DE60203199T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs für die Reinigung der Abgase einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs für die Reinigung der Abgase einer Brennkraftmaschine Download PDF

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG UND IN BETRACHT GEZOGENER STAND DER TECHNIK
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeugs, bei denen eine Brennkraftmaschine des Fahrzeugs zur Verringerung der in die Atmosphäre ausgestoßenen Abgas-Schadstoffanteile geregelt wird.
  • Das Abgassystem von Brennkraftmaschinen jüngerer Bauart für Kraftfahrzeuge oder andere Fahrzeuge (die nachstehend auch als "Maschine" bezeichnet werden) ist mit einem einen Katalysator z.B. in Form eines Dreifachkatalysators umfassenden Abgaskatalysator versehen, der eine wechselseitige Reaktion der in den Abgasemissionen der Brennkraftmaschinen enthaltenen Schadstoffe NOx, HC und CO und Umsetzung dieser Schadstoff-Bestandteile in die unschädlichen Bestandteile N2, CO2 und H2O zur Verhinderung der Abführung dieser Schadstoff-Bestandteile in die Atmosphäre und Erfüllung von Umweltauflagen zur Verringerung der Umweltbelastung herbeiführt. Ein solcher Katalysator zur Reinigung der Abgasemissionen von Brennkraftmaschinen (der nachstehend auch als "Abgasreinigungskatalysator" bezeichnet ist) wird jedoch erst aktiviert, wenn er von dem Abgas in ausreichendem Maße auf eine nicht unter einem bestimmten Aktivierungsschwellenwert liegende Temperatur erwärmt ist. Bei einem üblichen Kraftfahrzeug wird daher die Brennkraftmaschine unmittelbar nach einem Kaltstart beim Anfahren des Kraftfahrzeugs zwangsläufig in einem Zustand betrieben, bei dem sich der Katalysator während einer gewissen Zeitdauer nicht im aktivierten Zustand befindet. Üblicherweise wird die Brennkraftmaschine in Betrieb gehalten, nachdem sich das Fahrzeug in Bewegung gesetzt hat, sodass das Problem eines Betriebs der Brennkraftmaschine im nichtaktivierten Zustand des Katalysators nur während einer relativ kurzen Zeitdauer unmittelbar nach dem Anfahren eines Kraftfahrzeugs auftritt.
  • Angesichts der steigenden Anforderungen an eine Kraftstoffeinsparung sowie aus Umweltschutzgründen finden jedoch Fahrzeuge mit Kraftstoff-Sparsystem (Sparmobile) sowie Fahrzeuge mit Hybridantrieb eine immer größere Beachtung. Bei Fahrzeugen mit Kraftstoff-Sparsystemen wird die Brennkraftmaschine beim Anhalten des fahrenden Fahrzeugs auf Grund von Haltesignalen oder bei einem Verkehrsstau vorübergehend abgestellt, während Fahrzeuge mit Hybridantrieb zur wahlweisen Verwendung einer Brennkraftmaschine und eines Elektromotors als Antriebsquelle in Abhängigkeit vom jeweiligen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs ausgestaltet sind. Bei diesen Fahrzeugen mit Kraftstoff-Sparsystem oder Hybridantrieb kann somit die Brennkraftmaschine durch das Kraftstoff-Sparsystem oder die Hybridsteuerung vorübergehend abgestellt werden, bevor der Abgasreinigungskatalysator sich nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine in ausreichendem Maße erwärmt hat. In einem solchen Falle wird der Erwärmungsvorgang des Abgasreinigungskatalysators unterbrochen, wobei die Gefahr eines fortgesetzten Betriebs der Brennkraftmaschine im unzureichend erwärmten, nichtaktivierten Zustand des Katalysators besteht. Zur Behebung dieser nachteiligen Erscheinung bei Fahrzeugen mit Kraftstoff-Sparsystem oder mit Hybridantrieb ist es aus der JP-A-58-67 940 und der JP-A-2000-97 063 bekannt, ein zeitweiliges Abstellen der Brennkraftmaschine zu unterbinden, wenn die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators nicht auf einen vorgegebenen unteren Grenzwert angestiegen ist.
  • Gemäß diesem Stand der Technik kann sich der Abgasreinigungskatalysator auf eine nicht unter dem Aktivierungsschwellenwert liegende Temperatur erwärmen, da ein zeitweiliges Abstellen der Brennkraftmaschine verhindert wird, bis sich der Katalysator in ausreichendem Maße erwärmt hat. Nachdem die Temperatur des Katalysators den Aktivierungsschwellenwert erreicht hat, kann jedoch die Brennkraftmaschine wieder durch das Kraftstoff-Sparsystem oder die Hybridsteuerung vorübergehend abgestellt werden, sodass die Temperatur des Katalysators bei einer relativ langen Dauer eines solchen zeitweiligen Stillstands der Brennkraftmaschine wieder auf den Aktivierungsschwellenwert absinkt, d.h., es besteht weiterhin die Gefahr, dass ein zeitweiliges Abstellen der Brennkraftmaschine für eine längere Zeitdauer ein allmähliches Abfallen der Katalysatortemperatur auf den Aktivierungsschwellenwert oder niedrigere Temperaturen zur Folge hat.
  • Weiterhin ist eine Einrichtung zur Verhinderung von HC-Emissionen bekannt, bei der ein HC-Adsorbtionsmittel sich in einem Gehäuse befindet, das stromauf des in einem anderen Gehäuse angeordneten Abgaskatalysators angeordnet ist, oder in dem Gehäuse des Abgaskatalysators derart angeordnet ist, dass eine Schicht des HC-Adsorbtionsmittels eine Schicht des Dreifachkatalysators überlagert. Das HC-Adsorbtionsmittel dieser HC-Emissionsunterdrückungseinrichtung adsorbiert und speichert vorübergehend das unmittelbar nach dem Starten einer Brennkraftmaschine in erheblichem Maße ausgestoßene HC, bis sich der Abgasreinigungskatalysator in ausreichendem Maße erwärmt hat und aktiviert ist. Nach der als Ergebnis der Erwärmung des Abgaskatalysators eintretenden Aktivierung dient der Katalysator zur Beseitigung des HC, das dann durch eine von der Erwärmung durch das Abgas der Brennkraftmaschine hervorgerufene Verringerung des HC-Adsorbtionsvermögens des HC-Adsorbtionsmittels freigegeben wird. Wenn hierbei die Temperatur des HC-Oxidationskatalysators auf Grund eines zeitweiligen Abstellens der Brennkraftmaschine auf einen geringfügig unter seinem Aktivierungsschwellenwert liegenden Wert abfällt, kann ein anschließendes erneutes Starten der Brennkraftmaschine dazu führen, dass die Temperatur des HC-Adsorbtionsmittels der HC-Emissionsunterdrückungseinrichtung einen oberen Grenzwert übersteigt, oberhalb dessen das HC-Adsorbtionsmittel HC nicht mehr adsorbieren kann, während sich der HC-Oxidationskatalysator immer noch im nichtaktivierten Zustand befindet. Auf diese Weise kann die unerwünschte Situation eintreten, dass sich sowohl das HC-Adsorbtionsmittel als auch der HC-Oxidationskatalysator beide im nichtaktivierten Zustand befinden, was dazu führt, dass HC in die Atmosphäre abgeführt wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung ist angesichts der vorstehend beschriebenen Nachteile des Standes der Technik konzipiert worden, wobei ihr als erste Aufgabe die Aufgabe zu Grunde liegt, ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs anzugeben, durch das sich die in Verbindung mit einem zeitweiligen Abstellen der Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs mit einem Kraftstoff-Sparsystem oder mit einem Hybridantrieb und der sich daraus ergebenden Änderung der Temperatur eines Abgasreinigungskatalysators der Brennkraftmaschine auftretenden, vorstehend beschriebenen Probleme minimieren lassen.
  • Als zweite Aufgabe liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine zur Minimierung der vorstehend beschriebenen Probleme ausgestaltete Vorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeugs anzugeben.
  • Die vorstehend genannte erste Aufgabe kann gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung gelöst werden durch ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine, bei dem die Brennkraftmaschine zur Reinigung ihrer Abgasemissionen mittels eines in einer Abgasanlage der Brennkraftmaschine angeordneten Abgasreinigungskatalysators geregelt und in einen zeitweiligen Maschinen-Stoppzustand versetzt wird, wenn ein vorgegebener Betriebszustand des Fahrzeugs vorliegt, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die Brennkraftmaschine bei Absinken der Temperatur des Abgasreinigungskatalysators unter einen vorgegebenen unteren Grenzschwellenwert auch bei weiterem Vorliegen des vorgegebenen Betriebszustands des Fahrzeugs betrieben wird, wobei die Abgasreinigungsfähigkeit des Abgasreinigungskatalysators bei einer über dem vorgegebenen unteren Grenzschwellenwert liegenden Temperatur aufrecht erhalten wird.
  • Die vorstehend genannte zweite Aufgabe kann gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gelöst werden durch eine Vorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine, durch die die Brennkraftmaschine zur Reinigung ihrer Abgasemissionen mittels eines in einer Abgasanlage der Brennkraftmaschine angeordneten Abgasreinigungskatalysators geregelt und in einen zeitweiligen Maschinen-Stoppzustand versetzt wird, wenn ein vorgegebener Betriebszustand des Fahrzeugs vorliegt, wobei die Vorrichtung durch eine Regeleinrichtung gekennzeichnet ist, durch die die Brennkraftmaschine bei Absinken der Temperatur des Abgasreinigungskatalysators unter einen vorgegebenen unteren Grenzschwellenwert auch bei weiterem Vorliegen des vorgegebenen Betriebszustands des Fahrzeugs betreibbar ist, wobei die Abgasreinigungsfähigkeit des Abgasreinigungskatalysators bei einer über dem vorgegebenen unteren Grenzschwellenwert liegenden Temperatur aufrecht erhalten wird.
  • Das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren und die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeugs dienen somit zum Betreiben der Brennkraftmaschine auch bei weiterem Vorliegen des vorgegebenen Betriebszustands des Fahrzeugs, wenn die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators unter den vorgegebenen unteren Grenzschwellenwert abgesunken ist, oberhalb dessen die Abgasreinigungsfähigkeit des Abgasreinigungskatalysators aufrecht erhalten wird. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeugs wird daher die Brennkraftmaschine derart betrieben, dass ein übermäßiges Absinken der Katalysatortemperatur auf Grund eines zeitweiligen Abstellens der Brennkraftmaschine durch ein Kraftstoff-Sparsystem oder eine Hybridsteuerung und damit eine Verringerung oder ein Verlust des Abgasreinigungsvermögens des Katalysators auf Grund eines solchen übermäßigen Temperaturabfalls des Katalysators vermieden wird.
  • Da mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeugs verhindert wird, dass die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators geringfügig unter den unteren Aktivierungsgrenzwert abfällt, kann insbesondere auch die unerwünschte Situation vermieden werden, dass der Abgasreinigungskatalysator und ein in Verbindung mit dem Katalysator verwendetes HC-Adsorbtionsmittel beide außer Funktion sind.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Brennkraftmaschine bei einem als Ergebnis des Betriebs der Brennkraftmaschine bei Vorliegen des vorgegebenen Betriebszustands des Fahrzeugs erfolgten Anstieg der Temperatur des Abgasreinigungskatalysators auf einen über dem unteren Grenzschwellenwert liegenden vorgegebenen oberen Grenzschwellenwert in den zeitweiligen Maschinen-Stoppzustand zurückversetzt, wenn der vorgegebene Betriebszustand des Fahrzeugs weiterhin vorliegt.
  • Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Betrieb der Brennkraftmaschine nach einem erneuten Start bei Vorliegen des vorgegebenen Betriebszustands des Fahrzeugs zur Erzielung einer effektiven Erwärmung des Abgasreinigungskatalysators gesteuert.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele des Verfahrens und der Vorrichtung erfolgt der Betrieb der Brennkraftmaschine bei Vorliegen des vorgegebenen Betriebszustands des Fahrzeugs zur Beschleunigung der Erwärmung des Abgasreinigungskatalysators mit verzögerter Zündwinkeleinstellung.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeugs eignen sich für eine Verwendung bei einem Fahrzeug mit einem Kraftstoff-Sparsystem oder einem Hybrid-Fahrzeug.
  • Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile sowie die technische und industrielle Bedeutung der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, die in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen erfolgt. Es zeigen:
  • 1 ein schematisches zeitabhängiges Schaubild eines Beispiels für die Änderung der Temperatur eines Katalysators bei Steuerung eines Fahrzeugs gemäß dem erfindungsgemäßen Prinzip,
  • 2 Kennlinien der Änderung des HC-Adsorbtionsvermögens eines HC-Adsorbtionsmittels und des HC-Beseitigungsvermögens eines HC-Oxidationskatalysators wie eines Dreifachkatalysators in Abhängigkeit von den Temperaturen des HC-Adsorbtionsmittels und des HC-Oxidationskatalysators oder in Abhängigkeit von der Zeit nach einem Kaltstart einer Brennkraftmaschine,
  • 3 ein Ablaufdiagramm eines Steuerprogramms zur Steuerung einer Brennkraftmaschine in Bezug auf die Reinigung der Abgasemissionen der Brennkraftmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fahrzeug-Steuervorrichtung, und
  • 4 eine schematische Darstellung eines Hybrid-Fahrzeugs, bei dem ein Ausführungsbeispiel der Fahrzeug-Steuervorrichtung Verwendung findet.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
  • In dem Ablaufdiagramm gemäß 3 ist ein Unterprogramm einer Steuerung veranschaulicht, das gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Steuerung der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs während einer Zeitdauer zwischen zwei Zeitpunkten t2 und t4 und einer Zeitdauer zwischen zwei Zeitpunkten t4 und t6 bei einer in 1 veranschaulichten Fahrt des Fahrzeugs ausgeführt wird. Die Ausführung dieses Unterprogramms erfolgt gemäß einem Maschinen-Steuerprogramm, das zusammen mit verschiedenen anderen Steuerprogrammen in einer einen (nicht dargestellten) Mikrocomputer aufweisenden Fahrzeug-Steuervorrichtung bekannter Art zur Steuerung eines Fahrzeugs mit einem Kraftstoff-Sparsystem oder eines Hybrid-Fahrzeugs gespeichert ist. Dieses Maschinensteuerungs-Unterprogramm wird beim Einschalten der Fahrzeug-Steuervorrichtung initialisiert.
  • In 4 ist ein Beispiel für ein Hybrid-Fahrzeug schematisch dargestellt, bei dem ein Ausführungsbeispiel der Fahrzeug-Steuervorrichtung Verwendung findet. Hierbei besitzt das Hybrid-Fahrzeug eine Brennkraftmaschine 1 (die nachstehend auch als "Maschine" bezeichnet ist) sowie zwei Elektromotoren 2 und 2'. Die Antriebsleistung der Brennkraftmaschine 1 und/oder der Elektromotoren 2, 2' wird über ein Antriebssystem 3 und eine Antriebswelle 7 auf ein Rad 8 übertragen, wobei der Motor 2 im wesentlichen als elektrischer Generator und der Motor 2' im wesentlichen als Elektromotor wirken.
  • Das Maschinensteuerungs-Unterprogramm wird in einem Schritt S10 initialisiert, um verschiedene Arten von Daten zur Steuerung der Brennkraftmaschine 1, wie eine Maschinenbetriebsanweisung und eine Temperatur Tcc des Abgasreinigungskatalysators (des in 4 als Abgasreinigungskatalysator dargestellten HC-Oxidationskatalysators 5) einzulesen. Sodann wird ein Schritt S20 durchgeführt um festzustellen, ob ein zeitweiliger Maschinen-Stoppbefehl vorliegt oder nicht. Wenn im Schritt S20 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, geht der Ablauf auf einen Schritt S30 über, in dem ermittelt wird, ob ein Zustandszeichen F auf "1" gesetzt ist. Dieses Zustandszeichen wird anfangs auf "0" zurückgestellt und erst in einem (nachstehend noch näher beschriebenen) Schritt S70 auf "1" gesetzt, sodass im Schritt S30 unmittelbar nach der Initialisierung dieser Routine ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird und der Ablauf auf einen Schritt S40 übergeht.
  • Der Schritt S40 dient zur Beurteilung, ob die Temperatur Tcc des Abgasreinigungskatalysators 5 einem vorgegebenen unteren Grenzschwellenwert Tcc1 entspricht oder höher ist, der geringfügig über einem unteren Aktivierungsgrenzwert TccO liegt, oberhalb dessen der Katalysator 5 aktiviert ist. Wenn im Schritt S40 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, wird hierdurch angezeigt, dass derzeit eine Steuerung der Brennkraftmaschine 1 gemäß diesem Maschinensteuerungs-Unterprogramm nicht erforderlich ist. In diesem Falle kehrt der Ablauf sofort zum Schritt S10 zurück, bei dem dann erneuerte Daten eingelesen werden. Wenn dagegen im Schritt S40 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, geht der Ablauf auf einen Schritt S50 über.
  • Der Schritt S50 ist zur Unterbrechung der Verbindung der Brennkraftmaschine 1 mit einem anderen Teil des (in 4 dargestellten) Antriebssystems 3 vorgesehen, der ein Getriebe umfasst. An den Schritt S50 schließt sich ein Schritt S60 zum erneuten Starten der Brennkraftmaschine 1 an, sodass die Brennkraftmaschine 1 in Betrieb gesetzt wird. Dieser Maschinenbetrieb, bei dem der zeitweilige Maschinen-Stoppbefehl vorliegt, wird nicht zur Erzeugung einer Antriebskraft zum Antrieb des Fahrzeugs, sondern zur Erwärmung des Abgasreinigungskatalysators 5 durch das Abgas herbeigeführt. Unter Berücksichtigung des Zweckes dieses Maschinenbetriebs wird die Brennkraftmaschine 1 mit einer verzögerten Zündwinkeleinstellung gesteuert, durch die ein maximaler Anstieg der Abtasttemperatur bei verringerter Antriebskraft erzielt wird. In diesem Sinne wird der Maschinenbetrieb bei Vorliegen des zeitweiligen Maschinen-Stoppbefehls als "Warmlaufbetrieb der Brennkraftmaschine" bezeichnet, wenn dies angebracht ist. Der Ablauf geht sodann zum Setzen des Zustandszeichens F auf "1" auf einen Schritt S70 über und kehrt sodann zum Schritt S10 zurück.
  • Nach der Durchführung des Schrittes S70 ist das Zustandszeichen F auf "1" gesetzt, sodass im Schritt S30 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird und der Ablauf auf einen Schritt S80 übergeht, in dem bestimmt wird, ob die Temperatur Tcc gleich einem vorgegebenen oberen Grenzschwellenwert Tcc2 oder höher ist, der zur Erzielung eines optimalen Kompromisses zwischen der Häufigkeit und der Zeitdauer des Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine 1 festgelegt ist. Wenn im Schritt S80 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, kehrt der Ablauf zum Schritt S10 zurück. Der Warmlaufbetrieb der Brennkraftmaschine 1 erfolgt somit durch wiederholte Durchführung der Schritte S10, S20, S30 und S80 während einer Zeitdauer zwischen den zwei Zeitpunkten t2 und t4 und einer Zeitdauer zwischen zwei Zeitpunkten t4 und t5 gemäß 1.
  • Wenn die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 5 als Ergebnis des Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine 1 zur Erwärmung des Katalysators 5 den oberen Grenzschwellenwert Tcc2 erreicht hat, wird im Schritt S80 ein positives Ergebnis (JA) erhalten, woraufhin der Ablauf auf einen Schritt S90 zum Abstellen der Brennkraftmaschine 1 übergeht, durch den die Brennkraftmaschine 1 in den zeitweiligen Maschinen-Stoppzustand zurückversetzt wird.
  • Sodann wird die Brennkraftmaschine 1 in einem Schritt S100 wieder mit dem anderen Teil des Antriebssystems 3 verbunden und damit die im Schritt S50 erfolgte Unterbrechung der Verbindung der Brennkraftmaschine 1 aufgehoben. Sodann geht der Ablauf zur Rückstellung des Zustandszeichens F auf "0" auf einen Schritt S110 über.
  • Wenn der zeitweilige Maschinen-Stoppbefehl zu einem beliebigen Zeitpunkt während dieses Maschinensteuerungs-Unterprogramm aufgehoben wird, wird im Schritt S20 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten, woraufhin der Ablauf auf einen Schritt S120 übergeht, in dem bestimmt wird, ob das Zustandszeichen auf "1" gesetzt ist. Wenn sich die Brennkraftmaschine 1 zur Erwärmung des Katalysators 5 im Warmlaufbetrieb befindet, ist das Zustandszeichen F auf "1" gesetzt. In diesem Fall geht der Ablauf auf den Schritt S100 zur Wiederverbindung der Brennkraftmaschine 1 mit dem anderen Teil des Antriebssystems 3 sowie auf den Schritt S110 zur Rückstellung des Zustandszeichens F auf "0" über. Wenn sich die Brennkraftmaschine 1 bei Nichtvorliegen des zeitweiligen Maschinen-Stoppbefehls im Normalbetrieb befindet, wird sowohl im Schritt S20 als auch im Schritt S120 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten. In diesem Fall wird der Warmlaufbetrieb der Brennkraftmaschine 1 nicht durchgeführt.
  • Nachstehend wird auf die Wirkungsweise und die damit erzielbaren Vorteile des in Verbindung mit dem Ablaufdiagramm gemäß 3 vorstehend beschriebenen Maschinensteuerungs-Unterprogramms gemäß diesem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf das zeitabhängige Diagramm gemäß 1 näher eingegangen. Bei dem Beispiel gemäß 1 wird ein zeitweiliger Maschinen-Stoppbefehl zum zeitweiligen Abstellen der Brennkraftmaschine zu einem Zeitpunkt t1 gemäß einer Kraftstoff-Sparsteuerung oder einer Hybrid-Steuerung erzeugt, wenn das Fahrzeug nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 1 des Fahrzeugs bei einem Verkehrssignal angehalten wird. Unmittelbar vor dem Zeitpunkt t1 befand sich die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators wie des im Abgassystem der Brennkraftmaschine angeordneten Dreifachkatalysators 5 im Verlauf eines relativ langsamen Anstiegs, sodass die Temperatur zum Zeitpunkt t1 ausreichend höher als der untere Aktivierungsgrenzwert TccO ist, oberhalb dessen der Katalysator 5 seine angestrebte Abgasreinigungsfunktion erfüllen kann.
  • Das zeitweilige Abstellen der Brennkraftmaschine 1 zum Zeitpunkt t1 leitet jedoch eine Abnahme der Temperatur Tcc des Abgasreinigungskatalysators 5 ein, wobei ein andauerndes zeitweiliges Abstellen der Brennkraftmaschine 1 dazu führt, dass die Temperatur Tcc allmählich auf einen Wert in der Nähe des unteren Aktivierungsgrenzwertes TccO absinkt. Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist jedoch dahingehend ausgestaltet, dass auch bei Vorliegen des zeitweiligen Maschinen-Stoppbefehls ein Warmlaufbetrieb der Brennkraftmaschine 1 zum Zeitpunkt t2 eingeleitet wird, bei dem die Temperatur Tcc auf den geringfügig über dem unteren Aktivierungsgrenzwert TccO liegenden vorgegebenen unteren Grenzschwellenwert Tcc1 abgesunken ist, sodass die Brennkraftmaschine 1 zur Aufrechterhaltung des Aktivierungszustands des Abgasreinigungskatalysators 5 betrieben wird. Dieser Warmlaufbetrieb der Brennkraftmaschine 1 zur Aufrechterhaltung des Aktivierungszustands des Katalysators 5 auch bei Vorliegen des zeitweiligen Maschinen-Stoppbefehls wird von einer (nicht dargestellten) geeigneten Maschinensteuervorrichtung bekannter Art vorzugsweise in einer zur Erwärmung des Abgasreinigungskatalysators 5 geeigneten Weise gesteuert, indem eine effektive Anhebung der Temperatur des Abgases bei verringerter Antriebskraft der Brennkraftmaschine 1 z.B. durch Verzögerung der Zündwinkeleinstellung der Brennkraftmaschine 1 erfolgt.
  • Während dieses Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine 1 steigt die Temperatur Tcc des Abgasreinigungskatalysators 5 nach einer bestimmten Zeitdauer nach dem Zeitpunkt t2 zu einem Zeitpunkt t3 auf den oberen Grenzschwellenwert Tcc2 an. Zu diesem Zeitpunkt t3 wird die Brennkraftmaschine 1 in den zeitweiligen Maschinen-Stoppzustand zurückversetzt, wenn der zeitweilige Maschinen-Stoppbefehl weiterhin vorliegt. Durch geeignete Wahl des oberen Grenzschwellenwerts Tcc2, bei dem der Warmlaufbetrieb der Brennkraftmaschine 1 beendet wird, lässt sich eine ausreichende Wirkung der Kraftstoff-Sparsteuerung oder der Hybrid-Steuerung in Bezug auf eine Verringerung der Umweltbelastung und eine Kraftstoffeinsparung gewährleisten, indem einerseits der Warmlaufbetrieb der Brennkraftmaschine 1 zur Erwärmung des Abgasreinigungskatalysators 5 bei Vorliegen des zeitweiligen Maschinen-Stoppbefehls minimal gehalten und andererseits vermieden wird, dass der Katalysator 5 in den nichtaktivierten Zustand gelangt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 bewirkt die Beendigung des Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine 1 zum Zeitpunkt t3 einen anschließenden Abfall der Temperatur Tcc des Katalysators 5, der gegebenenfalls bis zum unteren Grenzschwellenwert Tcc1 zum Zeitpunkt t4 erfolgen kann, bei dem der zeitweilige Maschinen-Stoppbefehl weiterhin vorliegt. Demzufolge wird der Warmlaufbetrieb der Brennkraftmaschine 1 zum Zeitpunkt t4 erneut eingeleitet und zu einem Zeitpunkt t5 beendet, sodass die Brennkraftmaschine 1 in den zeitweiligen Maschinen-Stoppzustand zurückversetzt wird. Der zeitweilige Abstellzustand wird zur Wiederaufnahme eines normalen Betriebs der Brennkraftmaschine 1 bei Aufhebung des zeitweiligen Maschinen-Stoppbefehls zu einem Zeitpunkt t6 beendet, d.h., bei der zum Zeitpunkt t6 erfolgenden Erzeugung einer normalen Maschinen-Betriebsanweisung.
  • Durch dieses Maschinensteuerungs-Unterprogramm wird somit ein Absinken der Temperatur Tcc des Abgasreinigungskatalysators 5 in einen Temperaturbereich direkt unterhalb des unteren Aktivierungsgrenzwertes TccO verhindert, oberhalb dessen der Katalysator 5 im aktivierten Zustand verbleibt.
  • Das HC-Adsorbtionsvermögen des HC-Adsorbtionsmittels 4 und das HC-Beseitigungsvermögen des Abgasreinigungskatalysators 5 (der ein HC-Oxidationskatalysator z.B. in Form eines Dreifachkatalysators ist) verändern sich in Abhängigkeit von einer Temperaturänderung des HC-Adsorbtionsmittels 4 und des Katalysators 5 in der in dem Schaubild gemäß 2 veranschaulichten Weise, bei dem das HC-Adsorbtionsvermögen und das HC-Beseitungsvermögen über der Ordinate aufgetragen sind, während die Temperatur über der Abszisse aufgetragen ist. Nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 1 werden das HC-Adsorbtionsmittel 4 und der HC-Oxidationskatalysator 5 durch das von der Brennkraftmaschine 1 ausgestoßene Abgas erwärmt, wobei ihre Temperaturen im Laufe der Zeit allmählich ansteigen. Die in dem Schaubild gemäß 2 über der Abszisse aufgetragenen Temperaturen können daher auch durch die Zeit ersetzt werden, die nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 1 vergeht. Wie aus dem Schaubild ersichtlich ist, nimmt das HC-Adsorbtionsvermögen des HC-Adsorbtionsmittels 4 mit der Temperatur oder der Zeit ab, während das HC-Beseitigungsvermögen des HC-Oxidationskatalysators 5 mit der Temperatur oder der Zeit ansteigt. Dieser Abfall des HC-Adsorbtionsvermögens und dieser Anstieg des HC-Beseitigungsvermögens sind durch jeweilige Kennlinien dargestellt, die sich bei einer gegebenen Temperatur oder einem gegebenen Zeitpunkt schneiden, wie dies in 2 veranschaulicht ist. Innerhalb eines die dem Schnittpunkt der beiden Kennlinien entsprechende Temperatur einschließenden Temperaturbereiches, dessen oberer und unterer Grenzwert geringfügig unter und über der dem Schnittpunkt entsprechenden Temperatur liegen, sind das HC-Adsorbtionsvermögen des HC-Adsorbtionsmittels 4 zur Adsorbtion des HC und gleichzeitig auch das HC-Beseitigungsvermögen des HC-Oxidationskatalysators 5 zur Beseitigung des von dem HC-Adsorbtionsmittel 4 freigegebenen HC noch unzureichend. Der obere Grenzwert dieses Temperaturbereiches ist durch den unteren Aktivierungsgrenzwert TccO des Abgasreinigungskatalysators 5 (HC-Oxidationskatalysators 5) festgelegt. Die Temperatur des Katalysators 5 sollte nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 1 diesen Temperaturbereich in kurzer Zeit durchlaufen und den unteren Aktivierungsgrenzwert TccO überschreiten und sollte nach Überschreiten des unteren Aktivierungsgrenzwertes TccO nicht erneut in diesen Bereich absinken. Das erfindungsgemäße Prinzip besteht in der Verhinderung eines erneuten Temperaturabfalls in diesen Temperaturbereich während des zeitweiligen Abstellvorgangs der Brennkraftmaschine 1.
  • Die Häufigkeit des Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine 1 zur Aufrechterhaltung eines über dem unteren Aktivierungsgrenzwert TccO liegenden Temperaturwertes des Abgasreinigungskatalysators 5 (des unteren Grenzschwellenwertes Tcc1) bei Vorliegen des zeitweiligen Maschinen-Stoppbefehls nimmt bei einer Vergrößerung des oberen Grenzschwellenwertes Tcc2 ab, bei dem der Warmlaufbetrieb der Brennkraftmaschine 1 beendet wird (der bei Absinken der Temperatur Tcc des Katalysators 5 auf den unteren Grenzschwellenwert Tcc1 eingeleitet worden ist). Andererseits nimmt die Wirkung der Kraftstoff-Sparsteuerung oder der Hybrid-Steuerung bei einem Anheben des oberen Grenzschwellenwertes Tcc2 in erheblichem Maße ab. In diesem Zusammenhang werden daher der untere Grenzschwellenwert Tcc1 und der obere Grenzschwellenwert Tcc2 derart festgelegt, dass ein maximales Gesamtergebnis in Bezug auf die Verringerung der Abgasemissionen der Brennkraftmaschine 1 und die Kraftstoffeinsparung erzielt wird, d.h., dass ein optimaler Kompromiss zwischen diesen beiden gegensätzlichen bzw. inkompatiblen Erfordernissen, nämlich zwischen der erwarteten Wirkung des Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine 1 und der erwarteten Wirkung der Kraftstoff-Sparsteuerung oder der Hybrid-Steuerung, erzielt wird.
  • Die Dauer des Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine 1 zur Erwärmung des Abgasreinigungskatalysators 5 bei Vorliegen des zeitweiligen Maschinen-Stoppbefehls in einem vorgegebenen Betriebszustand des Fahrzeugs kann verkürzt werden, indem der Warmlaufbetrieb der Brennkraftmaschine 1 zur Erzielung einer möglichst effektiven Erwärmung des Katalysators 5 z.B. durch Verzögerung der Zündwinkeleinstellung gesteuert wird. Durch eine solche Steuerung des Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine 1 lässt sich die Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 und die Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 verkürzen und damit die durch den Warmlaufbetrieb der Brennkraftmaschine 1 zur Aufrechterhaltung des Aktivierungszustands des Katalysators 5 entstehende negative Auswirkung auf die Kraftstoff-Sparsteuerung oder die Hybrid-Steuerung minimal halten.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren und der vorstehend beschriebenen Vorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeugs zur Reinigung der Abgasemissionen einer Brennkraftmaschine 1, bei der ein Abgasreinigungskatalysator 5 in einem Abgassystem der Brennkraftmaschine 1 angeordnet ist, wird somit die Brennkraftmaschine 1 in einen zeitweiligen Maschinen-Stoppzustand versetzt, wenn ein vorgegebener Betriebszustand des Fahrzeugs vorliegt, wobei die Brennkraftmaschine 1 zur Erwärmung des Katalysators 5 auch bei weiterem Vorliegen des vorgegebenen Betriebszustands des Fahrzeugs betrieben wird, wenn die Temperatur des Katalysators 5 unter einen vorgegebenen unteren Grenzschwellenwert Tcc1 abgefallen ist. Das Abgasreinigungsvermögen des Katalysators 5 wird bei einer über diesem unteren Grenzschwellenwert liegenden Temperatur aufrecht erhalten. Wenn die Katalysatortemperatur als Ergebnis des Betriebs der Brennkraftmaschine auf einen vorgegebenen oberen Grenzschwellenwert Tcc2 angestiegen ist, wird die Brennkraftmaschine 1 bei weiterem Vorliegen des vorgegebenen Betriebszustands in den zeitweiligen Maschinen-Stoppzustand zurückversetzt. Mit Hilfe dieses Verfahrens und dieser Vorrichtung wird ermöglicht, dass die Katalysatortemperatur auf einem über einem unteren Aktivierungsgrenzwert TccO liegenden Temperaturwert gehalten werden kann, während die Beeinträchtigung der Wirkung eines zeitweiligen Abstellens der Brennkraftmaschine bei einem Fahrzeug mit Kraftstoff-Sparsystem oder einem Hybrid-Fahrzeug minimal gehalten wird.
  • Vorstehend ist zwar ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben worden, jedoch sollte ersichtlich sein, dass die Erfindung nicht auf die Einzelheiten dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels beschränkt ist sondern auch verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen umfasst. In Bezug auf die als Beispiele angeführten verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen der verschiedenen Bauelemente des bevorzugten Ausführungsbeispiels ist darauf hinzuweisen, dass auch andere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr und weniger Bauelemente oder lediglich ein einzelnes Bauelement umfassen, ebenfalls vom Schutzumfang der Erfindung umfasst werden.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine (1), bei dem die Brennkraftmaschine (1) zur Reinigung ihrer Abgasemissionen mittels eines in einer Abgasanlage der Brennkraftmaschine (1) angeordneten Abgasreinigungskatalysators (5) geregelt und in einen zeitweiligen Maschinen-Stoppzustand versetzt wird, wenn ein vorgegebener Betriebszustand des Fahrzeugs vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) bei Absinken der Temperatur des Abgasreinigungskatalysators (5) unter einen vorgegebenen unteren Grenzschwellenwert (Tcc1) auch bei weiterem Vorliegen des vorgegebenen Betriebszustandes des Fahrzeugs betrieben wird, wobei die Abgasreinigungsfähigkeit des Abgasreinigungskatalysators (5) bei einer über dem vorgegebenen unteren Grenzschwellenwert (Tcc1) liegenden Temperatur aufrechterhalten wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem als Ergebnis des Betriebs der Brennkraftmaschine (1) bei Vorliegen des vorgegebenen Betriebszustandes des Fahrzeugs erfolgten Anstieg der Temperatur des Abgasreinigungskatalysators (5) auf einen über dem unteren Grenzschwellenwert (Tcc1) liegenden vorgegebenen oberen Grenzschwellenwert (Tcc2) die Brennkraftmaschine (1) bei weiterem Vorliegen des vorgegebenen Betriebszustandes des Fahrzeugs in den zeitweiligen Maschinen-Stoppzustand zurückversetzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb der Brennkraftmaschine (1) bei Vorliegen des vorgegebenen Betriebszustandes des Fahrzeugs zur Erzielung einer effektiven Erwärmung des Abgasreinigungskatalysators (5) gesteuert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb der Brennkraftmaschine (1) bei Vorliegen des vorgegebenen Betriebszustandes des Fahrzeugs zur Beschleunigung der Erwärmung des Abgasreinigungskatalysators (5) mit verzögerter Zündwinkeleinstellung erfolgt.
  5. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Fahrzeug mit einem Kraftstoff-Sparsystem oder ein Hybrid-Fahrzeug ist.
  6. Vorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine (1), durch die die Brennkraftmaschine (1) zur Reinigung ihrer Abgasemissionen mittels eines in einer Abgasanlage der Brennkraftmaschine (1) angeordneten Abgasreinigungskatalysators (5) geregelt und in einen zeitweiligen Maschinen-Stoppzustand versetzt wird, wenn ein vorgegebener Betriebszustand des Fahrzeugs vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, durch die die Brennkraftmaschine (1) bei Absinken der Temperatur des Abgasreinigungskatalysators (5) unter einen vorgegebenen unteren Grenzschwellenwert (Tcc1) auch bei weiterem Vorliegen des vorgegebenen Betriebszustandes des Fahrzeugs betreibbar ist, wobei die Abgasreinigungsfähigkeit des Abgasreinigungskatalysators (5) bei einer über dem vorgegebenen unteren Grenzschwellenwert (Tcc1) liegenden Temperatur aufrechterhalten wird.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung zur Zurückversetzung der Brennkraftmaschine (1) in den zeitweiligen Maschinen- Stoppzustand bei weiterem Vorliegen des vorgegebenen Betriebszustandes des Fahrzeugs ausgestaltet ist, wenn die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators (5) als Ergebnis des Betriebs der Brennkraftmaschine (1) bei Vorliegen des vorgegebenen Betriebszustandes des Fahrzeugs auf einen über dem unteren Grenzschwellenwert (Tcc1) liegenden vorgegebenen oberen Grenzschwellenwert (Tcc2) angestiegen ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb der Brennkraftmaschine (1) bei Vorliegen des vorgegebenen Betriebszustandes des Fahrzeugs durch die Regeleinrichtung derart steuerbar ist, dass durch den Betrieb der Brennkraftmaschine (1) eine effektive Erwärmung des Abgasreinigungskatalysators (5) herbeigeführt wird.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb der Brennkraftmaschine (1) bei Vorliegen des vorgegebenen Betriebszustandes des Fahrzeugs durch die Regeleinrichtung derart steuerbar ist, dass der Betrieb der Brennkraftmaschine (1) zur Beschleunigung der Erwärmung des Abgasreinigungskatalysators (5) mit verzögerter Zündwinkeleinstellung erfolgt.
  10. Fahrzeug mit einem Kraftstoff-Sparsystem, das eine Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 9 aufweist.
  11. Fahrzeug mit einem Kraftstoff-Sparsystem nach Anspruch 10, bei dem die Vorrichtung die Regeleinrichtung nach Anspruch 7 umfasst.
  12. Hybrid-Fahrzeug, das eine Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 9 aufweist.
  13. Hybrid-Fahrzeug nach Anspruch 12, bei dem die Vorrichtung die Regeleinrichtung nach Anspruch 7 umfasst.
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