EP2702259A1 - Heizen einer abgasnachbehandlungsanlage durch schleppen eines verbrennungsmotors mit hilfe eines elektromotors - Google Patents

Heizen einer abgasnachbehandlungsanlage durch schleppen eines verbrennungsmotors mit hilfe eines elektromotors

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EP2702259A1
EP2702259A1 EP12720829.6A EP12720829A EP2702259A1 EP 2702259 A1 EP2702259 A1 EP 2702259A1 EP 12720829 A EP12720829 A EP 12720829A EP 2702259 A1 EP2702259 A1 EP 2702259A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
combustion engine
internal combustion
electric motor
aftertreatment system
exhaust
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12720829.6A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Julian DOERREICH
Dimitrios Stavrianos
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2702259A1 publication Critical patent/EP2702259A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • exhaust gases of an internal combustion engine must, inter alia, for example due to emission requirements in
  • Functionality of an exhaust aftertreatment system is a certain operating temperature necessary.
  • the exhaust aftertreatment system is heated by means of the exhaust gases generated in the internal combustion engine in order to achieve or maintain the desired operating temperature.
  • a large proportion of the energy from the combustion in the internal combustion engine is used for instantaneous formation of the engine.
  • a smaller proportion of the energy is emitted in the form of heat or thermal energy.
  • the catalyst In order to achieve the emission targets, the catalyst must be brought to operating temperature as soon as possible during a cold start. One way of doing this is to retard the firing angle. In this case, the proportion of energy is reduced for the moment and at the same time increases the proportion of heat.
  • the proportion of energy that can be released together with the exhaust gases as heat to the exhaust aftertreatment system can not be increased indefinitely. It is limited by the fact that the internal combustion engine can not compensate for its losses and thus rotates or even runs out if the moment-forming part of the energy is reduced too much. Disclosure of the invention
  • a method for heating an exhaust aftertreatment system includes the following steps: detecting a need to heat the exhaust aftertreatment system; and driving an electric motor such that the electric motor tows the exhaust gas generating engine.
  • the internal combustion engine is held by the electric motor at a predetermined speed.
  • an ignition timing can be selected so late that a piston has moved far in the direction of bottom dead center, before the
  • the internal combustion engine is towed by the electric motor and kept at a predefinable, for example a constant, rotational speed be set automatically by a control unit of a vehicle or by a driver of the vehicle.
  • the method can be used for example in hybrid vehicles with internal combustion engine and electric motor.
  • the exhaust aftertreatment system can have multiple components, such as
  • a catalyst and a particulate filter have.
  • a lambda probe may be provided in, on or in front of the exhaust aftertreatment system.
  • a probe or a sensor may be provided, which can detect or measure, for example, a cold start of the internal combustion engine. Furthermore, directly in the exhaust aftertreatment system
  • Temperature sensor may be provided.
  • the driving of the electric motor may include regulating or readjusting the rotational speed of the electric motor.
  • the electric motor can the
  • the predeterminable speed at which the internal combustion engine is held by the electric motor can be constant, for example, or can be varied, for example, by a control device or a driver of a vehicle.
  • Achieving an optimum operating temperature of the exhaust gas aftertreatment system can also be shortened, for example after a cold start of an internal combustion engine This results in a reduction in emissions and, when using this method in hybrid vehicles, the internal combustion engine can be shut down sooner, resulting in CO2 savings.
  • the internal combustion engine is towed by the electric motor such that the exhaust gases of the Internal combustion engine have a higher temperature than in an operation of the internal combustion engine without electric motor at the same speed.
  • the exhaust gas temperature is increased because a larger proportion of the energy from the combustion of the internal combustion engine is released as thermal energy.
  • the method further comprises the following step: selecting injection parameters and / or ignition parameters of the internal combustion engine such that an independent operation of the internal combustion engine is no longer possible. Injection and
  • Ignition parameters can, for example, the injection quantity, injection duration,
  • composition of the injected fuel air mixture, as well as the ignition timing be.
  • the ignition parameters and the injection parameters are the ignition parameters and the injection parameters
  • torque-forming portion of the combustion of the internal combustion engine is increased in comparison to an operation of the internal combustion engine without electric motor.
  • the method further comprises the step of determining a current temperature in the
  • the current temperature can, for example, to a component of the exhaust aftertreatment system such as a catalyst or a lambda probe before the
  • Exhaust gas after-treatment system can be determined.
  • the current temperature can be measured directly by sensors or indirectly, for example via a
  • Cooling water temperature in the field of exhaust aftertreatment system to be determined.
  • the current temperature can, for example, be measured continuously or determined at regular intervals. The measured values of the current
  • Temperature can be forwarded to a control unit for evaluation.
  • the method further comprises the following steps: comparing the current temperature with a predefinable temperature setpoint value; Termination of the towing process of the internal combustion engine by the electric motor, as soon as the current temperature is equal to or exceeds the predetermined temperature setpoint.
  • the temperature setpoint can, for example, an optimum operating temperature of the exhaust aftertreatment system or components of the
  • Exhaust gas after-treatment system correspond. It can for example be set and stored in a control unit, for example a hybrid vehicle.
  • the predefinable temperature setpoint may be in the range of 250 ° C.
  • the control unit can make a comparison between the currently measured temperature value and the predetermined temperature setpoint and terminate the towing process accordingly as soon as the temperature setpoint is reached. Thereafter, it is possible to switch over to "normal operation.”
  • the "normal operation” can be operation of a vehicle only by means of an internal combustion engine or only by means of an electric motor. Further, the "normal operation” or a hybrid operation may be by means of a combination of electric and combustion engine.
  • the method further comprises the following step: terminating the towing operation of
  • the towing process can therefore be terminated independently of a measured value of the current temperature at the exhaust aftertreatment system. For example, is the optimum operating temperature of
  • the predefinable time interval can be, for example, 2 to 5 minutes since a cold start of the internal combustion engine.
  • a control device is described, which is designed to carry out the method described above.
  • the control unit via lines with an internal combustion engine, an electric motor and sensors, such as temperature sensors, in
  • the control unit is designed to receive signals, such as measured values of the current temperature, and to control and regulate the operation of the internal combustion engine and of the electric motor.
  • the control unit for example, specify the predeterminable speed of the internal combustion engine and set injection and ignition parameters.
  • a computer program element configured to execute the method described above when executed on a processor, for example on a controller.
  • a computer-readable medium is described, wherein the above-described program element is stored on the medium.
  • Fig. 1 shows a schematic diagram of the method according to a
  • FIG. 2 schematically shows a hybrid vehicle system with a control unit which is suitable for carrying out the method according to an exemplary embodiment of the invention
  • Fig. 1 is a schematic diagram of the method according to a
  • step Sl becomes
  • step S3 the need for
  • a possible cause of the need for heating can be, for example, a cold start of the
  • the current temperature of the exhaust aftertreatment system 15 can be measured and compared with a temperature setpoint, similar to step S9a.
  • a cold start can be detected directly on the internal combustion engine. If the system determines that the exhaust aftertreatment system 15 has to be heated, then in step S5 the electric motor 5 is activated in such a way that it tows or drives the internal combustion engine 3. In this case, the electric motor 5 is controlled so that he
  • Internal combustion engine 3 operates with a predefined torque.
  • step S7 the injection and ignition parameters of
  • Combustion engine 3 is selected or set so that the
  • Exhaust after-treatment system 15 and in particular the catalyst 17 arranged therein are optimally heated.
  • the injection and ignition parameters are chosen so that the internal combustion engine 3 can no longer be operated independently.
  • the shifting of the injection and ignition parameters, without taking into account the engine running of the internal combustion engine 3, leads to an increased increase in the exhaust gas temperature.
  • the elevated temperature causes the catalyst 17 and the lambda probe 19 before the
  • step S9 different process parameters can be queried.
  • step S9a the current temperature of the
  • Exhaust gas aftertreatment system 15 and in particular the catalyst 17 is determined and compared with a temperature setpoint. Is the current
  • a normal driving mode can be, for example, an operation by the internal combustion engine.
  • a sufficient proportion of energy of the combustion of the internal combustion engine 3 can be provided for the formation of moment, so that an independent operation of the
  • step S9a it is determined how much time has elapsed since the need to heat the exhaust aftertreatment system 15 The determined time value is compared with a predefinable time interval If the determined time value is smaller than the predetermined time interval, then steps S5 and S7 are repeated If the determined time value is equal to or greater than the predetermined time value
  • step S9c it is checked whether the battery of the electric motor 5 is still enough
  • HSP Homogeneous Split
  • FIG. 2 schematically shows a hybrid vehicle system with a control unit 1 which is suitable for carrying out the method described above.
  • Hybrid vehicle system has in addition to the control unit 1 an internal combustion engine 3 and an electric motor 5.
  • the internal combustion engine 3 and the electric motor 5 can be connected to each other by means of a coupling 11.
  • Exhaust gas after-treatment system 15 is connected to the internal combustion engine 3.
  • the exhaust aftertreatment system 15 has a catalyst 17. Furthermore, a lambda probe 19 is provided in front of the exhaust aftertreatment system.
  • the hybrid vehicle system further includes a converter 9, an automatic transmission 7 and an axle with vehicle wheels 13.
  • the controller 1 may be in communication with all of the mentioned components of the hybrid vehicle system and may control them. In particular, the control unit 1 can determine the current temperature value at the exhaust aftertreatment system 15 or at the lambda probe 19. Furthermore, the control unit 1 can regulate injection and ignition parameters of the internal combustion engine 3 and adjust or regulate the rotational speeds of the internal combustion engine 3 and of the electric motor 5.
  • the control unit 1 is configured to control the electric motor 5 in such a way that it tows the internal combustion engine 3 after a cold start and thereby keeps it at a predefinable speed.
  • the hot exhaust gases of the internal combustion engine 3 bring the exhaust aftertreatment system 15 in this way, if necessary, quickly to an optimum operating temperature. This can reduce a CO 2 emission.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Heizen einer Abgasnachbehandlungsanlage (15) vorgestellt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Detektieren einer Notwendigkeit, die Abgasnachbehandlungsanlage (15) zu heizen (S1) und Ansteuern (S5) eines Elektromotors (5) derart, dass der Elektromotor (5) den abgaserzeugenden Verbrennungsmotor (3) schleppt. Der Verbrennungsmotor (3) wird dabei durch den Elektromotor (5) auf einer vorgebbaren Drehzahl gehalten.

Description

Beschreibung
Heizen einer Abgasnachbehandlungsanlage durch Schleppen eines
Verbrennungsmotors mit Hilfe eines Elektromotors
Stand der Technik
Abgasreduzierung und -Überwachung sind wichtige Anliegen von modernen Industriezweigen. Die Abgase eines Verbrennungsmotors müssen unter anderem zum Beispiel auf Grund von Emissionsvorgaben in
Abgasnachbehandlungsanlagen behandelt werden. Für die optimale
Funktionsfähigkeit einer Abgasnachbehandlungsanlage ist eine bestimmte Betriebstemperatur notwendig.
Die Abgasnachbehandlungsanlage wird mit Hilfe der im Verbrennungsmotor erzeugten Abgase geheizt, um die gewünschte Betriebstemperatur zu erreichen oder zu halten. Dabei wird ein großer Anteil der Energie aus der Verbrennung im Verbrennungsmotor zur Momentbildung des Motors verwendet. Ein kleinerer Anteil der Energie wird in Form von Wärme bzw. von thermischer Energie abgegeben.
Um die Emissionsziele zu erreichen, muss bei einem Kaltstart der Katalysator schnellstmöglich auf Betriebstemperatur gebracht werden. Eine Möglichkeit davon ist das Spätstellen des Zündwinkels. Hierbei wird der Anteil der Energie für die Momentenbildung reduziert und gleichzeitig der Wärmeanteil erhöht. Der Anteil der Energie, die zusammen mit den Abgasen als Wärme an die Abgasnachbehandlungsanlage abgegeben werden kann, kann nicht unbegrenzt erhöht werden. Er ist dadurch begrenzt, dass der Verbrennungsmotor seine Verluste nicht kompensieren kann und somit unrund läuft oder sogar ausgeht, wenn der momentbildende Anteil der Energie zu stark reduziert wird. Offenbarung der Erfindung
Es kann daher ein Bedarf an einer Verbesserung und/oder Beschleunigung des Heizens einer Abgasnachbehandlungsanlage bestehen.
Ein solcher Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gedeckt werden. Vorteilhafte
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen beschrieben. Im Folgenden werden Merkmale, Einzelheiten und mögliche Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung im Detail diskutiert.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Heizen einer Abgasnachbehandlungsanlage vorgestellt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Detektieren einer Notwendigkeit, die Abgasnachbehandlungsanlage zu heizen; und Ansteuern eines Elektromotors derart, dass der Elektromotor den abgaserzeugenden Verbrennungsmotor schleppt. Der Verbrennungsmotor wird dabei von dem Elektromotor auf einer vorgebbaren Drehzahl gehalten.
Anders ausgedrückt basiert die Idee der Erfindung darauf, den
Verbrennungsmotor ohne Rücksicht auf den Motorlauf so zu betreiben, dass eine hohe Abgastemperatur entsteht. Ein regelmäßiger Drehzahlverlauf des
Verbrennungsmotors wird dabei durch den Elektromotor gewährleistet.
Beispielsweise kann hierzu ein Zündzeitpunkt so spät gewählt werden, dass sich ein Kolben weit in Richtung unterer Totpunkt bewegt hat, bevor das
Kraftstoffluftgemisch im Brennraum des Zylinders vollständig verbrannt ist. Dies führt zu einer Erhöhung der bei der Verbrennung freigesetzten thermischen Energie. Das Drehmoment bzw. die Leistung des Motors nimmt dabei jedoch gleichzeitig ab. Bei einem Betrieb ohne Elektromotor könnte dies dazu führen, dass der Verbrennungsmotor„unrund" läuft oder ausgeht. Gemäß der Erfindung wird der Verbrennungsmotor jedoch durch den Elektromotor geschleppt und so auf einer vorgebbaren, beispielsweise einer konstanten, Drehzahl gehalten. Die Drehzahl kann dabei zum Beispiel automatisch durch ein Steuergerät eines Fahrzeugs oder durch einen Fahrer des Fahrzeugs eingestellt werden. Das Verfahren kann beispielsweise in Hybridfahrzeugen mit Verbrennungsmotor und Elektromotor zum Einsatz kommen.
Die Abgasnachbehandlungsanlage kann mehrere Komponenten, wie
beispielsweise einen Katalysator und einen Partikelfilter, aufweisen. Ferner kann in, an oder vor der Abgasnachbehandlungsanlage eine Lambdasonde vorgesehen sein. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können einzelne Komponenten, wie Katalysator und Lambdasonde, oder die gesamte
Abgasnachbehandlungsanlage geheizt werden.
Zum Detektieren einer Notwendigkeit, die Abgasnachbehandlungsanlage zu heizen, kann beispielsweise eine Sonde bzw. ein Sensor vorgesehen sein, der zum Beispiel einen Kaltstart des Verbrennungsmotors erkennen bzw. messen kann. Ferner kann direkt in der Abgasnachbehandlungsanlage ein
Temperatursensor vorgesehen sein.
Das Ansteuern des Elektromotors kann ein Regeln bzw. Nachregeln der Drehzahl des Elektromotors umfassen. Der Elektromotor kann den
Verbrennungsmotor unabhängig von dem Moment des Verbrennungsmotors schleppen. Die vorgebbare Drehzahl, auf der der Verbrennungsmotor durch den Elektromotor gehalten wird, kann zum Beispiel konstant sein oder beispielsweise von einem Steuergerät oder einem Fahrer eines Fahrzeugs variiert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass die Zeit bis zum
Erreichen einer optimalen Betriebstemperatur der Abgasnachbehandlungsanlage auch als„Light-Off" Zeit bezeichnet, zum Beispiel nach einem Kaltstart eines Verbrennungsmotors, verkürzt werden kann. Durch das verstärkte und beschleunigte Heizen der Abgasnachbehandlungsanlage mit Abgasen des Verbrennungsmotors kann insbesondere an einem Katalysator und einer Lambdasonde schneller die notwendige Betriebstemperatur erreicht werden. Dies führt zu einer Reduzierung von Emissionen. Ferner kann bei Verwendung dieses Verfahrens in Hybridfahrzeugen der Verbrennungsmotor früher abgeschaltet werden, was zu einer C02-Einsparung führt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Verbrennungsmotor durch den Elektromotor derart geschleppt, dass die Abgase des Verbrennungsmotors eine höhere Temperatur aufweisen, als bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors ohne Elektromotor bei der gleichen Drehzahl. Dabei ist die Abgastemperatur erhöht, weil ein größerer Anteil der Energie aus der Verbrennung des Verbrennungsmotors als thermische Energie freigesetzt wird.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner den folgenden Schritt auf: Wählen von Einspritzparametern und/oder Zündparametern des Verbrennungsmotors derart, dass ein selbstständiger Betrieb des Verbrennungsmotors nicht mehr möglich ist. Einspritz- und
Zündparameter können beispielsweise die Einspritzmenge, Einspritzdauer,
Einspritzabstand, Zusammensetzung des eingespritzten Kraftstoffluftgemisches, sowie der Zündzeitpunkt sein. Durch das Wählen dieser Parameter ohne Rücksicht auf den Motorlauf ist ein höherer Exothermieanstieg im Abgas gewährleistet.
Zum Beispiel können die Zündparameter und die Einspritzparameter
unabhängig von der Momentbildung des Verbrennungsmotors so gewählt werden, dass eine möglichst hohe Temperatur der Abgase gewährleistet ist. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die vorgebbare
Drehzahl, sowie die Einspritz- und/oder Zündparameter so gewählt bzw.
abgestimmt, dass die Temperatur der Abgase auf Kosten eines
momentbildenden Anteils der Verbrennung des Verbrennungsmotors erhöht wird im Vergleich zu einem Betrieb des Verbrennungsmotors ohne Elektromotor.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner den Schritt des Ermitteins einer aktuellen Temperatur in der
Abgasnachbehandlungsanlage auf. Die aktuelle Temperatur kann beispielsweise an einer Komponente der Abgasnachbehandlungsanlage wie beispielsweise einem Katalysator oder an einer Lambdasonde vor der
Abgasnachbehandlungsanlage ermittelt werden. Die aktuelle Temperatur kann direkt mit Hilfe von Sensoren oder auch indirekt, zum Beispiel über eine
Kühlwassertemperatur im Bereich der Abgasnachbehandlungsanlage, ermittelt werden. Die aktuelle Temperatur kann zum Beispiel kontinuierlich gemessen oder in regelmäßigen Abständen ermittelt werden. Die Messwerte der aktuellen
Temperatur können an ein Steuergerät zur Auswertung weitergeleitet werden. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner die folgenden Schritte auf: Vergleichen der aktuellen Temperatur mit einem vorgebbaren Temperatursollwert; Beenden des Schleppvorgangs des Verbrennungsmotors durch den Elektromotor, sobald die aktuelle Temperatur dem vorgebbaren Temperatursollwert entspricht oder diesen überschreitet.
Der Temperatursollwert kann beispielsweise einer optimalen Betriebstemperatur der Abgasnachbehandlungsanlage bzw. von Komponenten der
Abgasnachbehandlungsanlage entsprechen. Er kann beispielsweise in einem Steuergerät, zum Beispiel eines Hybridfahrzeugs, eingestellt und gespeichert werden. Beispielsweise kann der vorgebbare Temperatursollwert im Bereich von 250°C liegen. Das Steuergerät kann einen Vergleich zwischen dem aktuell gemessenen Temperaturwert und dem vorgegebenen Temperatursollwert durchführen und entsprechend den Schleppvorgang beenden, sobald der Temperatursollwert erreicht ist. Danach kann auf einen in„Normalbetrieb" umgestellt werden. Der„Normalbetrieb" kann ein Betrieb eines Fahrzeugs lediglich mittels Verbrennungsmotor oder lediglich mittels Elektromotor sein. Ferner kann der„Normalbetrieb" oder ein Hybridbetrieb mittels einer Kombination von Elektro- und Verbrennungsmotor sein.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner den folgenden Schritt auf: Beenden des Schleppvorgangs des
Verbrennungsmotors durch den Elektromotor, sobald ein vorgebbares
Zeitintervall seit dem Detektieren einer Notwendigkeit, die
Abgasnachbehandlungsanlage zu heizen, überschritten ist.
Der Schleppvorgang kann also unabhängig von einem Messwert der aktuellen Temperatur an der Abgasnachbehandlungsanlage beendet werden. Ist beispielsweise die optimale Betriebstemperatur der
Abgasnachbehandlungsanlage nach einem vorbestimmten Zeitraum noch nicht erreicht, so wird das Verfahren abgebrochen und auf„Normalbetrieb" umgestellt. Das vorgebbare Zeitintervall kann beispielsweise 2 bis 5 Minuten seit einem Kaltstart des Verbrennungsmotors betragen. Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Steuergerät beschrieben, welches ausgeführt ist, das oben beschriebene Verfahren auszuführen. Hierzu kann das Steuergerät über Leitungen mit einem Verbrennungsmotor, einem Elektromotor und Sensoren, wie zum Beispiel Temperatursensoren, in
Verbindung stehen. Das Steuergerät ist dabei ausgeführt, Signale, wie beispielsweise Messwerte der aktuellen Temperatur, zu empfangen und den Betrieb des Verbrennungsmotors und des Elektromotors zu steuern und zu regeln. Hierzu kann das Steuergerät zum Beispiel die vorgebbare Drehzahl des Verbrennungsmotors vorgeben und Einspritz- und Zündparameter einstellen.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogrammelement beschrieben, welches ausgestaltet ist, das oben beschriebene Verfahren auszuführen, wenn es auf einem Prozessor, zum Beispiel auf einem Steuergerät, ausgeführt wird.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung wird ein computerlesbares Medium beschrieben, wobei auf dem Medium das oben beschriebene Programmelement gespeichert ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen ersichtlich.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm des Verfahrens gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung
Fig. 2 zeigt schematisch ein Hybridfahrzeugsystem mit einer Steuereinheit, die geeignet ist das Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung auszuführen
Alle Figuren sind lediglich schematische Darstellungen erfindungsgemäßer Vorrichtungen und ihrer Bestandteile bzw. von Verfahrensschritten. Insbesondere Abstände und Größenrelationen sind in den Figuren nicht maßstabgetreu wiedergegeben. In den Figuren sind sich entsprechende Elemente mit den gleichen Referenznummern versehen. In Fig. 1 ist schematisch ein Diagramm des Verfahrens gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In Schritt Sl wird ein
Verbrennungsmotor 3 gestartet. In Schritt S3 wird die Notwendigkeit, die
Abgasnachbehandlungsanlage zu heizen, detektiert. Eine mögliche Ursache für die Notwendigkeit des Heizens kann zum Beispiel ein Kaltstart des
Verbrennungsmotors 3 sein. Zur Detektion der Notwendigkeit, die
Abgasnachbehandlungsanlage 15 zu heizen, kann die aktuelle Temperatur der Abgasnachbehandlungsanlage 15 gemessen und mit einem Temperatursollwert, ähnlich wie in Schritt S9a, verglichen werden. Alternativ kann ein Kaltstart direkt am Verbrennungsmotor detektiert werden. Stellt das System fest, dass die Abgasnachbehandlungsanlage 15 geheizt werden muss, so wird in Schritt S5 der Elektromotor 5 so angesteuert, dass er den Verbrennungsmotor 3 schleppt bzw. betreibt. Dabei wird der Elektromotor 5 so geregelt, dass er den
Verbrennungsmotor 3 mit einem vordefinierten Drehmoment betreibt.
Ferner werden in Schritt S7 die Einspritz- und Zündparameter des
Verbrennungsmotors 3 so gewählt bzw. eingestellt, dass die
Abgasnachbehandlungsanlage 15 und insbesondere der darin angeordnete Katalysator 17 optimal beheizt sind. Die Einspritz- und Zündparameter sind dabei so gewählt, dass der Verbrennungsmotor 3 nicht mehr selbstständig betrieben werden kann. Das Verlagern der Einspritz- und Zündparameter, ohne Rücksicht auf den Motorlauf des Verbrennungsmotors 3 zu nehmen, führt zu einem erhöhten Anstieg der Abgastemperatur. Die erhöhte Temperatur führt dazu, dass der Katalysator 17 und die Lambdasonde 19 vor der
Abgasnachbehandlungsanlage 15 schneller die optimale Betriebstemperatur erreichen. Somit wird mit Hilfe eines Elektromotors 5 die sogenannte Light-Off Zeit verkürzt und die Abgasemission reduziert. In Schritt S9 können unterschiedliche Verfahrensparameter abgefragt werden.
Die Schritte S9a bis S9c können parallel zueinander oder alternativ zueinander durchgeführt werden. In Schritt S9a wird die aktuelle Temperatur der
Abgasnachbehandlungsanlage 15 und insbesondere des Katalysators 17 ermittelt und mit einem Temperatursollwert verglichen. Liegt der aktuelle
Temperaturwert unter dem Temperatursollwert, so kann, wie durch den Pfeil angedeutet, das Verfahren fortgesetzt, d.h. die Schritte S5 und S7 wiederholt werden. Hierzu können beispielsweise der Elektromotor 5 und die Einspritz- und Zündparameter des Verbrennungsmotors 3 mit Hilfe eines Steuergeräts 1 nachgeregelt werden. Entspricht der aktuelle Temperaturwert der
Abgasnachbehandlungsanlage 15 dem vorgegebenen Temperatursollwert oder ist er höher als der Temperatursollwert, so wird in Schritt Sil der
Schleppvorgang durch den Elektromotor 5 beendet und ein„normaler"
Fahrmodus in dem Hybridfahrzeug eingeleitet. Ein normaler Fahrmodus kann dabei beispielsweise ein Betrieb durch den Verbrennungsmotor sein. Dabei kann ein ausreichender Energieanteil der Verbrennung des Verbrennungsmotors 3 für die Momentbildung bereitgestellt werden, so dass ein eigenständiger Betrieb des
Verbrennungsmotors 3 möglich ist. Alternativ kann im„Normalbetrieb" das Fahrzeug lediglich durch den Elektromotor 5 oder durch eine Kombination von Elektro- und Verbrennungsmotor angetrieben werden. Zusätzlich oder alternativ zu Schritt S9a wird in Schritt S9b ermittelt, wie viel Zeit seit der Feststellung der Notwendigkeit die Abgasnachbehandlungsanlage 15 zu heizen, also zum Beispiel seit einem Kaltstart, verstrichen ist. Der ermittelte Zeitwert wird mit einem vorgebbaren Zeitintervall verglichen. Ist der ermittelte Zeitwert kleiner als das vorgegebene Zeitintervall, so werden die Schritte S5 und S7 wiederholt. Ist der ermittelte Zeitwert gleich oder größer als das vorgegebene
Zeitintervall, so wird der Schleppvorgang beendet und der normale Fahrmodus eingeleitet.
Ein weiterer zusätzlicher oder alternativer Schritt S9c kann vorgesehen sein. In Schritt S9c wird geprüft, ob die Batterie des Elektromotors 5 noch genügend
Energie aufweist, um das Verfahren weiterhin durchführen zu können. Für den Fall, dass genügend Energie vorhanden ist, wird das Verfahren fortgesetzt und die Schritte S5 und S7 wiederholt. Ist nicht mehr ausreichend Energie vorhanden, so wird in den normalen Fahrmodus mittels Verbrennungsmotor 3 umgeschaltet.
Das beschriebene Verfahren kann mit weiteren Heizmaßnahmen, wie zum Beispiel Katalysatorheizmaßnahmen, kombiniert werden. Beispielsweise kann zusätzlich eine Optimierung der Betriebstemperatur stattfinden, indem die Lage und die Aufteilung der einzelnen Einspritzmengen auf die Abgastemperatur ausgelegt werden. Dieses zusätzliche Verfahren zur Einstellung der optimalen Temperatur der Abgasnachbehandlungsanlage wird als HSP (Homogen Split) bezeichnet.
In Fig. 2 ist schematisch ein Hybridfahrzeugsystem mit einer Steuereinheit 1 dargestellt, die geeignet ist, das oben beschriebene Verfahren auszuführen. Das
Hybridfahrzeugsystem weist neben dem Steuergerät 1 einen Verbrennungsmotor 3 und einen Elektromotor 5 auf. Der Verbrennungsmotor 3 und der Elektromotor 5 können mittels einer Kupplung 11 miteinander verbunden werden. Eine
Abgasnachbehandlungsanlage 15 ist mit dem Verbrennungsmotor 3 verbunden. Die Abgasnachbehandlungsanlage 15 weist einen Katalysator 17 auf. Ferner ist vor der Abgasnachbehandlungsanlage eine Lambdasonde 19 vorgesehen. Das Hybridfahrzeugsystem weist ferner einen Wandler 9, ein Automatikgetriebe 7 und eine Achse mit Fahrzeugrädern 13 auf. Das Steuergerät 1 kann mit allen erwähnten Komponenten des Hybridfahrzeugsystems in Verbindung stehen und kann diese steuern bzw. regeln. Insbesondere kann das Steuergerät 1 den aktuellen Temperaturwert an der Abgasnachbehandlungsanlage 15 oder an der Lambdasonde 19 ermitteln. Ferner kann das Steuergerät 1 Einspritz- und Zündparameter des Verbrennungsmotors 3 regeln und die Drehzahlen des Verbrennungsmotors 3 und des Elektromotors 5 einstellen bzw. regeln.
Das Steuergerät 1 ist ausgestaltet den Elektromotor 5 so anzusteuern, dass dieser den Verbrennungsmotor 3 nach einem Kaltstart schleppt und dabei auf einer vorgebbaren Drehzahl hält. Die heißen Abgase des Verbrennungsmotors 3 bringen die Abgasnachbehandlungsanlage 15 auf diese Weise im Bedarfsfall schnell auf eine optimale Betriebstemperatur. Hierdurch kann eine C02-Emission reduziert werden.
Abschießend wird angemerkt, dass Ausdrücke wie„aufweisend" oder ähnliche nicht ausschließen sollen, dass weitere Elemente oder Schritte vorgesehen sein können. Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass„eine" oder„ein" keine
Vielzahl ausschließen. Außerdem können Verbindungen mit den verschiedenen Ausführungsformen beschriebener Merkmale beliebig miteinander kombiniert werden. Es wird ferner angemerkt, dass die Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Umfang der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.

Claims

Ansprüche
Verfahren zum Heizen einer Abgasnachbehandlungsanlage (15), das Verfahren aufweisend die folgenden Schritte:
Detektieren (S3) einer Notwendigkeit die Abgasnachbehandlungsanlage zu heizen;
das Verfahren gekennzeichnet dadurch, dass es ferner aufweist
Ansteuern (S5) eines Elektromotors (5) derart, dass der Elektromotor (5) einen abgaserzeugenden Verbrennungsmotor (3) schleppt;
wobei der Verbrennungsmotor (3) dabei auf einer vorgebbaren Drehzahl gehalten wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 , ferner aufweisend
wobei der Verbrennungsmotor (3) derart geschleppt wird, dass Abgase des Verbrennungsmotors (3) eine höhere Temperatur aufweisen als bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors (3) ohne Elektromotor (5).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, ferner aufweisend Wählen (S7) von Einspritzparametern und/oder Zündparametern des Verbrennungsmotors (3) derart, dass ein selbstständiger Betrieb des Verbrennungsmotors (3) nicht möglich ist.
Verfahren gemäß Anspruch 3,
wobei die Drehzahl, sowie die Einspritzparameter und/oder die
Zündparameter derart abgestimmt sind, dass eine Temperatur der Abgase auf Kosten eines momentbildenden Anteils der Verbrennung des
Verbrennungsmotors (3) erhöht wird im Vergleich zum Betrieb des
Verbrennungsmotors (3) ohne Elektromotor (5). 5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend Ermitteln (S9a) einer aktuellen Temperatur in der
Abgasnachbehandlungsanlage.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, ferner aufweisend
Vergleichen (S9a) der aktuellen Temperatur mit einem vorgebbarem Temperatursollwert;
Beenden des Schleppvorgangs durch den Elektromotor (3), sobald die aktuelle Temperatur dem vorgebbarem Temperatursollwert entspricht oder diesen überschreitet.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner aufweisend
Beenden des Schleppvorgangs durch den Elektromotor (3), sobald ein vorgebbares Zeitintervall seit dem Detektieren einer Notwendigkeit die Abgasnachbehandlungsanlage (15) zu heizen, überschritten ist.
8. Steuergerät (1 ), welches ausgestaltet ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
9. Computerprogrammelement,
wobei das Computerprogrammelement ausgestaltet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt wird.
10. Computerlesbares Medium,
wobei auf dem Medium das Programmelement gemäß Anspruch 9 gespeichert ist.
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