DE112018004701T5

DE112018004701T5 - Steuervorrichtung und steuerverfahren für ein abgasreinigungssystem in einem fahrzeug

Info

Publication number: DE112018004701T5
Application number: DE112018004701.6T
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Matsumura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-10-24
Filing date: 2018-10-19
Publication date: 2020-06-18
Also published as: WO2019082824A1; JP6791096B2; JP2019078216A; US20200240307A1; US11085343B2

Abstract

Eine Steuervorrichtung (40) steuert ein Abgasreinigungssystem (20), das einen Abgasreinigungskatalysator (21), der in einem Abgaskanal (11) für einen Verbrennungsmotor (10) in einem Fahrzeug vorgesehen ist, und eine elektrische Heizeinrichtung (23) zum Erwärmen des Abgasreinigungskatalysators in Reaktion auf die Zufuhr von Elektrizität enthält. Die Steuervorrichtung umfasst eine Vorhersageeinheit (43), die mindestens eine vorbereitende Aktion eines vor dem Startvorgang durchgeführten Startvorgangs für das Fahrzeug erfasst und vorhersagt, dass der Startvorgang durchgeführt werden wird, und eine Heizsteuereinheit (42), die bewirkt, dass die elektrische Heizeinrichtung den Abgasreinigungskatalysator erwärmt, wenn die Vorhersageeinheit vorhersagt, dass der Startvorgang durchgeführt werden wird.

Description

[Querverweis auf ähnliche Anmeldungen]
Diese Anmeldung basiert auf der am 24. Oktober 2017 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-205453 , deren Beschreibung hierin durch Verweis aufgenommen ist.
[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren für ein Abgasreinigungssystem in einem Fahrzeug.
[Stand der Technik]
Das Abgassystem für den internen Verbrennungsmotor bzw. die interne Verbrennungsmaschine in einem Fahrzeug umfasst einen Abgasreinigungskatalysator zur Reinigung des Abgases, das beim Betrieb des Verbrennungsmotors ausgestoßen wird. Ein bekanntes Beispiel für den Abgasreinigungskatalysator ist ein Drei-Wege-Katalysator, der in der Lage ist, schädliche Bestandteile wie HC, CO und NOx zu reinigen.
Die katalytische Aktivität eines Abgasreinigungskatalysators hängt von der Katalysatortemperatur ab. Wenn der Abgasreinigungskatalysator seine Aktivierungstemperatur nicht erreicht, kann der Verbrennungsmotor am Starten gehindert werden oder die Abgasreinigung unzureichend sein. Um das Abgas ausreichend zu reinigen, ist der Abgasreinigungskatalysator vor dem Betrieb des Verbrennungsmotors auf seine Aktivierungstemperatur zu erhitzen. Der Abgasreinigungskatalysator kann z.B. mit Abgas beheizt werden, das durch den Abgasreinigungskatalysator aus dem Verbrennungsmotor strömt, oder mit einem elektrisch beheizten Katalysatorsystem (EHC), das den Abgasreinigungskatalysator mit einer Heizung elektrisch beheizt.
PTL 1 beschreibt eine Technik, bei der ein Abgasreinigungskatalysator in Reaktion auf eine Anforderung zum Starten eines Verbrennungsmotors in einem Hybridfahrzeug erhitzt wird, das fährt, wenn der Abgasreinigungskatalysator eine Temperatur gleich oder niedriger als seine Aktivierungstemperatur hat. Wenn bei dieser Technik festgestellt wird, dass die verbleibende Sekundärbatteriekapazität (SOC) nicht ausreicht, um den Abgasreinigungskatalysator zu erwärmen, wird der Zündzeitpunkt des Verbrennungsmotors verzögert, um die Abgaswärmemenge zu erhöhen, und der Abgasreinigungskatalysator wird ebenfalls mit Hilfe des Abgases erwärmt.
[Zitierliste]
[Patentliteratur]
[PTL 1] JP 10-288028 A
[Kurzfassung der Erfindung]
In einer Situation, in der ein geparktes Fahrzeug betreten und gestartet wird, hat der Abgasreinigungskatalysator oft eine Temperatur, die deutlich unter der Aktivierungstemperatur liegt, und es dauert einige Zeit, bis der Abgasreinigungskatalysator mit der niedrigen Temperatur auf die Aktivierungstemperatur aufgeheizt ist. Daher ist eine Technik erforderlich, die den Abgasreinigungskatalysator beim Start des Fahrzeugs schnell erhitzt.
In Anbetracht des oben genannten Problems besteht eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin, eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren für ein Abgasreinigungssystem in einem Fahrzeug bereitzustellen, die den Abgasreinigungskatalysator beim Starten des Fahrzeugs schnell erhitzen.
Die vorliegende Offenbarung stellt eine Steuervorrichtung zur Steuerung eines Abgasreinigungssystems zur Verfügung, das einen Abgasreinigungskatalysator, die in einem Abgaskanal für den Verbrennungsmotor in einem Fahrzeug vorgesehen ist, und eine elektrische Heizeinrichtung zum Beheizen des Abgasreinigungskatalysators in Reaktion auf die Zufuhr von Elektrizität umfasst. Die Steuervorrichtung umfasst eine Vorhersageeinheit, die mindestens eine vorbereitende Aktion für einen Startvorgang für das Fahrzeug vor dem Startvorgang erkennt und vorhersagt, dass der Startvorgang durchgeführt wird, und eine Heizsteuereinheit, die die elektrische Heizeinrichtung veranlasst, den Abgasreinigungskatalysator zu heizen, wenn die Vorhersageeinheit vorhersagt, dass der Startvorgang durchgeführt (werden) wird.
Wenn in der Steuervorrichtung nach der vorliegenden Offenbarung die Vorhersageeinheit vorhersagt, dass der Startvorgang für das Fahrzeug durchgeführt (werden) wird, veranlasst die Heizsteuereinheit die elektrische Heizeinrichtung, den Abgasreinigungskatalysator zu erwärmen. Die Erwärmung des Abgasreinigungskatalysators vor dem eigentlichen Startvorgang des Fahrzeugs ermöglicht eine schnelle Erwärmung des Abgasreinigungskatalysators beim Start des Fahrzeugs.
Die vorliegende Offenbarung sieht auch ein Steuerverfahren für das Abgasreinigungssystem vor, das durch die Steuervorrichtung implementiert bzw. umgesetzt werden kann. Das Steuerverfahren umfasst einen Vorhersageschritt zum Erfassen mindestens einer vorbereitenden Aktion für einen Startvorgang für das Fahrzeug, der vor dem Startvorgang durchgeführt wird, und zum Vorhersagen, dass der Startvorgang durchgeführt wird, und einen Heizsteuerschritt, der bewirkt, dass die elektrische Heizeinrichtung den Abgasreinigungskatalysator erwärmt, wenn im Vorhersageschritt vorhergesagt wird, dass der Startvorgang durchgeführt (werden) wird.
Figurenliste
Die oben genannten und andere Objekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der detaillierten Beschreibung, die nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen vorgesehen ist, klar ersichtlich sein:

1 veranschaulicht die Konfiguration eines Antriebssystems eines Fahrzeuges einschließlich einer Steuervorrichtung für ein Abgasreinigungssystem nach einer Ausführungsform;
2 veranschaulicht den Zusammenhang zwischen der katalytischen Aktivität und der Temperatur eines Abgasreinigungskatalysators;
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Steuerverfahren für das Abgasreinigungssystem entsprechend der Ausführungsform darstellt;
4 ist ein Zeitdiagramm für die Steuerung des Abgasreinigungssystems nach einer Ausführungsform;
5 ist ein Zeitdiagramm für die Steuerung des Abgasreinigungssystems nach einer anderen Ausführungsform;
6 ist ein Zeitdiagramm für die Steuerung des Abgasreinigungssystems nach einer anderen Ausführungsform; und
7 ist ein Zeitdiagramm für die Steuerung des Abgasreinigungssystems nach einer anderen Ausführungsform.

[Beschreibung der Ausführungsformen]
Wie in 1 dargestellt, umfasst ein Antriebssystem 1 in einem Fahrzeug einen Verbrennungsmotor 10, ein Abgasreinigungssystem 20 zur Reinigung der Abgase des Verbrennungsmotors 10, einen Leistungsmechanismus 30, einen Wechselrichter 37, eine Hochspannungsbatterie 38 und eine Steuervorrichtung 40.
Der Leistungsmechanismus 30 umfasst einen ersten Motorgenerator (im Folgenden als erstes MG bezeichnet) 31, einen zweiten Motorgenerator (im Folgenden als zweites MG bezeichnet) 32, einen Leistungsverteilungsmechanismus 33 und einen Untersetzungsgetriebemechanismus 34. Der Verbrennungsmotor 10 und der zweite MG 32 dienen hauptsächlich als Antriebsquelle für die Antriebsräder 35. Die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 10, die Drehwelle des ersten MG 31 und die Drehwelle des zweiten MG 32 sind über den Leistungs- bzw. Kraftverteilungsmechanismus 33 (z.B. ein Planetengetriebe) miteinander verbunden. Die Drehwelle des zweiten MG 32 ist über den Untersetzungsgetriebemechanismus 34 mit einer Achse 36 verbunden.
Der erste MG 31 und der zweite MG 32 sind über den Wechselrichter 37 an die Hochspannungsbatterie 38 angeschlossen. Der erste MG 31 und der zweite MG 32 übertragen und erhalten jeweils Leistung von und zur Hochspannungsbatterie 38 über den Wechselrichter 37.
Das Abgasreinigungssystem 20 umfasst eine Abgasreinigungskatalysatorschicht 21, die in einem Abgaskanal 11 für den Verbrennungsmotor 10 vorgesehen ist, und eine Partikelentfernungsschicht 22. Die Schicht 21 des Abgasreinigungskatalysators ist eine Schicht, die einen Abgasreinigungskatalysator wie z.B. einen Drei-Wege-Katalysator enthält. Die Partikelentfernungsschicht 22 ist eine Schicht zur Entfernung von Partikeln bzw. Feinstaub hauptsächlich aus dem Abgas, wie z.B. ein Benzinpartikelfilter (GPF) oder ein Vierwege-GPF mit einem Katalysator, der auf einem GPF gelagert ist.
In 1 ist die eine Abgasreinigungskatalysatorschicht 21 stromaufwärts des Abgaskanals 11 und die eine Partikelentfernungsschicht 22 stromabwärts vorgesehen. Die Anzahl und Reihenfolge der Schichten ist jedoch nicht auf die Figur beschränkt. In einigen Fällen, abhängig von der Reinigungsleistung der Abgasreinigungskatalysatorschicht 21, kann der Einbau der Partikelentfernungsschicht 22 nicht erforderlich sein. In 1 sind die Abgasreinigungskatalysatorschicht 21 und die Partikelentfernungsschicht 22 im Abgaskanal 11 in der Nähe des Verbrennungsmotors 10 angeordnet. Die Schichten 21 und 22 können jedoch entfernt bzw. beabstandet vom Verbrennungsmotor 10 vorgesehen sein. Wenn sich die Abgasreinigungskatalysatorschicht 21 und die Partikelentfernungsschicht 22 vom Verbrennungsmotor 10 entfernt befinden, sinkt die Temperatur des Abgases, das die Schichten 21 und 22 durchströmt, und verringert den Druckverlust.
Zur Beheizung des Abgasreinigungskatalysators der Abgasreinigungskatalysatorschicht 21 ist ein EHC 23 entsprechend einer elektrischen Heizeinrichtung und eine Leistungs- bzw. Stromversorgungsschaltung 24 für den EHC vorgesehen. Der EHC 23 ist ein leitfähiger Widerstand, auf dem der Abgasreinigungskatalysator aufgebracht ist, und dieser bildet einen Teil der Abgasreinigungskatalysatorschicht 21. Der EHC 23 wird an die Stromversorgungsschaltung 24 angeschlossen. Wenn die Hochspannungsbatterie 38 den EHC 23 über die Stromversorgungsschaltung 24 mit Leistung bzw. Strom versorgt, um den leitfähigen Widerstand des EHC 23 mit elektrischer Energie zu versorgen, fungiert der leitfähige Widerstand als Heizelement zur Erwärmung der Abgasreinigungskatalysatorschicht 21, die den Abgasreinigungskatalysator enthält.
Bei der Abgasreinigungskatalysatorschicht 21 kann der gesamte Abgasreinigungskatalysator auf dem leitfähigen Widerstand des EHC 23 oder ein Teil des Abgasreinigungskatalysators auf dem leitfähigen Widerstand des EHC 23 aufgebracht sein. Beispielsweise kann ein stromaufwärts gelegener Teil des Trägers für den Abgasreinigungskatalysator ein leitender Widerstand sein, während nur ein stromabwärts gelegener Teil ein Nichtleiter sein kann, und der Abgasreinigungskatalysator auf dem stromaufwärts gelegenen Teil kann durch den EHC 23 beheizt werden. Bei der Versorgung des EHC 23 mit elektrischer Leistung bzw. Energie wird die gesamte Abgasreinigungskatalysatorschicht 21 beheizt und damit auch der nicht durch den leitfähigen Widerstand des EHC 23 unterstützte Abgasreinigungskatalysator indirekt beheizt. Obwohl der EHC in der vorliegenden Ausführungsform als Beispiel beschrieben wird, kann die elektrische Heizeinrichtung jede Vorrichtung sein, die in der Lage ist, den Abgasreinigungskatalysator durch Zufuhr elektrischer Energie zu erwärmen.
Die dem EHC 23 zugeführte elektrische Leistung wird von der Stromversorgungsschaltung 24 gesteuert. Die Stromversorgungsschaltung 24 ist mit einem elektrischen Leistungsregler (nicht abgebildet) einschließlich eines Schaltkreises versehen. Der elektrische Leistungsregler unterzieht den von der Hochspannungsbatterie 38 gelieferten Strom einer Spannungsumwandlung oder Glättung und liefert die daraus resultierende Leistung an den EHC 23.
Das Abgasreinigungssystem 20 umfasst auch die Abgassensoren 25 und 26, die am Einlass und am Auslass der Abgasreinigungskatalysatorschicht 21 vorgesehen sind, sowie einen Temperatursensor 27, der auf der Abgasreinigungskatalysatorschicht 21 vorgesehen ist, um die Temperatur des Abgases zu erfassen, das durch den EHC 23 strömt. Bei den Abgassensoren 25 und 26 handelt es sich um Emissionsgassensoren (wie z.B. Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren oder Sauerstoffsensoren), die das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Emissionsgases bestimmen oder feststellen, ob das Emissionsgas fett oder mager ist.
Die Steuervorrichtung 40 ist eine elektronische Steuereinheit (ECU) und besteht hauptsächlich aus einem Mikrocomputer. Die Steuervorrichtung 40 umfasst eine Antriebssteuereinheit 41, eine Heizsteuereinheit 42 und eine Vorhersageeinheit 43. Die Antriebssteuereinheit 41 steuert den Verbrennungsmotor 10 und den Wechselrichter 37 in Abhängigkeit von den Fahrbedingungen des Fahrzeugs, um der erste MG 31 und der zweite MG 32 zu steuern. Die Heizsteuereinheit 42 steuert die Stromversorgungsschaltung 24, um die elektrische Leistung des EHC 23 zu steuern. Die Vorhersageeinheit 43 erkennt eine oder mehrere vorbereitende Aktionen bzw. Maßnahmen für einen vor dem Startvorgang durchgeführten Startvorgang für das Fahrzeug und sagt voraus, dass der Startvorgang durchgeführt wird. Wenn die Vorhersageeinheit 43 vorhersagt, dass der Startvorgang durchgeführt wird, steuert die Heizsteuereinheit 42 die Stromversorgungsschaltung 24, um den EHC 23 mit elektrischer Energie zu versorgen und den Abgasreinigungskatalysator zu heizen.
Signale von verschiedenen im Fahrzeug installierten Sensoren 50 werden in die Steuervorrichtung 40 eingegeben bzw. dieser zugeführt. Konkrete Beispiele für die verschiedenen Sensoren 50 sind ein Entriegelungssensor 51 zur Erkennung der Türentriegelung, ein Türsensor 52 zur Erkennung des Öffnens und Schließens einer Fahrzeugtür, ein Sitzsensor 53 zur Erkennung des Insassen, der auf einem Sitz sitzt, und ein Sicherheitsgurtsensor 54 zur Erkennung des Anlegens oder Lösens eines Sicherheitsgurtes. Signale von einem Gaspedalsensor zur Erfassung des Grades der Gaspedalöffnung (der Betrag, um den das Gaspedal betätigt wird), einem Geschwindigkeitssensor zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit, einem Schaltschalter zur Erfassung der Betriebsstellung des Schalthebels und einem Bremsschalter zur Erfassung der Bremsbetätigung können in die Steuervorrichtung 40 eingegeben werden.
Während der Fahrt teilt die Steuervorrichtung 40 die Leistung des Verbrennungsmotors 10 über den Leistungsverteilungsmechanismus 33 in zwei Leitungen, eine für den ersten MG 31 und eine für die Achse 36. Die Leistung in der einen Leitung treibt die Achse 36 und damit die Räder 35 an, und die Leistung in der anderen Leitung treibt den ersten MG 31 zur Stromerzeugung an. Die erzeugte Leistung treibt den zweiten MG 32 an, und die Leistung des zweiten MG 32 treibt auch die Achse 36 und damit die Räder 35 an. Darüber hinaus wird bei plötzlicher Beschleunigung sowohl die Leistung des ersten MG 31 als auch die Leistung der Hochspannungsbatterie 38 dem zweiten MG 32 zugeführt, um den Antrieb des zweiten MG 32 zu verstärken.
Beim Abbremsen führt das Fahrzeug eine Rückgewinnung der Verzögerungsenergie durch (regeneratives Bremsen), wobei die Kraft der Räder 35 den zweiten MG 32 antreibt, und der angetriebene zweite MG 32 als Stromgenerator arbeitet, um die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie umzuwandeln, die von der Hochspannungsbatterie 38 zurückgewonnen (und zum Laden verwendet) wird.
Beim Anfahren oder unter Schwachlastbedingungen (bei denen der Verbrennungsmotor 10 eine geringe Kraftstoffeffizienz aufweist) hält die Steuervorrichtung 40 den Verbrennungsmotor 10 während der Fahrt des EV ausgeschaltet, wobei die elektrische Leistung der Hochspannungsbatterie 38 den zweiten MG 32 antreibt und die Leistung des zweiten MG 32 die Räder 35 zum Fahren antreibt.
Um den Verbrennungsmotor 10 zu starten, wird der erste MG 31 von der Leistung der Hochspannungsbatterie 38 angetrieben, und die Leistung des ersten MG 31 wird über den Leistungsverteilungsmechanismus 33 auf die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 10 übertragen. Infolgedessen wird die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 10 in eine Drehbewegung versetzt, um den Verbrennungsmotor 10 zu starten.
Wenn der Verbrennungsmotor 10 gestartet wird, versorgt die Heizsteuereinheit 42 den EHC 23 entsprechend mit elektrischer Energie, um den Abgasreinigungskatalysator zu heizen. Die katalytische Aktivität des Abgasreinigungskatalysators hängt von der Katalysatortemperatur ab. Wenn der Abgasreinigungskatalysator seine Aktivierungstemperatur noch nicht erreicht hat, kann der Verbrennungsmotor 10 am Starten gehindert werden, oder das Abgasreinigungssystem 20 reinigt die Abgase möglicherweise nicht ausreichend.
Die katalytische Aktivität des Abgasreinigungskatalysators kann z.B. anhand der NOx-Reinigungsrate durch den Abgasreinigungskatalysator bewertet werden. Wie in 2 dargestellt, hängt die NOx-Reinigungsrate des Abgasreinigungskatalysators von den Katalysatortemperaturen T ab und steigt bei Katalysatortemperaturen von etwa 300 bis 400°C stark an. Die Temperatur, bei der die NOx-Reinigungsrate 95% erreicht, wird als Vollaktivierungstemperatur Ta definiert, und die Temperatur, bei der die NOx-Reinigungsrate 50% erreicht, wird als halbe Aktivierungstemperatur Ts definiert. Die katalytische Aktivität des Abgasreinigungskatalysators variiert in Abhängigkeit von der Katalysatortemperatur T. Die katalytische Aktivität kann für T <Ts als inaktiv, für Ts ≤ T <Ta als halb aktiviert und für T ≥ Ta als vollständig aktiviert bewertet werden.
Die NOx-Reinigungsrate des Abgasreinigungskatalysators ist ein Beispiel für die katalytische Aktivität des Abgasreinigungskatalysators. Die Reinigungsrate anderer aus dem Abgas zu reinigender Bestandteile (z.B. Kohlenwasserstoffbestandteile oder CO) kann als Indikator für die katalytische Aktivität des Abgasreinigungskatalysators verwendet werden.
Die Heizsteuereinheit 42 bestimmt, ob der EHC 23 mit elektrischer Energie versorgt werden soll, basierend z.B. auf der Abgastemperatur, die vom Temperatursensor 27 erfasst wird, wenn das Gas die Abgasreinigungskatalysatorschicht 21 durchströmt. Beispielsweise kann die Heizsteuereinheit 42 den EHC 23 mit elektrischer Energie bzw. Leistung versorgen, bis der vom Temperatursensor 27 erfasste Wert die volle Aktivierungstemperatur Ta erreicht. In anderen Fällen kann die Heizsteuereinheit 42 die Temperaturdifferenz zwischen dem vom Temperaturfühler 27 erfassten Wert und der vollen Aktivierungstemperatur Ta verwenden, um eine Energielücke E zu berechnen, die die Energie darstellt, die für die Katalysatortemperatur T des Abgasreinigungskatalysators benötigt wird, um die Vollauslösetemperatur Ta zu erreichen. Dann kann die Heizsteuereinheit 42 den EHC 23 entsprechend der Menge der Energielücke E mit elektrischer Energie versorgen.
Die Heizsteuereinheit 42 kann anhand der katalytischen Aktivität des Abgasreinigungskatalysators sowie eines weiteren Indikators bestimmen, ob der EHC 23 mit elektrischer Energie versorgt werden soll. Um beispielsweise die Hochspannungsbatterie 38 zu schützen, darf die Heizsteuereinheit 42 den EHC 23 nur dann mit elektrischer Energie versorgen, wenn die Außenlufttemperatur oder die Batteriekapazität (SOC) gleich oder größer als ein vorgegebener Wert ist.
Vor dem Startvorgang des Fahrzeugs ist die Steuerung der Stromversorgung des EHC 23 durch die Heizsteuereinheit 42 an die Ergebnisse der Vorhersage durch die Vorhersageeinheit 43 gebunden. Wenn die Vorhersageeinheit 43 vorhersagt, dass der Startvorgang für das Fahrzeug durchgeführt wird, übernimmt die Heizsteuereinheit 42 die Versorgung des EHC 23 mit elektrischer Energie.
Die Vorhersageeinheit 43 erkennt eine oder mehrere vorbereitende Aktionen einer vor dem Startvorgang durchgeführten Startoperation für das Fahrzeug und sagt voraus, dass der Startvorgang durchgeführt wird. Der Startvorgang ist z.B. ein Vorgang zum Starten des Verbrennungsmotors 10, wie z.B. ein Bereitschaftsbetrieb durch den Insassen. Die vorbereitenden Aktionen des Startvorgangs sind Handlungen, die vom Insassen vor dem Startvorgang ausgeführt werden können, wie z.B. das Annähern des Insassen an das Fahrzeug, das Entriegeln des Fahrzeugs, das Öffnen einer Fahrzeugtür, das Sitzen des Insassen auf einem Sitz und das Anlegen des Sicherheitsgurtes durch den Insassen. Die Vorhersage durch die Vorhersageeinheit 43 wird zu einem Zeitpunkt durchgeführt, bevor der Startvorgang des Fahrzeugs erfolgt. Beispielsweise kann die Vorhersage durch die Vorhersageeinheit 43 periodisch durchgeführt werden, wenn der Startvorgang für das Fahrzeug nicht durchgeführt wird, und zu dem Zeitpunkt beendet werden, zu dem der Startvorgang für das Fahrzeug durchgeführt wird.
Die vorbereitenden Aktionen können durch die verschiedenen Sensoren 50 im Fahrzeug oder durch Signale, die durch die Fernbedienung des Insassen in das Fahrzeug eingegeben werden, erkannt werden. Zum Beispiel wird das Entriegeln des Fahrzeugs durch den Entriegelungssensor 51 erkannt. Beispielsweise kann der sich dem Fahrzeug nähernde Insasse durch ein umgebendes Überwachungsradar oder einen Smart Key erkannt werden. Das Öffnen einer Fahrzeugtür wird durch den Türsensor 52 erkannt. Der auf einem Sitz sitzende Insasse wird vom Sitzsensor 53 erfasst. Der Insasse, der den Sicherheitsgurt anlegt, wird vom Sicherheitsgurtsensor 54 erkannt.
Die Vorhersageeinheit 43 kann die von den verschiedenen Sensoren 50 empfangenen Signale bezüglich der vorbereitenden Aktionen des Startvorgangs integrieren und vorhersagen, dass der Startvorgang durchgeführt wird, wenn der integrierte Wert S größer als ein vorbestimmter Schwellenwert X ist. In einem solchen Fall können die Erkennungssignale der vorbereitenden Aktionen gleich behandelt werden. Genauer gesagt kann der integrierte Wert S der Detektionssignale der vorbereitenden Aktionen berechnet werden, indem das Vorhandensein des Detektionssignals einer vorbereitenden Aktion als 1 und das Fehlen als 0 betrachtet wird.
In anderen Fällen können die Erkennungssignale der vorbereitenden Aktionen vor der Berechnung des integrierten Wertes S entsprechend gewichtet werden. Beispielsweise können die Erkennungssignale mehrerer vorbereitender Aktionen, die vor dem Startvorgang durchgeführt wurden, in der Reihenfolge der Nähe des Startvorgangs gewichtet und dann der integrierte Wert S berechnet werden. In anderen Beispielen können die Erkennungssignale des Türsensors 52, des Sitzsensors 53 und des Sicherheitsgurtsensors 54 des Fahrersitzes im Vergleich zu den anderen Sitzen ein großes Gewicht erhalten. Die Vorhersageeinheit 43 kann eine Sequenz von Handlungen speichern, die der Fahrer bis zum Startvorgang durchgeführt hat, sowie Gewichtserfassungssignale der vorbereitenden Aktionen gemäß der gespeicherten Sequenz von Handlungen.
Genauer gesagt können z. B. folgende vorbereitende Aktionen des definierten Startvorgangs definiert werden: Annäherung eines Insassen an das Fahrzeug, Entriegelung des Fahrzeugs, Öffnen einer Fahrzeugtür, Sitzen eines Insassen auf einem Sitz und Anlegen eines Sicherheitsgurtes durch den Insassen, und die Werte der Gewichtungskoeffizienten, mit denen ihre Signale multipliziert werden, können sich in Abhängigkeit von dieser Reihenfolge erhöhen. Für den Fall, dass der Insasse die Sequenz nicht befolgt und z.B. unmittelbar nach dem Öffnen einer Fahrzeugtür den Startvorgang für das Fahrzeug durchführt, wird die Erkennung einer vorbereitenden Aktion durch die Vorhersageeinheit 43 durch die Durchführung der Ursachen des Startvorgangs beendet, und die Heizsteuereinheit 42 führt die Steuerung der Stromversorgung des EHC 23 durch. So kann der Abgasreinigungskatalysator je nach Bedarf beheizt werden, während der Insasse nach dem Startvorgang auf einem Sitz sitzt oder den Sicherheitsgurt anlegt.
Die Vorhersageeinheit 43 kann aus den von den verschiedenen Sensoren 50 empfangenen Detektionssignalen der vorbereitenden Aktionen Erkennungssignale ausschließen, was als die vorbereitenden Aktionen ungeeignet ist. Zum Beispiel geben der Sitzsensor 53 und der Sicherheitsgurtsensor 54 ständig Signale für den Sitz aus, an dem ein Kindersitz befestigt ist. Durch den Ausschluss solcher konstanten bzw. ständigen bzw. steten Ausgangssignale aus den Detektionssignalen der vorbereitenden Aktionen kann die Vorhersageeinheit 43 zuverlässiger vorhersagen, ob der Startvorgang durchgeführt werden sollte.
Der Schwellenwert X kann während eines Zeitraums vom Beginn der Erfassung vorbereitender Aktionen bis zur Durchführung des Startvorgangs konstant sein oder variieren (im Folgenden manchmal als Erfassungszeitraum für die vorläufige Aktion bezeichnet). Beispielsweise kann der Schwellenwert X mit der Zeit kontinuierlich oder schrittweise ansteigen. Indem der Schwellenwert X zu Beginn der Erfassungsperiode für die vorbereitende Aktion klein eingestellt wird, kann die Erwärmung des Abgasreinigungskatalysators in Reaktion auf den Startvorgang in einer früheren Phase begonnen werden, wodurch eine schnelle Erhöhung der katalytischen Aktivität des Abgasreinigungskatalysators ermöglicht wird. Indem der Schwellenwert X so eingestellt wird, dass er gegen Ende der Erfassungsperiode für die vorbereitende Aktion ansteigt, wird verhindert, dass der Abgasreinigungskatalysator vor dem Startvorgang überhitzt wird, wodurch der Energieverlust verringert wird. Der Schwellenwert X kann im Laufe der Zeit ab dem Zeitpunkt ansteigen, zu dem die Vorhersageeinheit 43 mit ihrer Vorhersage beginnt oder zu dem Zeitpunkt, zu dem die Vorhersageeinheit 43 die erste vorbereitende Aktion feststellt.
Für den Fall, dass während einer vorgegebenen Zeitspanne, nachdem die Vorhersageeinheit 43 eine vorbereitende Aktion vor einem Startvorgang erkannt hat und dem EHC 23 erlaubt, mit der Erwärmung des Abgasreinigungskatalysators zu beginnen, keine vorbereitende Aktion erkannt wird, kann der EHC 23 die Erwärmung des Abgasreinigungskatalysators stoppen. Wenn es beispielsweise nicht notwendig ist, den Verbrennungsmotor 10 zu starten, z.B. wenn der Insasse einfach nur sitzt und sich im Fahrzeug ausruht, kann der EHC 23 die Erwärmung des Abgasreinigungskatalysators stoppen.
Für den Fall, dass die Vorhersageeinheit 43 vor einem Startvorgang eine vorbereitende Aktion feststellt, dem EHC 23 die Möglichkeit gibt, mit der Erwärmung des Abgasreinigungskatalysators zu beginnen, und dann die festgestellte vorläufige Aktion abgebrochen werden kann, kann die Vorausberechnungseinheit 43 die Abbrechung feststellen, um den integrierten Wert S neu zu berechnen. Nachdem der integrierte Wert S den Schwellenwert X überschreitet und der EHC 23 mit elektrischer Energie versorgt wird, bewirkt die Abbrechung der vorbereitenden Aktion, dass der integrierte Wert S zum Schwellenwert X oder kleiner wird, wodurch die Leistungs- bzw. Stromversorgung des EHC 23 unterbrochen wird. Folglich wird die Stromversorgung des EHC 23 ordnungsgemäß kontrolliert.
Die Vorhersageeinheit 43 kann vorhersagen, dass der Startvorgang für das Fahrzeug nicht durchgeführt wird, nachdem ein Signal einer Abbruchaktion (Stoppsignal) erkannt wurde, das vorhersagt, dass der Startvorgang nicht durchgeführt wird. Wenn beispielsweise die Vorhersageeinheit 43 vorhersagt, dass der Startvorgang nicht durchgeführt wird, nachdem mindestens eine vorbereitende Aktion erkannt wurde, kann die Heizsteuereinheit 42 den EHC 23 veranlassen, die Erwärmung des Abgasreinigungskatalysators zu stoppen, indem sie die Stromzufuhr zum EHC 23 unterbricht. Die Bestimmung, ob die Signale der verschiedenen Sensoren 50 mit einer Abbruchaktion verbunden sind, kann in Abhängigkeit vom kontrollierten Zustand des EHC 23 durch die Heizsteuereinheit 42 erfolgen. Genauer gesagt, wenn z.B. die Annäherung des Insassen an das Fahrzeug, das Entriegeln des Fahrzeugs, das Öffnen einer Fahrzeugtür und der auf einem Sitz sitzende Insasse in dieser Reihenfolge erkannt werden und die Vorhersageeinheit 43 vorhersagt, dass der Startvorgang durchgeführt wird, versorgt die Heizsteuereinheit 42 den EHC 23 mit elektrischer Energie. Wenn in diesem Zustand das Öffnen einer Fahrzeugtür und das Herausnehmen aus einem Sitz festgestellt wird, können diese Aktionen als Abbruchaktion bestimmt werden, um die Erwärmung des Abgasreinigungskatalysators zu stoppen.
Das Stoppsignal kann vom Insassen eingegeben werden. Wenn sich beispielsweise der Insasse im Fahrzeug befindet und es nicht notwendig ist, den Verbrennungsmotor 10 zu starten, kann der EHC 23 durch einen vom Insassen ausgeführten Vorgang veranlasst werden, die Erwärmung des Abgasreinigungskatalysators zu stoppen.
Ein Steuerverfahren für ein Abgasnachbehandlungssystem, das mit der Steuervorrichtung 40 durchgeführt wird, soll nun anhand von 3 beschrieben werden. Das Steuerverfahren umfasst einen Vorhersageschritt zum Erkennen einer oder mehrerer vorbereitender Aktionen eines Startvorgangs für das Fahrzeug, der vor dem Startvorgang durchgeführt wird, und zum Vorhersagen, dass der Startvorgang durchgeführt wird (Schritte S 102 bis S 104), und einen Heizsteuerschritt, der bewirkt, dass der EHC 23, der einer elektrischen Heizeinrichtung entspricht, den Abgasreinigungskatalysator erwärmt (Schritte S105 bis S111).
Zunächst wird in Schritt S101 ermittelt, ob sich das Fahrzeug im aktivierten Zustand befindet. Befindet sich das Fahrzeug beispielsweise im Zustand Ready-ON, wird festgestellt, dass sich das Fahrzeug im aktivierten Zustand befindet. Wenn sich das Fahrzeug nicht im aktivierten Zustand befindet, fährt das Verfahren mit Schritt S102 fort. Wenn sich das Fahrzeug im aktivierten Zustand befindet, fährt das Verfahren mit Schritt S105 fort, um zu den Heizsteuerschritten zu wechseln.
In Schritt S102 werden Signale von den verschiedenen Sensoren 50 empfangen, und es wird eine vorbereitende Aktion eines Startvorgangs erkannt. Dann fährt das Verfahren mit Schritt S103 fort.
In Schritt S103 wird festgelegt, ob ein Startvorgang durchgeführt wird. Genauer gesagt wird z.B. der integrierte Wert S der Signale, die mit der vorbereitenden Aktion eines Startvorgangs verbunden sind, berechnet, und je nachdem, ob der integrierte Wert S den vorgegebenen Schwellenwert X überschreitet, wird bestimmt, ob der Startvorgang durchgeführt wird. Der vorgegebene Schwellenwert X kann ein konstanter Schwellenwert X1 oder ein Schwellenwert X2 sein, der proportional mit der Zeit t ab dem Beginn einer Periode, während der die Vorhersage durchgeführt wird (Vorhersageperiode), ansteigt. Genauer gesagt kann z.B. X2 auf kt + X0 gesetzt werden (wobei k eine Konstante ist und X0 ein Schwellenwert zur Zeit t ist, der 0 ist). In einigen Fällen kann X2 auf kt + Xf gesetzt werden (wobei k eine Konstante ist und Xf ein Schwellenwert zum Zeitpunkt tf ist, bei dem die erste vorbereitende Aktion erkannt wird).
In Schritt S103 wird, wenn der integrierte Wert S >der Schwellenwert X ist, bestimmt, dass der Startvorgang durchgeführt werden soll, und das Verfahren fährt mit Schritt S104 fort. Wenn der integrierte Wert S ≤ dem Schwellenwert X ist, wird kein Startvorgang bestimmt, das Verfahren fährt mit Schritt S109 fort, und der EHC 23 wird keine elektrische Energie zugeführt.
In Schritt S103 kann ohne Berechnung des integrierten Werts S bestimmt werden, ob der Startvorgang durchgeführt wird, je nachdem, ob eine vorbereitende Aktion eines Startvorgangs erkannt wird. Genauer gesagt, wenn die vorbereitende Aktion eines Startvorgangs erkannt wird, fährt das Verfahren mit Schritt S104 fort; andernfalls fährt das Verfahren mit Schritt S109 fort.
In Schritt S104 wird bestimmt, ob eine Stoppsignal-Aktion (Stoppsignal), die voraussagt, dass der Startvorgang nicht durchgeführt wird, von den verschiedenen Sensoren 50 erkannt wird. Wenn kein Stoppsignal erkannt wird, fährt das Verfahren mit Schritt S105 fort, um von dem Vorhersageschritt zum Schritt der Heizungssteuerung bzw. zu dem Heizsteuerschritt zu wechseln. Wenn ein Stoppsignal erkannt wird, fährt das Verfahren mit Schritt S109 fort, und die Stromversorgung des EHC 23 wird nicht durchgeführt.
In Schritt S105 wird anhand der Außenlufttemperatur und des SOC-Wertes der Hochspannungsbatterie 38 ermittelt, ob die EHC 23 mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Wenn beispielsweise die Außenlufttemperatur gleich oder größer als eine vorgegebene Temperatur ist und der SOC gleich oder größer als ein vorgegebener Wert ist, wird festgestellt, dass der EHC 23 mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Wenn festgestellt wird, dass elektrische Energie geliefert werden kann, fährt das Verfahren mit Schritt S106 fort. Wenn festgestellt wird, dass keine elektrische Energie zugeführt werden kann, fährt das Verfahren mit Schritt S109 fort, und es wird keine elektrische Energie an den EHC 23 geliefert.
In Schritt S106 wird die Energie, die erforderlich ist, damit die Katalysatortemperatur T des Abgasreinigungskatalysators die volle Aktivierungstemperatur Ta erreicht, als Energiemangel bzw. Energielücke E berechnet, und dann geht das Verfahren zu Schritt S107 über. Beispielsweise kann die Energie, die erforderlich ist, damit die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators die volle Aktivierungstemperatur Ta erreicht, auf der Grundlage der Temperaturdifferenz zwischen dem vom Temperatursensor 27 erfassten Wert und der Vollauslösetemperatur Ta berechnet werden.
In Schritt S107 wird bestimmt, ob der Abgasreinigungskatalysator durch die Versorgung des EHC 23 mit elektrischer Energie aufgeheizt werden muss. Genauer gesagt wird die Temperaturdifferenz ΔT zwischen der vollen Aktivierungstemperatur Ta und der tatsächlichen Temperatur (z. B. Temperatur T1 zum Zeitpunkt des Schrittes S106) des Abgasreinigungskatalysators (z. B. ΔT = Ta - T1) zur Berechnung der Energielücke E verwendet. Wenn E 0 >ist, wird festgestellt, dass der Abgasreinigungskatalysator beheizt werden muss. Bei E ≤ 0 wird festgestellt, dass der Abgasreinigungskatalysator keine Erwärmung benötigt. Wenn festgestellt wird, dass der Abgasreinigungskatalysator erwärmt werden muss, fährt das Verfahren mit Schritt S108 fort, und die Leistungsversorgung des EHC 23 wird durchgeführt. Wenn festgestellt wird, dass der Abgasreinigungskatalysator keine Erwärmung benötigt, geht das Verfahren zu Schritt S109 über, und dem EHC 23 wird keine elektrische Energie zugeführt. Nach Schritt S108 oder Schritt S109 geht das Verfahren zu Schritt S110 über.
In Schritt S110 wird die zum Aufheizen des Abgasreinigungskatalysators eingesetzte Energie (Eingangsenergie) Eh vom Zeitpunkt des Schritts S106 bis zum aktuellen Zeitpunkt berechnet. Die Eingangsenergie Eh kann z.B. auf der Grundlage der von der Hochspannungsbatterie 38 an die EHC 23 gelieferten Leistung berechnet werden. Die Eingangsenergie Eh kann auch berechnet werden, beispielsweise auf der Grundlage der spezifischen Wärme des Abgasreinigungskatalysators und der Differenz zwischen der Temperatur T2 des Abgasreinigungskatalysators zum Zeitpunkt des Schritts S110 und der Temperatur T1 des Abgasreinigungskatalysators zum Zeitpunkt des Schritts S106, T2 - T1. Nach Schritt S110 fährt das Verfahren mit Schritt S111 fort.
In Schritt S111 wird festgestellt, ob die Erwärmung des Abgasreinigungskatalysators abgeschlossen ist. Konkret wird z.B. die in Schritt S106 berechnete Energielücke E mit der in Schritt S110 berechneten Eingangsenergie Eh verglichen. Wenn Eh E<, kehrt das Verfahren zu Schritt S101 zurück. Wenn Eh ≥ E, ist der Prozess abgeschlossen. In anderen Fällen kann die Feststellung, ob die Erwärmung des Abgasreinigungskatalysators abgeschlossen ist, in Abhängigkeit davon getroffen werden, ob die tatsächliche Temperatur des Abgasreinigungskatalysators größer als die volle Aktivierungstemperatur Ta ist. Genauer gesagt, z.B. wenn T <Ta, kann das Verfahren zu Schritt S101 zurückkehren. Wenn T ≥ Ta, kann der Prozess abgeschlossen werden.
Das Verhalten des Abgasreinigungssystems 20, das durch die obige Regelung erreicht wird, wird nun anhand der Zeitdiagramme der 4 bis 7 beschrieben. Die horizontale Achse jedes Zeitdiagramms der 4 bis 7 stellt eine Zeitachse dar. Die vertikale Achse zeigt von oben nach unten den Fahrzeugaktivierungszustand, die Bestimmung einer vorbereitenden Aktion (4) oder den integrierten Wert S von Signalen, die mit einer vorbereitenden Aktion verbunden sind (5 bis 7), die Temperatur der Abgasreinigungskatalysatorschicht 21, die Energielücke E, die EHC-angelegte Spannung und die katalytische Aktivität des Abgasreinigungskatalysators in dieser Reihenfolge an.
4 zeigt einen Fall, in dem, wenn die von den verschiedenen Sensoren 50 ausgegebenen Signale ein Signal enthalten, das mit einer vorbereitenden Aktion eines Startvorgangs verbunden ist, die Durchführung des Startvorgangs vorhergesagt wird. Als vorbereitende Aktionen eines Startvorgangs sind das Heranfahren des Insassen an das Fahrzeug, das Entriegeln des Fahrzeugs, das Öffnen einer Fahrzeugtür, das Sitzen des Insassen auf einem Sitz und das Anlegen des Sicherheitsgurtes durch den Insassen definiert.
Zum Zeitpunkt t1 wird eine vorbereitende Aktion erkannt und damit die Energielücke E berechnet. Als Ergebnis wird der Abgasreinigungskatalysator als inaktiv bestimmt und muss beheizt werden, und der EHC 23 wird mit elektrischer Energie versorgt.
Die vorbereitende Aktion wird während der Zeiten t1 bis t3 ständig erkannt. So wird der EHC 23 weiterhin mit elektrischer Energie versorgt, und die Temperatur der Abgasreinigungskatalysatorschicht 21 steigt mit der Zeit an. Die Temperatur erreicht die halbe Aktivierungstemperatur Ts zur Zeit t2 und die volle Aktivierungstemperatur Ta zur Zeit t3. Zum Zeitpunkt t3 erreicht die Energielücke E den Wert 0, und die Stromzufuhr zum EHC 23 endet. Das Aufheizen des Abgasreinigungskatalysators ist vor dem Zeitpunkt t4 abgeschlossen, zu dem der Insasse den Startvorgang durchführt.
5 zeigt einen Fall, in dem unter den Signalen der verschiedenen Sensoren 50 die Signale gewichtet werden, die einer Mehrzahl von vorbereitenden Aktionen eines Startvorgangs zugeordnet sind, der integrierte Wert S der Signale berechnet wird und ein Schwellenwert X2, der proportional mit der Zeit t ansteigt (in 5 durch eine gestrichelte Linie im Diagramm für den integrierten Wert S gekennzeichnet), zur Vorhersage des Anfahrvorgangs verwendet wird. Der Schwellenwert X2 kann durch kt + Xf ausgedrückt werden (wobei k eine Konstante ist und Xf ein Schwellenwert zum Zeitpunkt tf = t11 ist, bei dem die erste vorbereitende Aktion erkannt wird). Die festgelegten vorbereitenden Aktionen des Startvorgangs sind die Annäherung des Insassen an das Fahrzeug, das Entriegeln des Fahrzeugs, das Öffnen einer Fahrzeugtür, das Sitzen auf einem Sitz und das Anlegen des Sicherheitsgurtes durch den Insassen, und ihre Signale werden mit Gewichtungskoeffizienten multipliziert, die gegen Ende der Sequenz zunehmen.
Zum Zeitpunkt 111 wird festgelegt, dass der integrierte Wert S >X2 und damit die Energielücke E berechnet wird. Infolgedessen wird festgestellt, dass der Abgasreinigungskatalysator inaktiv ist und beheizt werden muss, und der EHC 23 wird mit elektrischer Energie versorgt.
Wenn eine erkannte vorbereitende Aktion abgebrochen wird, wird der integrierte Wert S neu berechnet. Der integrierte Wert S variiert also während der Zeiten t11 bis t13. Aufgrund des Zustands, in dem S > X2 erhalten bleibt, wird die Stromversorgung des EHC 23 jedoch aufrechterhalten. Infolgedessen steigt die Temperatur der Abgasreinigungskatalysatorschicht 21 mit der Zeit an, und die Temperatur erreicht zum Zeitpunkt t12 die halbe Aktivierungstemperatur Ts und zum Zeitpunkt t13 die volle Aktivierungstemperatur Ta. Zum Zeitpunkt t13 erreicht die Energielücke E den Wert 0, und die Stromzufuhr zum EHC 23 endet. Das Aufheizen des Abgasreinigungskatalysators ist vor dem Zeitpunkt t14 abgeschlossen, zu dem der Insasse den Startvorgang durchführt.
6 zeigt einen Fall, in dem unter den Signalen der verschiedenen Sensoren 50 die Signale gewichtet werden, die mehreren vorbereitenden Aktionen eines Startvorgangs zugeordnet sind, der integrierte Wert S der Signale berechnet wird und ein konstanter Schwellenwert X1 (in 6 durch eine gestrichelte Linie in der Grafik für den integrierten Wert S gekennzeichnet) zur Vorhersage des Anfahrvorgangs verwendet wird.
Zum Zeitpunkt t21 wird festgestellt, dass der integrierte Wert S > X2 ist und damit die Energielücke E berechnet wird. Infolgedessen wird festgestellt, dass der Abgasreinigungskatalysator inaktiv ist und beheizt werden muss, und der EHC 23 wird mit elektrischer Energie bzw. Leistung versorgt.
Der integrierte Wert S steigt während der Zeit t21 bis zur Zeit t22 und dem Zustand, in dem S >X1 gehalten wird. Dementsprechend wird der EHC 23 weiterhin mit elektrischer Energie versorgt, und die Temperatur der Abgasreinigungskatalysatorschicht 21 steigt mit der Zeit an.
Zum Zeitpunkt t22 wird als Ergebnis der Neuberechnung des integrierten Wertes S festgestellt, dass sich der integrierte Wert S verringert hat und S ≤ X1. Damit geht das Verfahren zum Schritt S109 über, und die Leistungs- bzw. Stromzufuhr zum EHC 23 endet. Da S ≤ X1 und während der Zeit t22 bis t23 keine elektrische Leistungs- bzw. Energiezufuhr zum EHC 23 erfolgt und die Temperatur der Abgasreinigungskatalysatorschicht 21 kaum ansteigt.
Zum Zeitpunkt t23 wird als Ergebnis der Neuberechnung des integrierten Wertes S festgestellt, dass der integrierte Wert S gestiegen ist und S > X1 ist. Damit wird die Energielücke E neu berechnet. Infolgedessen wird festgestellt, dass der Abgasreinigungskatalysator inaktiv ist und beheizt werden muss, und die Stromversorgung des EHC 23 wird wieder aufgenommen.
Der integrierte Wert S ist während der Zeit t23 bis zur Zeit t25 und S > X1 konstant. Dementsprechend wird der EHC 23 weiterhin mit elektrischer Energie versorgt, und die Temperatur der Abgasreinigungskatalysatorschicht 21 steigt mit der Zeit an. Die Temperatur erreicht die halbe Aktivierungstemperatur Ts zur Zeit t24 und die volle Aktivierungstemperatur Ta zur Zeit t25. Zum Zeitpunkt t25 erreicht die Energielücke E den Wert 0, und die Stromversorgung des EHC 23 endet. Das Aufheizen des Abgasreinigungskatalysators ist vor dem Zeitpunkt t26 abgeschlossen, zu dem der Insasse den Startvorgang durchführt.
7 zeigt einen Fall, in dem unter den Signalen der verschiedenen Sensoren 50 die Signale gewichtet werden, die einer Mehrzahl von vorbereitenden Aktionen eines Startvorgangs zugeordnet sind, der integrierte Wert S der Signale berechnet wird und ein Schwellenwert X2, der proportional mit der Zeit t ansteigt (in 7 durch eine gestrichelte Linie im Diagramm für den integrierten Wert S gekennzeichnet), zur Vorhersage des Anfahrvorgangs verwendet wird. Der Schwellenwert X2 kann durch kt + Xf ausgedrückt werden (wobei k eine Konstante ist und Xf ein Schwellenwert zum Zeitpunkt tf = t31 ist, bei dem die erste vorbereitende Aktion erkannt wird). Als vorbereitende Aktionen eines Startvorgangs werden die Annäherung des Insassen an das Fahrzeug, das Entriegeln des Fahrzeugs, das Öffnen einer Fahrzeugtür, das Sitzen auf einem Sitz und das Anlegen des Sicherheitsgurtes durch den Insassen definiert, und ihre Signale werden mit Gewichtungskoeffizienten multipliziert, die gegen Ende der Sequenz zunehmen.
Zum Zeitpunkt t31 wird festgestellt, dass der integrierte Wert S > X2 ist und damit die Energielücke E berechnet wird. Infolgedessen wird festgestellt, dass der Abgasreinigungskatalysator inaktiv ist und beheizt werden muss, und der EHC 23 wird mit elektrischer Energie versorgt.
Der integrierte Wert S steigt während der Zeit t31 bis zur Zeit t32 und dem Zustand, in dem S >X2 gehalten wird. Dementsprechend wird der EHC 23 weiterhin mit elektrischer Energie versorgt, und die Temperatur der Abgasreinigungskatalysatorschicht 21 steigt mit der Zeit an.
Zum Zeitpunkt t32 wird als Ergebnis der Neuberechnung des integrierten Wertes S festgestellt, dass der integrierte Wert S reduziert wurde und nun der integrierte Wert S ≤ X2 ist. Damit geht das Verfahren zum Schritt S109 über, und die Leistungs- bzw. Stromzufuhr zum EHC 23 endet. Da S ≤ X2 und während der Zeit t32 bis t33 keine elektrische Energiezufuhr zum EHC 23 erfolgt, steigt die Temperatur der Abgasreinigungskatalysatorschicht 21 kaum an.
Zum Zeitpunkt t33 wird als Ergebnis der Neuberechnung des integrierten Wertes S durch die Vorhersageeinheit 43 festgestellt, dass sich der integrierte Wert S erhöht hat und der integrierte Wert S > X2 ist. Damit wird die Energielücke E neu berechnet. Infolgedessen wird festgestellt, dass der Abgasreinigungskatalysator inaktiv ist und beheizt werden muss, und die Stromversorgung des EHC 23 wird wieder aufgenommen.
Der integrierte Wert S ist während der Zeit t33 bis zur Zeit t35 und S > X2 konstant. Dementsprechend wird der EHC 23 weiterhin mit elektrischer Energie versorgt, und die Temperatur der Abgasreinigungskatalysatorschicht 21 steigt mit der Zeit an. Die Temperatur erreicht die halbe Aktivierungstemperatur Ts zur Zeit t34 und die volle Aktivierungstemperatur Ta zur Zeit t35. Zum Zeitpunkt t35 erreicht die Energielücke E den Wert 0, und die Stromversorgung des EHC 23 endet. Das Aufheizen des Abgasreinigungskatalysators ist vor dem Zeitpunkt t36 abgeschlossen, zu dem der Insasse den Startvorgang durchführt.
Wenn in der Steuervorrichtung 40, wie oben beschrieben, die Vorhersageeinheit 43 vorhersagt, dass der Startvorgang für das Fahrzeug durchgeführt wird, bewirkt die Heizsteuereinheit 42, dass der EHC 23 den Abgasreinigungskatalysator erwärmt. Die Erwärmung des Abgasreinigungskatalysators vor dem eigentlichen Startvorgang des Fahrzeugs ermöglicht eine schnelle Erwärmung des Abgasreinigungskatalysators beim Start des Fahrzeugs.
In den Ausführungsformen wird exemplarisch ein Fall dargestellt, in dem der Steuervorrichtung 40 aus einem einzigen Steuergerät besteht, aber die vorliegende Offenbarung beschränkt sich nicht darauf. Zum Beispiel kann die Steuervorrichtung 40 eine Mehrzahl von Steuereinheiten enthalten, wie z.B. eine Hybrid-Steuergerät, das das gesamte Hybridfahrzeug steuert, ein Verbrennungsmotor-Steuergerät, das den Verbrennungsmotor 10 steuert, und ein MG-ECU, das den Wechselrichter 37 zur Steuerung des MG 31 und des MG 32 steuert. In diesem Fall kann das Hybrid-Steuergerät Steuersignale und Datensignale zu und von der Steuervorrichtung des Verbrennungsmotors und dem MG-ECU und dergleichen senden und empfangen und das Steuergerät des Verbrennungsmotors und das MG-ECU und dergleichen veranlassen, den Verbrennungsmotor 10, das MG 31 und das MG 32 zu steuern. Die ECU des Verbrennungsmotors oder das MG-ECU kann die Stromversorgungsschaltung 24 steuern, um die dem EHC 23 zugeführte elektrische Leistung zu regeln. In anderen Fällen kann eine dedizierte ECU zur Steuerung der Stromversorgungsschaltung 24 installiert werden, um die dem EHC 23 zugeführte elektrische Leistung zu steuern.
Obwohl die vorliegende Offenbarung auf der Grundlage der Ausführungsformen beschrieben wurde, ist zu verstehen, dass sich die Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und die Strukturen beschränkt. Die vorliegende Offenbarung umfasst auch verschiedene Modifikationen und Änderungen, die in den Bereich einen Äquivalents fallen. Darüber hinaus fallen verschiedene Kombinationen und Formen sowie andere Kombinationen und Formen mit einem, mehr als einem oder weniger als einem hinzugefügten Element ebenfalls in den Anwendungsbereich und Geist der vorliegenden Offenbarung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2017205453 [0001]
JP 10288028 A [0006]

Claims

Steuervorrichtung (40) zum Steuern eines Abgasreinigungssystems (20) mit einem Abgasreinigungskatalysator (21), der in einem Abgaskanal (11) für einen Verbrennungsmotor (10) in einem Fahrzeug vorgesehen ist, und mit einer elektrischen Heizeinrichtung (23) zum Erwärmen des Abgasreinigungskatalysators in Reaktion auf die Zufuhr von Elektrizität, wobei die Steuervorrichtung das Folgende umfasst: eine Vorhersageeinheit (43), die so konfiguriert ist, dass sie mindestens eine vorbereitende Aktion für einen Startvorgang für das Fahrzeug, der vor dem Startvorgang durchgeführt wird, erkennt und vorhersagt, dass der Startvorgang durchgeführt werden wird, und eine Heizsteuereinheit (42), die so konfiguriert ist, dass sie bewirkt, dass die elektrische Heizeinrichtung den Abgasreinigungskatalysator erwärmt, wenn die Vorhersageeinheit vorhersagt, dass der Startvorgang durchgeführt werden wird.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorhersageeinheit einen integrierten Wert berechnet, in dem die Erkennungssignale der vorbereitenden Aktion integriert sind, und vorhersagt, dass der Startvorgang durchgeführt werden wird, wenn der integrierte Wert größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei eine Mehrzahl von vorbereitenden Aktionen vordefiniert ist, und die Vorhersageeinheit die Erkennungssignale der vorbereitenden Aktionen gemäß einer Reihenfolge der vorbereitenden Aktionen gewichtet und den integrierten Wert berechnet.
Steuervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Schwellenwert während einer Vorhersageperiode, in der die Vorhersage von der Vorhersageeinheit durchgeführt wird, im Laufe der Zeit ansteigt.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vorhersageeinheit eine Abbruchaktion erkennt, die vorhersagt, dass der Startvorgang für das Fahrzeug nicht durchgeführt werden wird, nachdem sie mindestens eine der vorbereitenden Aktionen erkannt hat, und dadurch vorhersagt, dass der Startvorgang nicht durchgeführt werden wird, und, wenn die Vorhersageeinheit vorhersagt, dass der Startvorgang nicht durchgeführt werden wird, die Heizsteuereinheit die elektrische Heizeinrichtung veranlasst, die Erwärmung des Abgasreinigungskatalysators zu stoppen.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Vorhersageeinheit eine als ständig erkannte Aktion von den vorbereitenden Aktionen ausschließt.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Vorhersageeinheit eine oder mehrere Aktionen eines Insassen, der sich dem Fahrzeug nähert, das Entriegeln einer Tür, das Öffnen oder Schließen einer Tür, das Sitzen des Insassen auf einem Sitz und das Anlegen eines Sicherheitsgurtes als die vorbereitenden Aktionen erkennt.
Steuerverfahren zum Steuern eines Abgasreinigungssystems (20) mit einem Abgasreinigungskatalysator (21), der in einem Abgaskanal (11) für einen Verbrennungsmotor (10) in einem Fahrzeug vorgesehen ist, und einer elektrischen Heizeinrichtung (23) zum Erwärmen des Abgasreinigungskatalysators in Reaktion auf die Zufuhr von Elektrizität, wobei das Verfahren das Folgende umfasst: einen Vorhersageschritt (S102 bis S104) zum Erkennen von mindestens einer vorbereitenden Aktion für einen Startvorgang für das Fahrzeug, die vor dem Startvorgang durchgeführt wird, und zur Vorhersage, dass der Startvorgang durchgeführt werden wird, und einen Heizsteuerschritt (S105 bis S111), um zu bewirken, dass die elektrische Heizeinrichtung den Abgasreinigungskatalysator erwärmt, wenn im Vorhersageschritt vorhergesagt wird, dass der Startvorgang durchgeführt werden wird.