DE60131508T2 - Verfahren zum Betrieb eines hybridelektrischen Fahrzeugs zur Reduzierung der Abgasemissionen - Google Patents

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Description

  • Diese Erfindung betrifft ein Verfahren ein Hybrid-Elektrofahrzeug zu betreiben, um die Auspuffemissionen zu senken, und spezieller ein Verfahren ein Hybrid-Elektrofahrzeug zu betreiben, welches den Elektromotor/Generator des Fahrzeugs einsetzt um Emissionen während Kaltstart- und Übergangszuständen zu senken.
  • Herkömmliche, Verbrennungsmotoren besitzende Fahrzeuge setzen einen Drei-Wege-Katalysator („TWC", Three Way Catalyst; Drei-Wege-Katalysator) ein, um Auspuffemissionen zu senken. Speziell senkt der Drei-Wege-Katalysator katalytisch Stickoxide (NOx) und oxidiert Kohlenmonoxid („CO") und unverbrannte Kohlenwasserstoffe („HC"), welche während des Verbrennungsprozesses erzeugt werden. Der Drei-Wege-Katalysator besitzt eine sehr hohe Umsetzungseffizienz, wenn der Katalysator einmal „aufgewärmt" ist und sich das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Mischung sich nahe seines stöchiometrischen Punktes befindet. Ein Beispiel der Umsetzungseffizienz eines typischen Katalysators ist in Graph 100 von 5 gezeigt.
  • In herkömmlichen Fahrzeugen werden mehr als fünfzig Prozent (50%) der HC- und CO-Emissionen in den ersten sechzig Sekunden eines Standard-Emissionstestzyklus (z. B. dem EPA75-Testzyklus) erzeugt, und mehr als fünfundzwanzig Prozent (25%) der NOx-Emissionen werden während dieser Zeit erzeugt. Ein Beispiel der Auspuffemissionen eines Fahrzeugs während eines Standard-Emissionstests ist in Graph 110 von 6 gezeigt. Der Zeitpunkt, zu welchem der Katalysator einen Wirkungsgrad von fünfzig Prozent (50%) erreicht, wird allgemein seine „Zündzeit” genannt. Wegen des relativ schlechten Wirkungsgrades des Katalysators vor dem „Zünden" haben sich jüngste Anstrengungen zur Senkung von Auspuffemissionen darauf konzentriert die „Zündzeit” zu senken, um dadurch die Zeit zu senken während welcher der Katalysator am wenigsten wirksam ist. Diese bisherigen Anstrengungen haben es auch eingeschlossen, begleitend das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu verändern und/oder die Zündeinstellung des Motors zu verändern.
  • Diese bisherigen Anstrengungen haben an manchen Nachteilen gelitten. Speziell die Schwierigkeit, die Verbrennungsstabilität des Motors und die Betriebslast des Motors zu regeln während er aufwärmt, schränkt die bisherigen Strategien ernsthaft ein. Dieser Nachteil ist durch GB2 326 857 dargelegt, welches auch den Oberbegriff von Anspruch 1 offenlegt. Obwohl wesentliche Anteile der Emissionen während Bedingungen vom „Kaltstart"-Typ (z. B. während der ersten sechzig Sekunden des Fahrzeugbetriebs) erzeugt werden, erzeugen auch Perioden, in denen Motor-Betriebslasten sich schnell ändern, oder „vorübergehende Ereignisse", ebenfalls einen bedeutenden Anteil der Emissionen, speziell der NOx-Emissionen (siehe z. B. 6). Wenn das Fahrzeug einmal aufgewärmt ist, sprechen diese Verfahren, welche sich auf Betriebsbedingungen vom Kaltstart-Typ beschränken, Emissionen während vorübergehenden Ereignissen somit nicht angemessen an.
  • Hybrid-Elektrofahrzeuge wurden zu dem Zweck konstruiert und hergestellt Kraftstoffersparnis und Emissionen zu verbessern. Speziell setzen Hybrid-Elektrofahrzeuge sowohl einen Verbrennungsmotor wie auch einen oder mehrere Elektromotoren ein, um Leistung und Drehmoment zu erzeugen. Der/die Elektromotor(en) innerhalb eines Hybrid-Elektrofahrzeugs liefert/liefern dem Fahrzeug zusätzliche Freiheitsgrade bei der Erzeugung von Leistung und Drehmoment. Während Hybrid-Elektrofahrzeuge Emissionen bedeutend senken, sind die vorhergehenden Emissionssenkungs-Strategien für den Gebrauch mit Hybrid-Elektrofahrzeugen nicht gut geeignet. Speziell maximieren die vorhergehenden Emissionssenkungs-Strategien nicht die Flexibilität von Hybrid-Elektrofahrzeugen, sowohl einen Elektromotor wie auch einen Verbrennungsmotor einzusetzen, um Leistung und Drehmoment zu liefern, und/oder setzen sie nicht ein.
  • Es besteht daher die Notwendigkeit eines Verfahrens ein Hybrid-Elektrofahrzeug zu betreiben um Emissionen zu senken, welches die Nachteile bisheriger Emissionsenkungs-Verfahren, -Strategien und -Systeme überwindet.
  • Es ist ein Gegenstand der Erfindung ein Verfahren des Betriebs eines Hybrid-Elektrofahrzeugs zur Senkung von Emissionen bereitzustellen, welches zumindest einige der zuvor ausgeführten Nachteile bisheriger Emissionssenkungs-Verfahren und -Strategien überwindet.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt die Emissionen eines elektrischen Hybrid-Elektrofahrzeugs jenes Typs zu senken, der einen Antriebsstrang aufweist; eine elektrische Maschine, welche gezielt Drehmoment zu dem Antriebsstrang liefert; einen Motor, welcher gezielt Drehmoment zu dem Antriebsstrang liefert; und einen Katalysator, welcher Abgas von diesem Motor empfangt und welcher bei einer auf der Temperatur basierenden Effizienz arbeitet; wobei dieses Verfahren die Schritte umfaßt: Detektieren einer Kaltstartbedingung; gezielte Lieferung eines negativen Drehmoments zu diesem Antriebsstrang durch Verwendung dieser elektrischen Maschine während dieser Kaltstartbedingung, wobei dieses negative Drehmoment wirkt die Leistungsabgabe dieses Motors zu steigern, um dadurch die Temperatur und Effizienz dieses Katalysators zu erhöhen; Bereitstellung eines mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu diesem Motor während dieser Kaltstartbedingung; Zurückverlegen dieser Zündungseinstellung dieses Motors während dieser Kaltstartbedingung; Messen dieser Temperatur dieses Katalysators; und Abbrechen dieses negativen Drehmoments, dieser zurückverlegten Zündungseinstellung und dieses mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, wenn diese elektrische Maschine einen vorherbestimmten Schwellenwert übersteigt.
  • Die Erfindung wird nun, anhand eines Beispiels, unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben werden, in denen:
  • 1 ein Blockdiagramm eines Hybrid-Elektrofahrzeugs ist, welches eine Emissionen senkende Strategie einsetzt, welche im Einklang mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verrichtet wird.
  • 2 ein Blockdiagramm ist, das ein Verfahren zum Betrieb des in 1 gezeigten Hybrid-Elektrofahrzeugs in einer Art und Weise veranschaulicht, welche Emissionen senkt und welche im Einklang mit der vorliegenden Erfindung verrichtet wird.
  • 3a und 3b die verbesserte Abgasemissions-Leistung für Kaltstartbedingungen veranschaulichende Graphen sind, welche durch das in 2 gezeigte, bevorzugte Verfahren erzielt wird.
  • 4 ein die verbesserten Kohlewasserstoffemissionen veranschaulichender Graph ist, welche durch das in 2 für verschiedene Ausmaße an Zündverzögerung gezeigte Verfahren erzielt werden.
  • 5 ein Graph ist, der die Katalysatoreffizienz eines herkömmlichen Fahrzeugs während eines Standard-Emissionstests veranschaulicht.
  • 6 ein Graph ist, der den Prozentsatz an Auspuffemissionen für ein herkömmliches Fahrzeug während eines Standard-Emissionstests veranschaulicht.
  • Unter Bezug auf 1 ist nun ein Hybrid-Elektrofahrzeug 10 (HEV, Hybrid Electric Vehicle; Hybrid-Elektrofahrzeug) gezeigt. Fahrzeug 10 schließt eine Elektromaschine oder Motor/Generator 12 ein, welche arbeitend an eine herkömmliche Elektroenergie-Speichervorrichtung 14 (z. B. eine Batterie, Brennstoffzelle oder eine andere Elektroenergie-Speichervorrichtung) angeschlossen ist, und einen Verbrennungsmotor 16. Motor/Generator 12 und Motor 16 sind jeder gezielt und arbeitend an den Antriebsstrang oder die Antriebslinie 18 des Fahrzeugs gekoppelt (z. B. die Antriebswelle(n) des Fahrzeugs) und liefern gemeinsam Leistung und Drehmoment an den Antriebsstrang 18, um dadurch das Fahrzeug 10 anzutreiben. Ein Regelsystem oder Regler 20 ist elektrisch und kommunizierend an Motor 12, Motor 16, herkömmliche vom Benutzer oder Fahrer betätigte Regler oder Komponenten 22 und herkömmliche Fahrzeug-Betriebsbedingungs-Sensoren 24 angeschlossen. Regler 20 empfängt von den Steuerungen 22 und Sensoren 24 erzeugte Signale und/oder Befehle, und verarbeitet und verwendet die empfangenen Signale, um den Betrag an Drehmoment zu bestimmen, welcher an den Antriebsstrang 18 des Fahrzeugs zu liefern ist, und um Motor/Generator 12 und Motor 16 gezielt dazu zu bringen gemeinsam das gewünschte Drehmoment an den Antriebsstrang 18 zu liefern.
  • In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist Elektromaschine 12 eine herkömmliche Elektromotor/Generatoreinheit, welche zu Verwendung in einem Hybrid-Elektrofahrzeug angepaßt ist. Elektromotor/Generator 12 ist in einer bekannten und herkömmlichen Art und Weise arbeitend an die Antriebswelle (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 10 gekoppelt. In alternativen Ausführungsformen ist Motor/Generator 12 arbeitend und herkömmlich an andere Abschnitte des Antriebsstrangs oder der Antriebslinie 18 des Fahrzeugs 10 gekoppelt (z. B. eine oder mehrere Achsen oder Differentialgetriebe-Einheiten von Fahrzeug 10), und an andere mechanische Bauteile von Fahrzeug 10. In anderen alternativen Ausführungsformen kann Motor/Generator 12 mehrere kommunizierend aneinander gekoppelte Motoren und/oder Generatoren umfassen. Motor/Generator 12 liefert gezielt Drehmoment an die Antriebswelle oder Antriebsstrang 18 von Fahrzeug 10 und treibt damit gezielt das Fahrzeug an. Wichtig ist, daß Motor/Generator 12 weiterhin arbeitend in herkömmlicher Art und Weise an den Motor 16 gekoppelt ist (z. B. unter Verwendung eines Planetengetriebes an die Hauptwelle des Motors), was es Motor/Generator 12 erlaubt gezielt an den Motor 16 gekoppelt zu sein, ohne Leistung an den Antriebsstrang 18 zu übertragen. Elektromotor/Generator 12 fungiert auch als ein Generator, um Antriebsstrang-Energie oder vom Motor erzeugte Energie in Elektroenergie umzuwandeln, welche benutzt wird um verschiedene elektrische Komponenten von Fahrzeug 10 anzutreiben. Speziell kann Motor/Generator 12 eine Funktion des Typs regeneratives Bremsen verrichten, in welcher Motor/Generator 12 gezielt ein negatives Drehmoment auf den Antriebsstrang 18 und/oder die Hauptwelle von Motor 16 anwendet, um dadurch die kinetische Energie des Fahrzeugs und/oder Motors in Elektroenergie umzuwandeln. Elektroladungs-Speichervorrichtung 14 liefert Leistung zu Motor/Generator 12 und kann weiterhin benutzt werden um Elektroenergie während regenerativer Ereignisse zurückzugewinnen und zu speichern. Während die folgende Beschreibung unter Bezug auf den Motor/Generator 12 erfolgt, sollte klar sein daß andere Arten von Elektromaschinen oder Motoren/Generatoren zusammen mit dem Motor 16 benutzt werden können, um Drehmoment an den Antriebsstrang 18 zu liefern und die Emissionen von Fahrzeug 10 zu senken.
  • In alternativen Ausführungsformen kann Motor/Generator 12 ein Paar von Motoren/Generatoren 12 umfassen, die in einer herkömmlichen Hybridkonfiguration vom Typ „DUAL-SPLIT" oder „POWER-SPLIT" arrangiert sind. Speziell sind der Motor (z. B. Motor 16) und das Paar von Motoren/Generatoren unter Verwendung eines herkömmlichen Planetengetriebesatzes oder -systems verbunden, welches arbeitend gekoppelt ist um Drehmoment und Leistung zum Antriebsstrang 18 des Fahrzeugs (z. B. der Antriebswelle des Fahrzeugs) zu übertragen.
  • Motor 16 ist ein herkömmlicher Mehrzylinder-Verbrennungsmotor, der mehrere Zylinder (z. B. vier, sechs, acht oder mehr Zylinder) einschließen kann. Motor 16 ist arbeitend an Antriebsstrang 18 gekoppelt und liefert in einer bekannten und herkömmlichen Art und Weise gezielt Drehmoment und Leistung zu Antriebsstrang 18. Motor 16 ist an einen herkömmlichen Abgasstrang oder ein Abgassystem 26 gekoppelt, welcher/welches einen herkömmlichen Katalysator 28 einschließt. Abgassystem 26 überträgt und/oder übermittelt die aus der Verbrennung von Motor 16 resultierenden, verbrannten Abgase durch Katalysator 28, welcher die Abgase behandelt und unerwünschte Emissionen entfernt, bevor die Gase durch Auspuff oder Abgaskanal 30 in die Atmosphäre abgegeben werden.
  • In der bevorzugten Ausführungsform schließt Regler 20 mehrere Mikroprozessoren ebenso wie andere Chips und integrierte Schaltungen ein, welche zusammenwirkend den Betrieb von Fahrzeug 10 regeln. Regler 20 kann einen oder mehrere kommerziell verfügbare, herkömmliche und verschiedene Chips und Vorrichtungen umfassen, welche in zusammenarbeitender Art und Weise arbeitend und kommunizierend miteinander verlinkt sind. Regler 20 schließt dauerhafte und temporäre Speichereinheiten ein, welche angepaßt sind um mindestens einen Teil der Betriebssoftware zu speichern, welche den Betrieb von Regler 20 führt. Speziell schließt Regler 20 herkömmliche Software, Hardware und/oder Firmware ein, welche benutzt wird um einen HEV-Motor/Generator zu regeln, und von der Art ist welche zur Bereitstellung einer Regelung für einen Verbrennungsmotor verwendet wird. Wie unten genauer und vollständiger beschrieben, ist Regler 20 wirksam um den Gesamtbetrag an Drehmoment zu bestimmen, welcher von Motor 12 und Motor 16 zu Antriebsstrang 18 zu liefern ist; und/oder den Betrag an Drehmoment, welcher von Motor/Generator 12 zu Motor 16 bereitzustellen oder zu liefern ist. Regler 20 ist weiterhin angepaßt um die Zündeinstellung und Kraftstoffabmessung (d. h. das Luft/Kraftstoff-Verhältnis) von Motor 16 gezielt zu verändern.
  • Vom Fahrer betätigte Steuerungen 22 umfassen eine Mehrzahl von herkömmlichen und kommerziell verfügbaren Schaltern, Vorrichtungen und anderen Bauteilen, welche vom Benutzer oder Fahrer ausgewählte Eingaben akzeptieren, und es dem Benutzer oder Fahrer dadurch erlauben das Fahrzeug 10 zu betreiben. Regler 22 stellt Befehle und/oder Betriebsdaten zu Regler 20 bereit, welcher diese Befehle oder Daten einsetzt um den Betrag an Drehmoment zu bestimmen, welcher von Fahrzeug 10 zu liefern ist, und um Motor 12 und Motor 16 gezielt dazu zu bringen das gewünschte Drehmoment zusammenwirkend bereitzustellen.
  • Sensor 24 umfaßt eine Mehrzahl herkömmlicher und kommerziell verfügbarer Sensoren, welche den Motor 12, Elektroladungs-Speichervorrichtung 14, Motor 16 und Fahrzeug 10 betreffende Informationen (z. B. Fahrzeug-Betriebsbedingungsdaten) messen und/oder erfassen. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schließen die Sensoren 24 einen oder mehrere herkömmliche Fahrzeuggeschwindigkeits- und/oder Motordrehzahl-Sensoren und einen oder mehrere Sensoren ein, die angepaßt sind um die Drehzahl und/oder Last von Motor 16, die Temperatur von Motor 16 und/oder Katalysator 28 abzuschätzen und/oder zu bestimmen; wie lange der Motor 16 in Betrieb war, ob sich der Motor 16 in einer Bedingung des Art „Kaltstart" befindet, oder ob der Motor Ereignisse von vorübergehender Art erfährt. Sensoren 24 erzeugen auf Grundlage dieser gemessenen und/oder abgeschätzten Werte eines oder mehrere Signale zu Regler 18. Speziell stellen Sensoren 24 Fahrzeug-Betriebsdaten zu Regelsystem 18 bereit, welches diese Daten einsetzt um den Betrag an Drehmoment zu bestimmen, welcher zu Antriebsstrang 18 und/oder Motor 16 zu liefern ist.
  • Unter Bezug auf 2 wird nun eine bevorzugte Ausführungsform eines Verfahrens 40 zur Senkung der Emissionen von Hybrid-Elektrofahrzeug 10 gezeigt. Verfahren 40 beginnt mit Schritt 42, wobei Regler 20 Befehle, Daten und/oder Signale von durch den Fahrer betätigten Steuerungen 22 und von Fahrzeugsensoren 24 empfängt. Verfahren 40 beginnt mit Schritt 42, wo Regler 20 Befehle, Daten und/oder Signale von fahrerbetätigten Steuerungen 22 und von Fahrzeugsensoren 24 empfängt. Auf Grundlage dieser empfangenen Daten detektiert Regler 20, ob eine „Kaltstart"-Bedingung existiert, wie in Schritt 44 gezeigt. Speziell wird Regler 20 eine Kaltstart-Bedingung detektieren, ob Motor 16 gerade gestartet wurde und/oder eine relativ kalte Temperatur aufweist (z. B. wenn die detektierte Temperatur von Motor 16 unter einen bestimmten, vorherbestimmten Schwellenwert fällt).
  • Auf Detektion einer Kaltstartbedingung hin schreitet Regler 20 zu Schritt 46 fort, wo der Regler 20 ein Signal zu Motor/Generator 12 sendet, um ein negatives Drehmoment zu Motor 16 zu liefern. Regler 20 bringt Motor/Generator 12 dazu als ein Generator zu wirken und ein „regeneratives" oder negatives Drehmoment an den Motor 16 und/oder an den Antriebsstrang 18 zu liefern, um dadurch die Last auf Motor 16 zu erhöhen. Die durch dieses „regenerative" Drehmoment erzeugte Elektroenergie wird zu Batterie 14 geliefert. In einer alternativen Ausführungsform überprüft Regler 20 zuerst daß Batterie 14 nicht vollständig geladen ist, bevor er Motor/Generator 12 befiehlt das regenerative Drehmoment zu erzeugen. Der genaue Wert des von Motor/Generator 12 bereitgestellten, negativen Drehmoments kann in einer herkömmlichen Art und Weise variiert werden, und kann auf der Temperatur des Motors 16 und/oder der Temperatur des Katalysators, der Größe und Drehmomentabgabe des Motors 16, und anderen fahrzeugspezifischen Attributen oder Charakteristika basieren.
  • Wie in Schritt 48 gezeigt bringt das von Motor/Generator 12 erzeugte negative Drehmoment die Leistungsabgabe und Last von Motor 16 dazu anzusteigen, um die Drehmomentbedürfnisse des Fahrzeugs zu erfüllen. Während die Motorabgabe und Last ansteigen, wird der an den Katalysator 28 übertragene „Wärmestrom" begleitend erhöht. Wie hierin benutzt stellt der Begriff „Wärmestrom" die Abgas-Massenstromrate multipliziert mit der Abgas-Wärmeenergie dar. Dieser durch das negative Drehmoment von Motor/Generator 12 absichtlich oder „künstlich" geschaffene Anstieg in der Motorlast und in dem Abgas-Wärmestrom heizt den Katalysator schnell auf, und stellt dadurch eine gesenkte „Zündzeit" für den Katalysator und eine entsprechende Abnahme in den gesamten Abgasemissionen bereit.
  • Die von dem vorliegenden Verfahren 40 bereitgestellte gesenkte Emission und Katalysator-„Zündzeit" sind in Graphen 70 und 80 der 3a und 3b veranschaulicht. Graph 70 von 3a veranschaulicht nicht einschränkende Beispiele der Kohlenwasserstoff-Emissionen („HC") eines das vorstehende Verfahren einsetzenden Fahrzeugs. Graph 70 schließt eine Kurve 72 ein, welche die HC-Emissionen über die Zeit darstellt, wenn die negative Drehmoment-Leistungsabgabe von Motor/Generator 12 ungefähr 1 Kilowatt beträgt; und eine Kurve 74, welche die HC-Emissionen über die Zeit darstellt, wenn die negative Drehmoment-Leistungsabgabe von Motor/Generator 12 ungefähr fünf Kilowatt beträgt. Graph 80 von 3b veranschaulicht nicht einschränkende Bespiele der Katalysatoreffizienz und Temperatur, welche unter Verwendung des vorstehenden Verfahrens erzielt werden. Graph 80 schließt Kurven 82 und 84 ein, welche jeweils die Katalysatoreffizienz und Katalysatortemperatur über die Zeit darstellen, wenn die negative Drehmoment-Leistungsabgabe von Motor/Generator 12 ungefähr ein Kilowatt beträgt; und Kurven 86 und 88, welche jeweils die Katalysatoreffizienz und Katalysatortemperatur über die Zeit darstellen, wenn die negative Drehmoment-Leistungsabgabe von Motor/Generator 12 ungefähr fünf Kilowatt beträgt. Wie gezeigt können Katalysator-„Zündung” und relativ hohe Katalysatoreffizienz durch Verwendung des von Motor/Generator 12 bereitgestellten, negativen Drehmoments relativ schnell erzielt werden.
  • Während die Last und Leistungsabgabe von Motor 16 erhöht wird, bewirkt Regler 20 daß ein relativ mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu Motor 16 geliefert wird, wie in Schritt 50 gezeigt. Dieses relativ magere Luft/Kraftstoff-Verhältnis gleicht den Anstieg im Massenstrom zu dem Katalysator aus, indem es die HC-Konzentration der Motorabgase senkt, um dadurch das Potential gefährlicher Emissionen zu senken, während der Katalysator bei einer relativ niedrigen Effizienz arbeitet. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ändert Regler 20 auch die Zündungseinstellung von Motor 16 während der Kaltstartperiode. Speziell verlegt Regler 20 den Zündzeitpunkt des Motors zurück, um Emissionen während der Kaltstartperiode weiter zu reduzieren. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform verlegt Regler 20 den Zündzeitpunkt in den Bereich von ungefähr 10 Grad vom oberen Totpunkt entfernt bis ungefähr 30 Grad vom oberen Totpunkt entfernt. Es sollte erkannt werden daß die von der vorliegenden Strategie 40 bereitgestellte, künstlich erhöhte Motorlast es erlaubt daß der Zündzeitpunkt von Motor 16, verglichen mit bisherigen Emissionsenkungs-Strategien, in einem größeren Ausmaß zurückverlegt wird. Speziell senkt die erhöhte Motorlast das Auftreten von Motor- und/oder Verbrennungsinstabilität wesentlich, welche ein relativ großes Maß an Zündverzögerung begleiten kann. Beispiele verschiedener Zündungskalibrierungen und die resultierenden kumulierten HC-Emissionen für ein die vorliegende Strategie während Kaltstart-Leerlauflast einsetzendes Fahrzeug sind in Graph 90 von 4 veranschaulicht.
  • Regler 20 fährt fort die Temperatur des Motors 16 und des Katalysators 28 über die Kaltstartperiode hinweg zu überwachen (z. B. durch Verwendung von Sensoren 24). In Schritt 54 erzeugt Regler 20 Befehlssignale zu Motor/Generator 12 und Motor 16, die wirksam sind um jeweils das von Motor/Generator 12 gelieferte negative Drehmoment und die zurückverlegte Zündungseinstellung von Motor 16 zu beenden, wenn die Temperatur des Motors 16 oder des Katalysators 28 einmal einen vorherbestimmten Schwellenwert übersteigt. Der vorherbestimmte Temperatur-Schwellenwert entspricht der Temperatur, bei welcher der Katalysator 28 bei einem bestimmten kalibrierbaren, prozentualen Wirkungsgrad zu arbeiten beginnt, und kann auf der speziellen Art des innerhalb von Katalysator 28 benutzten Katalysators basieren. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform beträgt der kalibrierbare, prozentuale Wirkungsgrad neunzig Prozent (90%).
  • Regler 20 fahrt fort die Betriebsbedingungen für vorübergehende Drehmoment- und/oder Drehzahlereignisse zu überwachen. In Schritt 56 detektiert Regler 56 jegliches solches Ereignis durch Überwachung der Steuerungen 20 und Sensoren 24. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist Regler 20 in der Lage ein bedeutendes vorübergehendes Ereignis durch Überwachung der Last von Motor 16 zu detektieren; und wenn die geforderte und/oder erzeugte Motorlast innerhalb einer vorherbestimmten Zeitdauer um mehr als einen vorherbestimmten Schwellenwert variiert, bestimmt Regler 20 daß ein bedeutendes vorübergehendes Ereignis aufgetreten ist. Der Betrag der vorherbestimmten Lastschwankungs- und Zeitdauer-Schwellenwerte können auf der speziellen Größe und dem Typ des verwendeten Motors basieren. Regler 20 kann außerdem andere Arten von Motor-Betriebsbedingungen oder -ereignissen detektieren, welche bedeutende Emissionsmengen erzeugen. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform überwacht Regler 20 die Temperatur des Katalysators auf einen Bereich von Temperaturen, welche bedeutenden HC- und CO-Emissionen entsprechen. Dieser Bereich von Temperaturen tritt typischerweise auf nachdem die Katalysatoreffizienz ungefähr fünfzig Prozent (50%) erreicht hat, aber bevor maximale Effizienz erreicht wird. Auf Detektion eines vorübergehenden Ereignisses hin schreitet Regler 20 zu Schritt 58 fort und benutzt den Motor/Generator 12, um ein positives Drehmoment zu dem Antriebsstrang 18 zu liefern, um dadurch das von Motor 16 bereitgestellte Drehmoment zu steigern und die Last auf Motor 16 zu senken. Speziell übermittelt Regler 20 dann ein Signal zu Motor/Generator 12, das wirkt um Motor/Generator 12 dazu zu bringen ein positives Drehmoment an den Antriebsstrang 18 zu liefern, wenn ein vorübergehendes Ereignis detektiert wird (z. B. wenn die geforderte Motorlast den vorherbestimmten Schwellenwert übersteigt). Dieses positive Drehmoment steigert das von Motor 16 gelieferte Drehmoment, und senkt damit die Last auf Motor 16 und den resultierenden Massenstrom, so daß weniger Emissionen unbehandelt durch den Katalysator passieren. Zusätzlich erlaubt es dieses positive Drehmoment das Luft/Kraftstoff-Verhältnis während der vorübergehenden Ereignisse viel näher an einem Idealwert zu halten, so daß der Katalysator sich im Wesentlichen in seinem besten Betriebszustand befindet, weil die Kraftstoffmengen-Regelung keinen so hohen Luftladungsmassen entsprechen muß. In der bevorzugten Ausführungsform senkt Regler 20 allmählich das von dem Motor/Generator 12 gelieferte Drehmoment, was wirkt um die Leistungsforderung des Motors 16 langsam zu erhöhen, was zuläßt daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis viel näher an den stöchiometrischen Verhältnissen gehalten wird. Regler 20 ordnet durch Gebrauch von Motor/Generator 12, welcher eine relativ schnelle Reaktion aufweist, eine langsamere Änderung des Motorleistungs-Niveaus an, um die geforderte Leistung zu liefern welche über die vom Motor erzeugte Leistung hinausgeht. Die Elektroenergie, die benutzt wird um das vom Motor erzeugte Drehmoment zu erhöhen, wird zum Teil während der anfänglichen Kaltstartperiode zu Batterie 14 geliefert, wo sich Motor/Generator 12 im regenerativen Modus befindet.
  • In einer nicht einschränkenden Ausführungsform teilt Regler 20 das geforderte Drehmoment zwischen Motor/Generator 12 (d. h. das vom Elektromotor erzeugte Drehmoment) und Motor 16 (d. h. das vom Motor erzeugte Drehmoment) auf Grundlage des Wertes für den vorübergehenden Drehmomentbedarf auf oder weist es zu. In der bevorzugten Ausführungsform beginnt Regler 20 den Hauptteil des vorübergehenden Drehmomentbedarfs dem Motor/Generator 12 zuzuweisen. Regler 20 erhöht dann langsam das vom Motor erzeugte Drehmoment, während er begleitend das vom Elektromotor erzeugte Drehmoment senkt. Dies senkt die Menge an während vorübergehenden Ereignissen unbehandelt ausgestoßenen Emissionen in großem Umfang, und stellt außerdem eine weichere Leistung mit besserer Reaktion bereit. Regler 20 kann während anderen, bedeutende Emissionen erzeugenden Ereignissen, etwa während der Zeitdauer nachdem die Katalysatoreffizienz fünfzig Prozent (50%) erreicht hat, aber bevor der Katalysator maximale Effizienz erreicht hat, ähnliche Strategien verrichten. Hat Regler 20 das ergänzende, vom Elektromotor erzeugte Drehmoment einmal auf ungefähr Null gesenkt, wie in Schritt 60 gezeigt, so endet die Emissionen senkende Strategie 40. Regler 20 wird die Schritte 56–60 auf Detektion eines anderen vorübergehenden Ereignisses hin wiederholen.

Claims (3)

  1. Ein Verfahren die Emissionen eines elektrischen Hybrid-Elektrofahrzeugs (10) jenes Typs zu senken, der einen Antriebsstrang (18) aufweist; eine elektrische Maschine (12), welche gezielt Drehmoment zu dem Antriebsstrang (18) liefert; einen Motor (16), welcher gezielt Drehmoment zu dem Antriebsstrang (18) liefert; und einen Katalysator (28), welcher Abgas von diesem Motor (16) empfängt und welcher bei einer auf der Temperatur basierenden Effizienz arbeitet; wobei dieses Verfahren die Schritte umfaßt: Detektieren (44) einer Kaltstartbedingung; gezielte Lieferung (46) eines negativen Drehmoments zu diesem Antriebsstrang (18) durch Verwendung dieser elektrischen Maschine (12) während dieser Kaltstartbedingung, wobei dieses negative Drehmoment wirkt die Leistungsabgabe dieses Motors (16) zu steigern, um dadurch die Temperatur und Effizienz dieses Katalysators zu erhöhen (28); gekennzeichnet durch Bereitstellung (50) eines mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu diesem Motor (16) während dieser Kaltstartbedingung; Zurückverlegen (52) dieser Zündungseinstellung dieses Motors (16) während dieser Kaltstartbedingung; Messen (42) dieser Temperatur dieses Katalysators (28); und Abbrechen (54) dieses negativen Drehmoments und dieser zurückverlegten Zündungseinstellung, wenn diese elektrische Maschine einen vorherbestimmten Schwellenwert übersteigt.
  2. Das Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, in dem diese elektrische Maschine einen Motor/Generator (12) umfaßt.
  3. Das Verfahren wie in Anspruch 1 oder 2 beansprucht, in dem diese elektrische Maschine (12) an eine Batterie (14) gekoppelt ist, und in dem diese elektrische Maschine (12) wirksam ist um diese Batterie (14) neu aufzuladen, wenn diese elektrische Maschine (12) dieses negative Drehmoment liefert.
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