131508 T2 [0002]
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