WO2014135384A1 - Verfahren zum betreiben eines hybridfahrzeugs - Google Patents

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WO2014135384A1
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Benjamin Krafzig
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Volkswagen Aktiengesellschaft
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    • Y10S903/904—Component specially adapted for hev

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a hybrid vehicle, in particular a method for purging an activated carbon container in a hybrid vehicle.
  • the present invention further relates to a control device for a hybrid vehicle using the method of operating the hybrid vehicle.
  • Vehicles such as passenger cars or trucks, may use a so-called hybrid drive to drive the vehicle.
  • the hybrid drive may include, for example, an internal combustion engine, such as a gasoline engine or diesel engine, and an electric motor.
  • an internal combustion engine such as a gasoline engine or diesel engine
  • an electric motor In vehicles with a hybrid drive, so-called hybrid vehicles, the duration of the internal combustion engine is limited.
  • the load point of the internal combustion engine In the phases in which the internal combustion engine is running, the load point of the internal combustion engine is usually relatively high, so that there is only a slight pressure gradient between the environment and the intake manifold.
  • a pressure gradient is commonly used in internal combustion engines to purge a filter device, such as an activated carbon canister, which stores fuel gases from a tank associated with the internal combustion engine.
  • additional running times of the internal combustion engine are necessary to achieve the necessary purge rates for the filter. This can increase the fuel consumption or emissions of the vehicle.
  • DE 10 2007 002 188 A1 discloses a hybrid vehicle with an internal combustion engine and an electric motor.
  • the hybrid vehicle has a tank ventilation system which comprises at least one fuel tank and a suction line leading from a regenerable filter device to an intake tract of the internal combustion engine.
  • a control device is provided, which can actuate different valve devices for purging the filter device, so that ambient air can be supplied to the internal combustion engine through the filter device and the suction line.
  • the control device is also designed so that it switches on the engine in response to a loading state of the filter device or a purge gas concentration in a pure electric operation of the hybrid vehicle.
  • DE 102 00 016 B4 relates to a method and system for flushing a container for a vehicle with hybrid drive.
  • the hybrid drive includes an internal combustion engine and an electric motor. Once it is determined that a purge is required, the engine is turned on if not already on, and instructed to operate at low throttle positions so that there is more vacuum in the intake manifold to draw in the fuel vapor.
  • the object of the present invention is therefore to provide an improved method for purging a fuel vapor filter, in particular an activated carbon filter, for a hybrid vehicle.
  • a method for operating a hybrid vehicle includes an internal combustion engine, such as a gasoline engine or a diesel engine.
  • the hybrid vehicle further comprises a tank associated with the internal combustion engine and a filter, for example an activated carbon filter in an activated carbon container.
  • the filter is configured to receive fuel vapors from the fuel tank in a filter mode and to deliver the captured fuel vapors to the engine in a purging mode.
  • the hybrid vehicle further includes another motor, such as an electric motor, for driving the vehicle.
  • a current operating point of the internal combustion engine is detected and the purging mode of the filter is activated as a function of the current operating point and an operating time of the vehicle.
  • the current operating points of the internal combustion engine are determined for example by a propulsion request, which is set by a driver of the vehicle, for example via an accelerator pedal, and a state of charge of the drive battery for the electric motor.
  • a propulsion request which is set by a driver of the vehicle, for example via an accelerator pedal, and a state of charge of the drive battery for the electric motor.
  • operating points may occur at which a purge of the filter or charcoal can be performed without changing the operating point of the engine specifically for purging.
  • the operating points of the internal combustion engine suitable for flushing can be used directly. These can be, for example, certain speeds or acceleration phases.
  • an operating point range a so-called load point band
  • the purge mode of the filter is activated, although this range is only partially suitable for the purge mode and therefore the internal combustion engine during purge optionally operated with changed operating parameters must to ensure the rinse.
  • this operating point range can be widened, so that as the operating time continues to increase, the probability that the driver places the vehicle in an operating point within the operating point range increases.
  • the operating point range can be expanded so far that the internal combustion engine can even be switched on explicitly to activate the purging mode.
  • the operating time comprises an operating time since a previous activation of the purging mode.
  • the operating time may be an operating time since a previous startup of the vehicle.
  • the operating time may alternatively or additionally be an operating time since a previous refueling of the fuel tank of the vehicle.
  • the operating time since a previous activation of the purge mode it is possible to ensure that the filter is purged before it is full and can not take up any more fuel vapors. Thus, escape of fuel vapors from the entire fuel system can be avoided.
  • fuel vapors may be produced as a result of temperature fluctuations in the fuel tank. These fuel vapors are absorbed by the filter in the activated carbon container. Therefore, after the vehicle is put into service, it may be necessary to purge the filter to reliably prevent the escape of fuel vapors from the fuel system.
  • the operation time since the vehicle is put into service that is, by considering the operation time since the vehicle was last turned on, a purging operation can be initiated in a timely manner.
  • refueling the fuel tank can be caused by the volume change fuel vapors, which are absorbed in the filter. Therefore, after refueling the vehicle, it may be necessary to purge the filter as soon as possible to prevent the escape of fuel vapors into the environment.
  • a change in an operating parameter of the internal combustion engine while the purge mode is active or while the purge mode is activated is detected and a load condition of the filter is determined in response to the change in the operating parameter.
  • the operating parameter of the internal combustion engine may include, for example, an output of a lambda probe or a lambda control of the engine electronics.
  • the purge mode the fuel vapors bound in the filter are released and sent to the internal combustion engine for combustion. This changes the mixture composition for the internal combustion engine. This change in the mixture composition can be detected, for example, with the aid of the lambda probe in the exhaust tract of the internal combustion engine.
  • the purge mode can be reactivated.
  • the loading state of the filter may be determined, and then the purging operation may be stopped because, for example, the vehicle is being operated in an operating point unsuitable for the purging mode.
  • the rinsing mode can be activated at a subsequent later point in time, for example when the vehicle is in an operating point which is more suitable for the rinsing mode.
  • the loading of the filter is determined, for example, by a brief rinsing process in a less optimal operating state of the vehicle and then, on the basis of the knowledge about the current loading of the filter, one or more further rinsing operations are carried out at more favorable operating points of the internal combustion engine.
  • the current loading of the filter can be determined in order to avoid saturation of the filter and anyway, the filter as possible only in optimal operating points of the engine, for example, low-consumption operating points of the engine to flush.
  • a load distribution between the internal combustion engine and the further engine is set as a function of the load state of the filter.
  • a load distribution between the internal combustion engine and the electric motor may be shifted such that the power of the engine is increased
  • the internal combustion engine is set to a power near the full suction load and an excess power of the internal combustion engine is used by the electric motor to charge the batteries of the vehicle or a lack of power is provided by the electric motor. In the vicinity of the suction full load fast and effective flushing of the filter is possible.
  • the load distribution between the internal combustion engine and the further engine can be adjusted as a function of the operating time of the vehicle and, alternatively or additionally, as a function of the current operating point of the internal combustion engine.
  • the purge mode when the purge mode is set, rapid and effective purge of the filter can be provided.
  • the power of the internal combustion engine can be increased or decreased and at the same time the power of the further motor, such as an electric motor, reduced or increased accordingly.
  • the driving performance requested by the driver can be provided at a favorable consumption, and at the same time, the filter can be effectively purged.
  • the purge mode may be activated by determining an operating point range depending on the operating time of the vehicle and activating the purge mode when the current operating point of the internal combustion engine is within the operating point range.
  • the operating point range can be expanded or increased as the operating time progresses, so that activation of the purging mode becomes more likely as the operating time progresses.
  • a narrow operating point range can be used, which is increased with increasing operating time.
  • a priority of the purge mode can be increased over an expansion of the operating point range.
  • a driving performance requirement of a driver or user of the vehicle is detected to the hybrid vehicle.
  • the driving performance request may be detected, for example, via an accelerator pedal of the vehicle or a desired speed of the vehicle.
  • the purge mode of the filter is activated in response to the power request.
  • the purge mode of the filter may be activated when the vehicle exceeds a predetermined speed or a predetermined acceleration value due to the drive demand.
  • a driver usually expects the vehicle to operate in the low speed range and at low accelerations mainly in electric mode. At higher speeds or high acceleration requirements, however, the driver is used to switching on the internal combustion engine. This is exploited in the method by activating the purge mode of the filter when such travel performance requirements occur, such as operating the vehicle at a speed in excess of 60 km / h, or requesting high acceleration, for example, when the accelerator pedal is depressed.
  • a control apparatus for a hybrid vehicle includes at least one internal combustion engine having a fuel tank and a filter and another motor for driving the vehicle.
  • the further motor may be, for example, an electric motor.
  • the filter may be an activated carbon filter and may be capable of receiving fuel vapors from the fuel tank in a filter mode and delivering the fuel vapors to the engine in a purge mode.
  • the control device is able to detect a current operating point of the internal combustion engine and to activate the purging mode of the filter as a function of the current operating point of the internal combustion engine and an operating time of the vehicle.
  • the control device is thus suitable for carrying out the method described above or one of its embodiments, and therefore also comprises the advantages described above.
  • a hybrid vehicle including the above-described control device.
  • the control device may for example be coupled to a valve, which is in a connection between a container of the filter and an intake tract of the internal combustion engine is arranged.
  • the controller may open the valve to suck fuel vapors out of the filter by means of a vacuum in the intake manifold.
  • Fig. 1 shows a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 schematically shows components of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 shows method steps of a method according to an embodiment of the present invention.
  • resulting fuel vapors from the tank in activated carbon containers are collected to prevent leakage into the environment.
  • the fuel vapors are discharged through a purge of the charcoal canister and sent to combustion by the engine. This is usually done via a so-called tank ventilation, wherein air is purged through the activated carbon container, which is supplied via a line and a tank venting valve of the combustion.
  • tank ventilation wherein air is purged through the activated carbon container, which is supplied via a line and a tank venting valve of the combustion.
  • this flushing can be carried out directly with the help of the negative pressure.
  • the flushing can be done, for example, with the aid of a Venturi nozzle.
  • the necessary purge rates depend in each case on the ambient conditions, such as pressure or temperature, and the properties of the fuel used.
  • the possible purge rates ie, the possibilities to purge, depend primarily on the operating point of the internal combustion engine, since the internal combustion engine must be able to burn the fuel gases supplied from the tank vent with the given air ratio to this operating point without reaching the combustion limits to get. In particular, avoid overfatting the mixture.
  • the possible flushing rate also results from the pressure conditions between ambient pressure and intake manifold pressure or pressure at the Venturi nozzle. At a high load operating point, the pressure differential between ambient pressure and manifold pressure may be too low for effective purging, particularly when a turbocharger or compressor is increasing the pressure in the intake manifold.
  • a suitable area for rinsing the activated carbon container is therefore a relatively high load with still existing pressure gradient to the intake manifold, eg near the Saugvolllast, for example 10-30% below the Saugvolllast, for example, a pressure of 800-900 mbar prevails in the intake.
  • the running time of the internal combustion engine is limited. In phases in which the internal combustion engine is active, the load point is usually relatively high and thus unfavorable for the flushing of the activated carbon container. This can lead to problems in achieving the required statutory emission limit values or it is necessary to increase the operating time of the internal combustion engine. This can lead to a performance of the hybrid vehicle, which is implausible or undesirable for a driver of the hybrid vehicle. Furthermore, increasing the running time of the internal combustion engine can lead to an increase in fuel consumption. The method described below for a hybrid vehicle helps to avoid these disadvantages.
  • FIG. 1 shows a hybrid vehicle 10 with an internal combustion engine 11 and an electric motor 12.
  • Fuel for the internal combustion engine 11 is stored in a fuel tank 13 and supplied to the internal combustion engine 11 via a fuel line 16.
  • a vent line 17 is coupled to an activated carbon canister 14 to direct fuel vapors generated in the fuel tank 13 into the charcoal canister 14.
  • a filter material in the charcoal canister 14, such as activated carbon, absorbs the fuel vapors to prevent leakage of the fuel vapors into the environment. In order to avoid that fuel vapors in saturated activated carbon into the environment, the activated carbon canister 14 can be rinsed.
  • the hybrid vehicle 10 further includes a control device 15, which controls the purging of the activated carbon container 14. 2 shows components of the hybrid vehicle 10 in detail.
  • the internal combustion engine 11 and the electric motor 12 jointly act on a drive 20 of the hybrid vehicle 10.
  • the internal combustion engine 11 is supplied with fuel 22 from the fuel tank 13.
  • the electric motor 12 is supplied with electric power from a battery 21.
  • the electric motor 12 can also work as a generator, and convert mechanical energy from the drive motor 1 1 or the drive 20 in a generator operation into electrical energy, which can be passed to the battery 21 for storage.
  • the internal combustion engine 1 1 comprises an intake tract 23 with a throttle flap 27, an exhaust gas tract 24 with a lambda probe 28 and a fuel feed 25 with an injection valve 26.
  • the fuel feed 25 is coupled to the fuel tank 13 via a fuel pump, for example.
  • the injection valve 26 determines the amount of fuel supplied via the fuel line 25.
  • the fuel tank 13 is coupled via the tank vent line 17 with the activated carbon container 14.
  • the activated carbon container 14 has an opening 19, which provides a connection to the ambient air. If fuel vapors form in the fuel tank 13, for example at an increase in temperature, these fuel vapors are conducted via the vent line 17 into the activated charcoal canister 14 in order to avoid an overpressure in the fuel tank 13 or to limit it, for example, in a pressure tank system.
  • the fuel vapors are received in activated carbon 29 in the activated carbon canister 14, so that only fuel vapor-free air can escape through the opening 19 into the environment. The amount of fuel vapor that can be taken up by the activated carbon 29 is limited.
  • the activated carbon container 14 is coupled via line 18, in which a valve 30 is arranged, to the intake tract 23 of the internal combustion engine 11. If there is a negative pressure in the intake tract 23 and the valve 30 is opened, ambient air is sucked through the opening 19 and through the activated carbon 29, whereby the fuel vapors from the activated carbon 29 are removed and the intake tract 23 are supplied. From there, the fuel vapors reach the internal combustion engine 1 1 and are burned there.
  • the control device 15 is coupled to the lambda probe 28 and the valve 30. Furthermore, the control device 15 may be coupled to an engine electronics (not shown) of the internal combustion engine 11, in order to detect, for example, a current operating state of the internal combustion engine 11 to detect a power request to the internal combustion engine 1 1, which is requested for example by a driver of the vehicle via the accelerator pedal. The operation of the device 15 will be described below in detail with reference to Figs. 3 and 4.
  • control device 15 is divided into two parts, a first part in which a loading of the activated carbon container 14 with fuel vapors is determined (Fig. 3), and a second part in which the actual flushing of the activated carbon container 14 is performed (Fig 4).
  • the loading of the activated carbon container is determined or learned with fuel vapors.
  • a suitable operating point for the determination of the loading is sought in step 31 after the production of the operational readiness of the vehicle or after a refueling of the vehicle. This is ideally in an area in which the driver already operates the engine by his propulsion request under conditions which are favorable for the flushing and thus for learning the loading of the activated carbon container. This could for example be a certain speed, for example a speed of more than 60 km / h, or an acceleration phase with at least one predetermined acceleration.
  • a timer is started in step 32 and an operating-point range suitable for purging in dependence on the timer is set in step 33.
  • step 34 it is checked whether a current operating point of the internal combustion engine lies in the operating point range. If the driver does not reach a suitable point for rinsing and learning the load within a certain time, the operating point range is widened in step 33.
  • This loop consisting of steps 33 and 34, is run as time progresses until the operating point range is so wide that learning of the load is enforced after a defined time. In extreme cases, this can also lead to a forced start of the internal combustion engine. This prevents the activated charcoal canister from overflowing and thus giving off fuel vapors to the environment.
  • step 35 the purge mode for the activated carbon 29 is activated in the activated carbon canister 14, ie, the valve 30 of FIG. 2 is opened.
  • the load recognition that is to say the rinsing of the activated carbon container
  • the internal combustion engine is kept in an operating range which is favorable for the rinse by an active load point distribution of the load between the internal combustion engine 11 and the electric motor 12 (step 36).
  • This operating range is usually slightly below the suction full load of the internal combustion engine, since there the largest Rinsing rate can be adjusted and thus quickly and effectively the load can be learned.
  • a load point band can be defined.
  • the possibility is used that in comparison to the propulsion request of the driver to low or high torque of the engine are balanced with the electric motor.
  • the power of the internal combustion engine can be reduced and the electric motor contribute the missing power.
  • the internal combustion engine can be increased in power and the excess energy from the electric motor 12 in the generator mode used to charge the battery 21.
  • the loading of the activated carbon 29 in the activated carbon container 14 with fuel vapors is determined, for example, with the aid of the lambda probe 28 (step 37), since the composition of the air-fuel mixture for the internal combustion engine is changed by supplying the fuel vapors.
  • the loading of the activated charcoal can thus be stored, for example, in an engine control unit.
  • the learning process can be maintained, for example, until a certain air mass has been supplied to the internal combustion engine via the tank ventilation and thus a reliable loading of the activated carbon container 13 has been detected.
  • This may additionally be stored in the engine control unit with a flag setting that the load has been successfully learned (step 38).
  • the purge mode for learning to load the activated carbon canister may then be terminated at step 39 and the load distribution may be adjusted again according to a general operating strategy of the hybrid vehicle 10 in response to the driver's power demand.
  • step 41 an operating point range suitable for purging in dependence on the timer and the loading state of the activated carbon container 14 is set. If an operating point of the internal combustion engine is in the operating point range (step 43), the purge mode is activated in step 44. Otherwise, in step 42, as appropriate, the operating point range is widened depending on the timer, so that a priority of the purge mode increases as time progresses.
  • step 44 When the purge mode is activated (step 44), in comparison to a conventional purge strategy, which essentially depends on the operating point of the internal combustion engine and the loading of the activated carbon container, it is possible to deliberately intervene in step 45 by setting the operating point of the internal combustion engine in a targeted manner by using a load point offset will be that the flushing of the activated carbon container is optimized.
  • a load point band can be specified, to minimize interventions due to the load point shift and to set favorable ranges for the overall efficiency of the powertrain.
  • a stop prohibition of the internal combustion engine can be set.
  • the degree of loading of the activated charcoal canister does not increase so much that it threatens to overflow.
  • the loading degree of the activated carbon container for example using the lambda probe, is continuously monitored further in step 46, and after passing through a certain rinsing mass the condition of a successful reloading of the loading of the activated carbon container is set again in the engine electronics (step 47).
  • the purge mode may be terminated, the load distribution may be adjusted in accordance with a driver's power demand, and in step 41, the timer may be restarted.
  • a demand-based flushing of the activated carbon container can be realized, whereby even without the use of a pressure tank, the escape of fuel vapors into the environment can be reliably prevented and the hybrid drive of the vehicle is not substantially impaired.
  • optimal flushing of the activated carbon container can be performed without any loss of a driver of the hybrid vehicle, eg with respect to consumption or comfort experiences.
  • consumption advantages may arise, since additional run times of the internal combustion engine can be avoided, since the purging mode is preferably placed in operating areas which essentially correspond to the drive strategy of the overall system for a given propulsion request.
  • the method described above does not require a pressure tank, it can be used equally well in concepts with a pressure tank, since there is also a need here for an effective and needs-based flushing of the activated carbon container.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs (10), welches zumindest einen Verbrennungsmotor (11) mit einem Kraftstofftank (13) und einem Filter (14) und einen weiteren Motor (12) zum Antreiben des Fahrzeugs (10) umfasst. Der Filter (14) ist ausgestaltet, in einer Filterbetriebsart Kraftstoffdämpfe aus dem Kraftstofftank (13) aufzunehmen und in einer Spülbetriebsart die Kraftstoffdämpfe an den Verbrennungsmotor (11) abzugeben. Bei dem Verfahren wird ein aktueller Betriebspunkt des Verbrennungsmotors (11) erfasst und die Spülbetriebsart des Filters (14) in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebspunkt und einer Betriebszeit des Fahrzeugs (10) aktiviert.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs, insbesondere ein Verfahren zum Spülen eines Aktivkohlebehälters in einem Hybridfahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug, welche das Verfahren zum Betreiben des Hybridfahrzeugs verwendet.
Fahrzeuge, beispielsweise Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, können einen sogenannten Hybridantrieb zum Antreiben des Fahrzeugs verwenden. Der Hybridantrieb kann beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine, wie zum Beispiel einen Ottomotor oder Dieselmotor, und einen Elektromotor umfassen. Bei Fahrzeugen mit einem Hybridantrieb, sogenannten Hybrid-Fahrzeugen, ist die Laufzeit der Verbrennungskraftmaschine eingeschränkt. In den Phasen, in denen die Verbrennungskraftmaschine läuft, ist der Lastpunkt der Verbrennungskraftmaschine in der Regel verhältnismäßig hoch, sodass nur ein geringes Druckgefälle zwischen Umgebung und Saugrohr besteht. Ein derartiges Druckgefälle wird jedoch üblicherweise bei Verbrennungskraftmaschinen verwendet, um eine Filtereinrichtung, beispielsweise einen Aktivkohlebehälter, zu spülen, welcher Kraftstoffgase aus einem der Verbrennungskraftmaschine zugeordnetem Tank speichert. Infolgedessen sind zusätzliche Laufzeiten der Verbrennungskraftmaschine notwendig, um die notwendigen Spülraten für den Filter zu erreichen. Dies kann den Kraftstoffverbrauch oder die Emissionen des Fahrzeugs erhöhen.
In diesem Zusammenhang offenbart die DE 10 2007 002 188 A1 ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor. Das Hybridfahrzeug weist ein Tankentlüftungssystem auf, welches zumindest einen Kraftstofftank und eine von einer regenerierbaren Filtereinrichtung zu einem Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors führenden Saugleitung umfasst. Darüber hinaus ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, welche zum Spülen der Filtereinrichtung verschiedene Ventileinrichtungen betätigen kann, sodass Umgebungsluft durch die Filtereinrichtung und die Saugleitung dem Verbrennungsmotor zuführbar ist. Die Steuereinrichtung ist zudem so ausgebildet, dass sie bei einem reinen Elektrobetrieb des Hybridfahrzeuges den Verbrennungsmotor in Abhängigkeit eines Beladungszustandes der Filtereinrichtung oder einer Spülgaskonzentration zuschaltet. Die DE 102 00 016 B4 betrifft ein Verfahren und System zur Spülung eines Behälters für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb. Der Hybridantrieb umfasst einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor. Sobald bestimmt wird, dass ein Spülvorgang erforderlich ist, wird der Motor angeschaltet, wenn er nicht bereits angeschaltet ist, und angewiesen, bei niedrigen Stellungen der Drosselklappe zu arbeiten, sodass im Ansaugkrümmer mehr Unterdruck vorhanden ist, um den Kraftstoffdampf anzusaugen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zum Spülen eines Kraftstoffdampffilters, insbesondere eines Aktivkohlefilters, für ein Hybridfahrzeug bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs nach Anspruch 1 und eine Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug nach Anspruch 9 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs bereitgestellt. Das Hybridfahrzeug umfasst einen Verbrennungsmotor, beispielsweise einen Ottomotor oder einen Dieselmotor. Das Hybridfahrzeug umfasst weiterhin einen dem Verbrennungsmotor zugeordneten Tank und einen Filter, beispielsweise einen Aktivkohlefilter in einem Aktivkohlebehälter. Der Filter ist ausgestaltet, in einer Filterbetriebsart Kraftstoff dämpfe aus dem Kraftstofftank aufzunehmen und in einer Spülbetriebsart die aufgenommenen Kraftstoffdämpfe an den Verbrennungsmotor abzugeben. Das Hybridfahrzeug umfasst weiterhin einen weiteren Motor, beispielsweise einen Elektromotor, zum Antreiben des Fahrzeugs. Bei dem Verfahren wird ein aktueller Betriebspunkt des Verbrennungsmotors erfasst und die Spülbetriebsart des Filters in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebspunkt und einer Betriebszeit des Fahrzeugs aktiviert. Die aktuellen Betriebspunkte des Verbrennungsmotors werden beispielsweise durch einen Vortriebswunsch, welcher von einem Fahrer des Fahrzeugs beispielsweise über ein Gaspedal eingestellt wird, und einen Ladezustand der Antriebsbatterie für den Elektromotor bestimmt. Somit können im normalen Betrieb des Hybridfahrzeugs Betriebspunkte auftreten, zu denen eine Spülung des Filters oder Aktivkohlebehälters durchgeführt werden kann, ohne den Betriebspunkt des Verbrennungsmotors speziell für die Spülung zu verändern. Durch kontinuierliches Erfassen des aktuellen Betriebspunkts können die für die Spülung geeigneten Betriebspunkte des Verbrennungsmotors unmittelbar genutzt werden. Dies können beispielsweise bestimmte Geschwindigkeiten oder Beschleunigungsphasen sein. Erreicht der Fahrer in einer bestimmten Zeit keinen für die Spülbetriebsart des Filters geeigneten Betriebspunkt, so kann ein Betriebspunktbereich, ein sogenanntes Lastpunktband, definiert werden, in welchem die Spülbetriebsart des Filters aktiviert wird, obwohl dieser Bereich nur bedingt für die Spülbetriebsart geeignet ist und daher der Verbrennungsmotor während des Spülens gegebenenfalls mit geänderten Betriebsparametern betrieben werden muss, um das Spülen sicherzustellen. Mit fortlaufender Betriebszeit des Fahrzeugs kann dieser Betriebspunktbereich aufgeweitet werden, sodass mit fortlaufender Betriebszeit die Wahrscheinlichkeit immer weiter steigt, dass der Fahrer das Fahrzeug in einen Betriebspunkt innerhalb des Betriebspunktbereichs versetzt. Schließlich kann der Betriebspunktbereich soweit aufgeweitet werden, dass der Verbrennungsmotor sogar explizit eingeschaltet werden kann, um die Spülbetriebsart zu aktivieren. Diese zusätzlichen Laufzeiten des Verbrennungsmotors können jedoch im Wesentlichen vermieden werden, da im Allgemeinen bereits vorher für die Spülbetriebsart geeignete Betriebspunkte zumindest innerhalb des aufgeweiteten Betriebspunktsbereichs erreicht werden. Somit können zusätzliche Laufzeiten des Verbrennungsmotors im Wesentlichen vermieden werden und die Spülbetriebsart in Fahrzustände gelegt werden, in denen der Wirkungsgrad des Gesamtsystems des Hybridfahrzeugs im Wesentlichen nicht beeinträchtigt wird.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Betriebszeit eine Betriebszeit seit einem vorhergehenden Aktivieren der Spülbetriebsart. Alternativ oder zusätzlich kann die Betriebszeit eine Betriebszeit seit einem vorhergehenden Inbetriebsetzen des Fahrzeugs sein. Weiterhin kann die Betriebszeit alternativ oder zusätzlich eine Betriebszeit seit einem vorhergehenden Betanken des Kraftstofftanks des Fahrzeugs sein. Im Betrieb des Hybridfahrzeugs können beispielsweise durch Bewegungen des Kraftstoffes im Tank oder Temperaturänderungen Kraftstoff dämpfe entstehen, welche in dem Filter gesammelt werden. Durch Berücksichtigen der Betriebszeit seit einem vorhergehenden Aktivieren der Spülbetriebsart kann sichergestellt werden, dass der Filter gespült wird, bevor er voll ist und keine weiteren Kraftstoffdämpfe aufnehmen kann. Somit kann ein Entweichen von Kraftstoffdämpfen aus dem gesamten Kraftstoffsystem vermieden werden. Wenn das Fahrzeug abgestellt ist, können Kraftstoffdämpfe beispielsweise in Folge von Temperaturschwankungen in dem Kraftstofftank entstehen. Diese Kraftstoff dämpfe werden von dem Filter in dem Aktivkohlebehälter aufgenommen. Daher kann es nach einem Inbetriebsetzen des Fahrzeugs erforderlich sein, den Filter zu spülen um ein Entweichen von Kraftstoffdämpfen aus dem Kraftstoffsystem zuverlässig zu verhindern. Durch Berücksichtigen der Betriebszeit seit dem Inbetriebsetzen des Fahrzeugs, d.h., durch Berücksichtigen der Betriebszeit seit einem letzten Einschalten des Fahrzeugs, kann ein Spülvorgang rechtzeitig eingeleitet werden. Beim Betanken des Kraftstofftanks können durch die Volumenänderung Kraftstoff dämpfe entstehen, welche in dem Filter aufgenommen werden. Daher kann es nach einem Betanken des Fahrzeugs erforderlich sein, den Filter baldmöglichst zu spülen, um ein Entweichen von Kraftstoffdämpfen in die Umwelt zu vermeiden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird bei dem Verfahren eine Änderung eines Betriebsparameters des Verbrennungsmotors, während die Spülbetriebsart aktiv ist oder während die Spülbetriebsart aktiviert wird, erfasst und ein Beladungszustand des Filters in Abhängigkeit von der Änderung des Betriebsparameters bestimmt. Der Betriebsparameter des Verbrennungsmotors kann beispielsweise eine Ausgabe einer Lambdasonde oder einer Lambdaregelung der Motorelektronik umfassen. In der Spülbetriebsart werden die in dem Filter gebundenen Kraftstoff dämpfe ausgelöst und dem Verbrennungsmotor zur Verbrennung zugeführt. Dadurch ändert sich die Gemischzusammensetzung für den Verbrennungsmotor. Diese Änderung der Gemischzusammensetzung kann beispielsweise mit Hilfe der Lambdasonde im Abgastrakt des Verbrennungsmotors erfasst werden. Da die Gemischzusammensetzung von der Motorelektronik des Verbrennungsmotors ausgeregelt wird, kann auch eine Ausgabe der Motorelektronik verwendet werden, um die Wirkung der Kraftstoff dämpfe aus dem Filter auf die Kraftstoffzusammensetzung zu bestimmen. Je voller der Filter ist, umso konzentrierter sind die Abgasdämpfe in der über den Filter angesaugten Luft. Somit kann über die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs oder eine Änderung der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs auf den Beladungzustand des Filters geschlossen werden.
In Abhängigkeit von dem Beladungszustand des Filters, welcher bei einem vorhergehenden Aktivieren der Spülbetriebsart bestimmt wurde, kann die Spülbetriebsart erneut aktiviert werden. Anders ausgedrückt, kann beim Spülen des Filters der Beladungszustand des Filters bestimmt werden und dann der Spülvorgang abgebrochen werden, weil beispielsweise das Fahrzeug in einem für die Spülbetriebsart ungeeigneten Betriebspunkt betrieben wird. In Abhängigkeit von dem somit bestimmten Beladungszustand und beispielsweise einer Betriebszeit seit dem Bestimmen des Beladungszustandes, kann die Spülbetriebsart zu einem folgenden späteren Zeitpunkt aktiviert werden, wenn das Fahrzeug beispielsweise in einem für die Spülbetriebsart geeigneteren Betriebspunkt befindet. Dies bedeutet, dass zunächst die Beladung des Filters beispielsweise durch einen kurzen Spülvorgang in einem weniger optimalen Betriebszustand des Fahrzeugs bestimmt wird und dann auf der Grundlage der Erkenntnis über die aktuelle Beladung des Filters, ein oder mehrere weitere Spülvorgänge bei günstigeren Betriebspunkten des Verbrennungsmotors durchgeführt werden. Bei jedem Spülvorgang kann wiederum die aktuelle Beladung des Filters bestimmt werden, um eine Sättigung des Filters zu vermeiden und trotzdem den Filter möglichst nur in optimalen Betriebspunkten des Verbrennungsmotors, beispielsweise verbrauchsgünstigen Betriebspunkten des Verbrennungsmotors, zu spülen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird bei aktiver Spülbetriebsart eine Lastverteilung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem weiteren Motor, beispielsweise einem Elektromotor, in Abhängigkeit von dem Beladungszustand des Filters eingestellt. Wenn beispielsweise aus Sicht des Gesamtantriebs des Fahrzeugs der Verbrennungsmotor in einem für die Spülbetriebsart weniger geeigneten Betriebspunkt betrieben wird und gleichzeitig der Bedarf für eine Spülung des Filters vorhanden ist, kann beispielsweise eine Lastverteilung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor dahingehend verschoben werden, dass die Leistung des Verbrennungsmotors beispielsweise auf eine Leistung nahe der Saugvolllast eingestellt wird und eine nun überschüssige Leistung des Verbrennungsmotors vom Elektromotor zum Aufladen der Batterien des Fahrzeugs verwendet wird oder eine fehlende Leistung vom Elektromotor bereitgestellt wird. In der Nähe der Saugvolllast ist eine schnelle und wirksame Spülung des Filters möglich.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann bei aktiver Spülbetriebsart die Lastverteilung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem weiteren Motor in Abhängigkeit von der Betriebszeit des Fahrzeugs und alternativ oder zusätzlich in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebspunkt des Verbrennungsmotors eingestellt werden. Dadurch kann, wenn die Spülbetriebsart eingestellt wird, eine schnelle und wirksame Spülung des Filters bereitgestellt werden. Bei einer Änderung der Lastverteilung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem weiteren Motor kann beispielsweise die Leistung des Verbrennungsmotors vergrößert oder verringert werden und gleichzeitig die Leistung des weiteren Motors, beispielsweise eines Elektromotors, entsprechend verringert oder vergrößert werden. Dadurch kann die vom Fahrer angeforderte Fahrleistung bei günstigem Verbrauch bereitgestellt werden und gleichzeitig der Filter effektiv gespült werden.
Wie zuvor beschrieben, kann die Spülbetriebsart aktiviert werden, indem ein Betriebspunktbereich in Abhängigkeit von der Betriebszeit des Fahrzeugs bestimmt wird und die Spülbetriebsart aktiviert wird, wenn der aktuelle Betriebspunkt des Verbrennungsmotors in dem Betriebspunktbereich liegt. Der Betriebspunktbereich kann mit fortschreitender Betriebszeit aufgeweitet oder vergrößert werden, sodass mit fortschreitender Betriebszeit eine Aktivierung der Spülbetriebsart wahrscheinlicher wird. Zu Beginn der Betriebszeit, beispielsweise nach einer letzten Aktivierung der Spülbetriebsart, einem Inbetriebsetzen des Fahrzeugs oder einem Betanken des Fahrzeugs, kann ein schmaler Betriebspunktbereich verwendet werden, welcher mit zunehmender Betriebszeit vergrößert wird. Somit kann eine Priorität der Spülbetriebsart über eine Aufweitung des Betriebspunktbereichs heraufgesetzt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Fahrleistungsanforderung eines Fahrers oder Benutzers des Fahrzeugs an das Hybridfahrzeug erfasst. Die Fahrleistungsanforderung kann beispielsweise über ein Gaspedal des Fahrzeugs oder eine gewünschte Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfasst werden. Die Spülbetriebsart des Filters wird in Abhängigkeit von der Leistungsanforderung aktiviert. Beispielsweise kann die Spülbetriebsart des Filters aktiviert werden, wenn das Fahrzeug aufgrund der Fahrleistungsanforderung eine vorbestimmte Geschwindigkeit oder einen vorbestimmten Beschleunigungswert überschreitet. Bei einem Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor erwartet ein Fahrer üblicherweise, dass das Fahrzeug im unteren Geschwindigkeitsbereich und bei geringen Beschleunigungen hauptsächlich im Elektrobetrieb arbeitet. Bei höheren Geschwindigkeiten oder hohen Beschleunigungsanforderungen ist der Fahrer es hingegen gewohnt, dass der Verbrennungsmotor hinzugeschaltet wird. Dies wird bei dem Verfahren ausgenutzt, indem die Spülbetriebsart des Filters aktiviert wird, wenn derartige Fahrleistungsanforderungen auftreten, also beispielsweise das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit von mehr als 60 km/h betrieben wird oder eine starke Beschleunigung beispielsweise bei durchgetretenem Gaspedal angefordert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin eine Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug bereitgestellt. Das Hybridfahrzeug umfasst zumindest einen Verbrennungsmotor mit einem Kraftstofftank und einem Filter sowie einen weiteren Motor zum Antreiben des Fahrzeugs. Der weitere Motor kann beispielsweise ein Elektromotor sein. Der Filter kann beispielsweise ein Aktivkohlefilter sein und in der Lage sein, in einer Filterbetriebsart Kraftstoffdämpfe aus dem Kraftstofftank aufzunehmen und in einer Spülbetriebsart die Kraftstoffdämpfe an den Verbrennungsmotor abzugeben. Die Steuervorrichtung ist in der Lage einen aktuellen Betriebspunkt des Verbrennungsmotors zu erfassen und die Spülbetriebsart des Filters in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebspunkt des Verbrennungsmotors und einer Betriebszeit des Fahrzeugs zu aktivieren. Die Steuervorrichtung ist somit zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens oder einer seiner Ausführungsformen geeignet und umfasst daher auch die zuvor beschriebenen Vorteile.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Hybridfahrzeug bereitgestellt, welches die zuvor beschriebene Steuervorrichtung umfasst. Die Steuervorrichtung kann beispielsweise mit einem Ventil gekoppelt sein, welches in einer Verbindung zwischen einem Behälter des Filters und einem Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors angeordnet ist. Zum Aktivieren der Spülbetriebsart des Filters kann die Steuervorrichtung beispielsweise das Ventil öffnen, um mittels eines in dem Ansaugtrakt befindlichen Unterdrucks Kraftstoffdämpfe aus dem Filter zu saugen.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben werden.
Fig. 1 zeigt ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt schematisch Komponenten eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 zeigt Verfahrensschritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 zeigt Verfahrensschritte eines Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fahrzeugen, insbesondere in Fahrzeugen mit Ottomotoren, werden entstehende Kraftstoffdämpfe aus dem Tank in Aktivkohlebehältern (AKB) aufgefangen, um ein Ausströmen in die Umwelt zu verhindern. Die Kraftstoffdämpfe werden durch eine Spülung des Aktivkohlebehälters ausgetragen und der Verbrennung durch den Motor zugeführt. Dies geschieht üblicherweise über eine sogenannte Tankentlüftung, wobei Luft durch den Aktivkohlebehälter gespült wird, welche über eine Leitung und ein Tankentlüftungsventil der Verbrennung zugeführt wird. Solange ein Unterdruck im Saugbereich des Motors anliegt, kann diese Spülung direkt mit Hilfe des Unterdrucks durchgeführt werden. Im aufgeladenen Bereich eines Turbo- oder Kompressormotors kann die Spülung beispielsweise mit Hilfe einer Venturidüse erfolgen. Die notwendigen Spülraten hängen dabei jeweils von den Umgebungsbedingungen, wie zum Beispiel Druck oder Temperatur, sowie den Eigenschaften des verwendeten Kraftstoffs ab. Die möglichen Spülraten, d.h., die Möglichkeiten, zu spülen, hängen in erster Linie vom Betriebspunkt des Verbrennungsmotor ab, da der Verbrennungsmotor zu diesem Betriebspunkt in der Lage sein muss, die aus der Tankentlüftung zugeführten Kraftstoffgase mit dem vorgegebenen Luftverhältnis zu verbrennen ohne an die Brenngrenzen zu gelangen. Insbesondere ist eine Überfettung des Gemischs zu vermeiden. Darüber hinaus ergibt sich die mögliche Spülrate auch aus den Druckverhältnissen zwischen Umgebungsdruck und Saugrohrdruck bzw. Druck an der Venturidüse. Bei einem Betriebspunkt mit hoher Last kann der Druckunterschied zwischen Umgebungsdruck und Saugrohrdruck zu gering für eine effektive Spülung sein, insbesondere wenn ein Turbolader oder Kompressor den Druck im Ansaugtrakt erhöht. Bei Betriebspunkten im unteren Lastbereich besteht die Möglichkeit eine Überfettung des Gemischs, da die Einspritzsysteme zumeist eine minimale Einspritzmenge bereitstellen, welche in Verbindung mit den Kraftstoffdämpfen aus dem Aktivkohlebehälter zu einer Überfettung des Gemischs führen können. Ein geeigneter Bereich für eine Spülung des Aktivkohlebehälters ist daher eine relativ hohe Last mit dennoch vorhandenem Druckgefälle zum Saugrohr, z.B. nahe der Saugvolllast, beispielsweise 10-30 % unterhalb der Saugvolllast, wobei beispielsweise ein Druck von 800-900 mbar in dem Ansaugtrakt herrscht.
In Hybridfahrzeugen ist die Laufzeit des Verbrennungsmotors eingeschränkt. In Phasen, in denen der Verbrennungsmotor aktiv ist, ist der Lastpunkt in der Regel verhältnismäßig hoch und somit ungünstig für die Spülung des Aktivkohlebehälters. Dadurch können sich Probleme bei der Erreichung der geforderten gesetzlichen Emissionsgrenzewerte ergeben oder es ist eine Erhöhung der Laufzeit des Verbrennungsmotors notwendig. Dies kann zu einem Betriebsverhalten des Hybridfahrzeugs führen, welches für einen Fahrer des Hybridfahrzeugs unplausibel oder ungewünscht ist. Ferner kann die Erhöhung der Laufzeit des Verbrennungsmotors zu einer Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs führen. Das nachfolgend beschriebene Verfahren für ein Hybridfahrzeug trägt dazu bei, diese Nachteile zu vermeiden.
Fig. 1 zeigt ein Hybridfahrzeug 10 mit einem Verbrennungsmotor 1 1 und einem Elektromotor 12. Kraftstoff für den Verbrennungsmotor 1 1 wird in einem Kraftstofftank 13 bevorratet und dem Verbrennungsmotor 1 1 über eine Kraftstoffleitung 16 zugeführt. Eine Entlüftungsleitung 17 ist mit einem Aktivkohlebehälter 14 gekoppelt, um in dem Kraftstofftank 13 entstehende Kraftstoffdämpfe in den Aktivkohlebehälter 14 zu leiten. Ein Filtermaterial in dem Aktivkohlebehälter 14, beispielsweise Aktivkohle, nimmt die Kraftstoffdämpfe auf, um ein Austreten der Kraftstoffdämpfe in die Umwelt zu vermeiden. Um zu vermeiden, dass Kraftstoffdämpfe bei gesättigter Aktivkohle in die Umwelt gelangen, kann der Aktivkohlebehälter 14 gespült werden. Beim Spülen des Aktivkohlebehälters wird Frischluft in den Aktivkohlebehälter 14 eingeleitet und über eine Verbindung 18 in einen Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors gesaugt, um in dem Verbrennungsmotor 1 1 verbrannt zu werden. Das Hybridfahrzeug 10 umfasst weiterhin eine Steuervorrichtung 15, welche das Spülen des Aktivkohlebehälters 14 steuert. Fig. 2 zeigt Komponenten des Hybridfahrzeugs 10 im Detail. Der Verbrennungsmotor 1 1 und der Elektromotor 12 wirken gemeinsam auf einen Antrieb 20 des Hybridfahrzeugs 10. Der Verbrennungsmotor 1 1 wird mit Kraftstoff 22 aus dem Kraftstofftank 13 versorgt. Der Elektromotor 12 wird mit elektrischer Energie aus einer Batterie 21 versorgt. Weiterhin kann der Elektromotor 12 auch als Generator arbeiten, und mechanische Energie von dem Antriebsmotor 1 1 oder dem Antrieb 20 in einem Generatorbetrieb in elektrische Energie umwandeln, welche zur Speicherung in die Batterie 21 geleitet werden kann. Der Verbrennungsmotor 1 1 umfasst einen Ansaugtrakt 23 mit einer Drosselklappe 27, einen Abgastrakt 24 mit einer Lambdasonde 28 und eine Kraftstoffzuführung 25 mit einem Einspritzventil 26. Die Kraftstoffzuführung 25 ist beispielsweise über eine Kraftstoffpumpe mit dem Kraftstofftank 13 gekoppelt.
Das Einspritzventil 26 bestimmt die über die Kraftstoffleitung 25 zugeführte Kraftstoffmenge. Der Kraftstofftank 13 ist über die Tankentlüftungsleitung 17 mit dem Aktivkohlebehälter 14 gekoppelt. Der Aktivkohlebehälter 14 weist eine Öffnung 19 auf, welche eine Verbindung zur Umgebungsluft bereitstellt. Wenn sich in dem Kraftstofftank 13 Kraftstoffdämpfe bilden, beispielsweise bei einer Temperaturerhöhung, werden diese Kraftstoffdämpfe über die Entlüftungsleitung 17 in den Aktivkohlebehälter 14 geleitet, um einen Überdruck in dem Kraftstofftank 13 zu vermeiden, bzw. diesen z.B. bei einem Drucktanksystem zu begrenzen. Die Kraftstoffdämpfe werden in Aktivkohle 29 in dem Aktivkohlebehälter 14 aufgenommen, sodass nur kraftstoff dampffreie Luft über die Öffnung 19 in die Umwelt entweichen kann. Die Kraftstoffdampfmenge, welche von der Aktivkohle 29 aufgenommen werden kann, ist begrenzt. Um zu vermeiden, dass Kraftstoffdämpfe über die Öffnung 19 in die Umwelt gelangen, ist es erforderlich, die Aktivkohle 29 mit Frischluft zu spülen und so von den Kraftstoffdämpfen zu befreien. Dazu ist der Aktivkohlebehälter 14 über die Leitung 18, in welcher ein Ventil 30 angeordnet ist, mit dem Ansaugtrakt 23 des Verbrennungsmotors 1 1 gekoppelt. Wenn in dem Ansaugtrakt 23 ein Unterdruck herrscht und das Ventil 30 geöffnet wird, wird Umgebungsluft durch die Öffnung 19 und durch die Aktivkohle 29 gesogen, wodurch die Kraftstoff dämpfe aus der Aktivkohle 29 entfernt werden und dem Ansaugtrakt 23 zugeführt werden. Von dort gelangen die Kraftstoffdämpfe in den Verbrennungsmotor 1 1 und werden dort verbrannt. Mit Hilfe der Lambdasonde 28 in dem Abgastrakt 24 kann die Gemischtzusammensetzung des dem Verbrennungsmotor 1 1 zugeführten Luft-Kraftstoffgemischs überprüft werden und gegebenenfalls wird das Luft-Kraftstoffgemisch von einer Motorelektronik entsprechend nachgeregelt, um vorgeschriebene Abgaswerte einzuhalten. Die Steuervorrichtung 15 ist mit der Lambdasonde 28 und dem Ventil 30 gekoppelt. Weiterhin kann die Steuervorrichtung 15 mit einer (nicht gezeigten) Motorelektronik des Verbrennungsmotors 1 1 gekoppelt sein, um beispielsweise einen aktuellen Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 1 zu erfassen oder eine Leistungsanforderung an den Verbrennungsmotor 1 1 , welche beispielsweise von einem Fahrer des Fahrzeugs über das Gaspedal angefordert wird, zu erfassen. Die Arbeitsweise der Vorrichtung 15 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 im Detail beschrieben werden. Insbesondere gliedert sich die Arbeitsweise der Steuervorrichtung 15 in zwei Teile, einen ersten Teil, in welchem eine Beladung des Aktivkohlebehälters 14 mit Kraftstoffdämpfen bestimmt wird (Fig. 3), und einen zweiten Teil, in welchem die eigentliche Spülung des Aktivkohlebehälters 14 durchgeführt wird (Fig. 4).
Zunächst wird die Beladung des Aktivkohlebehälters mit Kraftstoffdämpfen bestimmt oder erlernt. Dazu wird nach dem Herstellen der Betriebsbereitschaft des Fahrzeugs oder nach einem Tankstop des Fahrzeugs im Schritt 31 ein geeigneter Betriebspunkt für die Ermittlung der Beladung gesucht. Dieser liegt idealerweise in einem Bereich, in welchem der Fahrer den Motor durch seinen Vortriebswunsch bereits unter Bedingungen betreibt, welche für die Spülung und somit für das Erlernen der Beladung des Aktivkohlebehälters günstig sind. Dies könnte beispielsweise eine bestimmte Geschwindigkeit, beispielsweise eine Geschwindigkeit von mehr als 60 km/h, oder eine Beschleunigungsphase mit mindestens einer vorbestimmten Beschleunigung sein. Dazu wird ein Zeitgeber im Schritt 32 gestartet und ein zum Spülen geeigneter Betriebspunktbereich in Abhängigkeit von dem Zeitgeber im Schritt 33 eingestellt. Als Betriebspunktbereich wird zunächst ein verhältnismäßig enger Bereich gewählt, welcher für die Spülung und somit für das Erlernen der Beladung des Aktivkohlebehälters günstige Bedingungen darstellt. Im Schritt 34 wird überprüft, ob ein aktueller Betriebspunkt des Verbrennungsmotors in dem Betriebspunktbereich liegt. Erreicht der Fahrer innerhalb einer bestimmten Zeit keinen geeigneten Punkt zum Spülen und Lernen der Beladung, wird der Betriebspunktbereich im Schritt 33 aufgeweitet. Diese Schleife, bestehend aus den Schritten 33 und 34, wird mit fortschreitender Zeit solange durchlaufen, bis der Betriebspunktbereich so breit ist, dass nach einer definierten Zeit ein Lernen der Beladung erzwungen wird. Dies kann im Extremfall auch zu einem Zwangsstart des Verbrennungsmotors führen. Dadurch wird verhindert, dass der Aktivkohlebehälter überläuft und somit Kraftstoffdämpfe an die Umgebung abgeben kann. Wenn im Schritt 34 festgestellt wird, dass der aktuelle Betriebspunkt des Verbrennungsmotors in dem Zeitgeber-abhängigen Betriebspunktbereich liegt, wird im Schritt 35 die Spülbetriebsart für die Aktivkohle 29 in dem Aktivkohlebehälter 14 aktiviert, d.h., das Ventil 30 der Fig. 2 wird geöffnet. Sobald die Beladungserkennung, d.h., das Spülen des Aktivkohlebehälters begonnen hat, wird der Verbrennungsmotor durch eine aktive Lastpunktverteilung der Last zwischen dem Verbrennungsmotor 1 1 und dem Elektromotor 12 in einem für die Spülung günstigen Betriebsbereich gehalten (Schritt 36). Dieser Betriebsbereich liegt in der Regel etwas unterhalb der Saugvolllast des Verbrennungsmotors, da dort die größte Spülrate eingestellt werden kann und somit schnell und effektiv die Beladung erlernt werden kann. Um die Größe der notwendigen Eingriffe in die Lastpunktverteilung gering zu halten, kann ein Lastpunktband definiert werden. Dabei wird die Möglichkeit genutzt, dass im Vergleich zum Vortriebswunsch des Fahrers zu niedrige oder zu hohe Momente des Verbrennungsmotors mit dem Elektromotor ausgeglichen werden. Beispielsweise kann die Leistung des Verbrennungsmotors verringert werden und der Elektromotor die fehlende Leistung beisteuern. Umgekehrt kann der Verbrennungsmotor in seiner Leistung gesteigert werden und die überschüssige Energie von dem Elektromotor 12 im Generatorbetrieb zum Aufladen der Batterie 21 verwendet werden. Die Beladung der Aktivkohle 29 in dem Aktivkohlebehälter 14 mit Kraftstoffdämpfen wird beispielsweise mit Hilfe der Lambdasonde 28 ermittelt (Schritt 37), da durch das Zuführen der Kraftstoffdämpfe die Zusammensetzung des Luft-Kraftstoffgemischs für den Verbrennungsmotor geändert wird. Die so bestimmte Beladung des Aktivkohlebehälters kann beispielsweise in einem Motorsteuergerät gespeichert werden. Der Lernvorgang kann beispielsweise solange aufrechterhalten werden, bis eine bestimmte Luftmasse über die Tankentlüftung dem Verbrennungsmotor zugeführt wurde und somit eine verlässliche Beladung des Aktivkohlebehälters 13 erkannt wurde. Dies kann zusätzlich mit einem Setzen eines Merkers, dass die Beladung erfolgreich gelernt wurde (Schritt 38) in dem Motorsteuergerät gespeichert werden. Die Spülbetriebsart zum Erlernen der Beladung des Aktivkohlebehälters kann dann im Schritt 39 beendet werden und die Lastverteilung wieder gemäß einer allgemeinen Betriebsstrategie des Hybridfahrzeugs 10 in Abhängigkeit von der Leistungsanforderung des Fahrers eingestellt werden.
Das eigentliche Spülen des Aktivkohlebehälters 14 kann nun, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben werden wird, durchgeführt werden. Nachdem die Beladung des Aktivkohlebehälters bekannt ist, wird im Schritt 41 ein Zeitgeber gestartet. Im Schritt 42 wird ein zum Spülen geeigneter Betriebspunktbereich in Abhängigkeit von dem Zeitgeber und dem Beladungszustand des Aktivkohlebehälters 14 eingestellt. Wenn ein Betriebspunkt des Verbrennungsmotors in dem Betriebspunktbereich liegt (Schritt 43) wird in dem Schritt 44 die Spülbetriebsart aktiviert. Anderenfalls wird im Schritt 42 gegebenenfalls in Abhängigkeit von dem Zeitgeber der Betriebspunktbereich aufgeweitet, sodass eine Priorität der Spülbetriebsart mit fortschreitender Zeit ansteigt. Bei aktivierter Spülbetriebsart (Schritt 44) kann im Vergleich zu einer konventionellen Spülstrategie, welche im Wesentlichen von dem Betriebspunkt des Verbrennungsmotors und der Beladung des Aktivkohlebehälters abhängt, im Schritt 45 gezielt eingegriffen werden, indem der Betriebspunkt des Verbrennungsmotors durch die Nutzung einer Lastpunktverschiebung gezielt so eingestellt wird, dass die Spülung des Aktivkohlebehälters optimiert wird. Hier kann ebenfalls ein Lastpunktband vorgegeben werden, um die Eingriffe durch die Lastpunktverschiebung gering zu halten und um für den Gesamtwirkungsgrad des Antriebsstrangs günstige Bereiche einzustellen. Dabei kann jeweils abhängig von der Beladung des Aktivkohlebehälters und der Fahrzeuggeschwindigkeit und somit von dem vom Fahrer gewünschten Antriebsmoment entschieden werden, ob eine gezielte verstärkte Spülung des Aktivkohlebehälters notwendig ist. Beispielsweise kann auch ein Stoppverbot des Verbrennungsmotors eingestellt werden. Indem die Priorität der Aktivkohlebehälterspülung mit fortschreitender Zeit ohne Spülung in den Schritten 43, 42 erhöht wird, wird sichergestellt, dass der Beladungsgrad des Aktivkohlebehälters nicht so weit ansteigt, dass dieser überzulaufen droht. Während des Spülens wird kontinuierlich im Schritt 46 der Beladungsgrad des Aktivkohlebehälters beispielsweise unter Verwendung der Lambdasonde weiter beobachtet und nach Durchsatz einer bestimmten Spülmasse die Bedingung eines erfolgreichen Neulernens der Beladung des Aktivkohlebehälters erneut in der Motorelektronik eingestellt (Schritt 47). Dann kann im Schritt 48 die Spülbetriebsart beendet werden, die Lastverteilung gemäß einer Leistungsanforderung des Fahrers eingestellt werden und im Schritt 41 der Zeitgeber neu gestartet werden.
Somit kann eine bedarfsorientierte Spülung des Aktivkohlebehälters realisiert werden, wodurch auch ohne die Verwendung eines Drucktanks das Entweichen von Kraftstoffdämpfen in die Umwelt zuverlässig verhindert werden kann und der Hybridantrieb des Fahrzeugs im Wesentlichen nicht beeinträchtigt wird. Insbesondere durch die Lastpunktverschiebung kann eine optimale Spülung des Aktivkohlebehälters durchgeführt werden, ohne dass ein Fahrer des Hybridfahrzeugs Einbußen, z.B. bzgl. Verbrauch oder Komfort, erfährt. Zusätzlich können sich Verbrauchsvorteile ergeben, da zusätzliche Laufzeiten des Verbrennungsmotors vermieden werden können, da die Spülbetriebsart vorzugsweise in Betriebsbereiche gelegt wird, welche im Wesentlichen der Antriebsstrategie des Gesamtsystems bei einem vorgegebenen Vortriebswunsch entsprechen. Obwohl das zuvor beschriebene Verfahren ohne Drucktank auskommt, kann es gleichermaßen bei Konzepten mit Drucktank verwendet werden, da auch hier der Bedarf einer effektiven und bedarfsgerechten Spülung des Aktivkohlebehälters besteht. Bezugszeichenliste Hybridfahrzeug
Verbrennungsmotor
Elektromotor
Kraftstofftank
Aktivkohlebehälter
Steuervorrichtung
Kraftstoffleitung
Entlüftungsleitung
Leitung
Öffnung
Antrieb
Batterie
Kraftstoff
Ansaugtrakt
Abgastrakt
Einspritzleitung
Einspritzventil
Drosselklappe
Lambdasonde
Aktivkohle
Ventil
-39 Schritt
-48 Schritt

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs, wobei das Hybridfahrzeug (10) zumindest einen Verbrennungsmotor (1 1 ) mit einem Kraftstofftank (13) und einem Filter (14) und einen weiteren Motor (12) zum Antreiben des Fahrzeugs (10) umfasst, wobei der Filter (14) ausgestaltet ist, in einer Filterbetriebsart Kraftstoffdämpfe aus dem Kraftstofftank (13) aufzunehmen und in einer Spülbetriebsart des Filters (14) die Kraftstoff dämpfe an den Verbrennungsmotor (1 1 ) abzugeben, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch:
- Erfassen eines aktuellen Betriebspunkts des Verbrennungsmotors (1 1 ), und
- Aktivieren der Spülbetriebsart des Filters (14) in Abhängigkeit von dem aktuellen
Betriebspunkt und einer Betriebszeit des Fahrzeugs (1 1 ).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Betriebszeit des Fahrzeugs (10) umfasst:
- eine Betriebszeit seit einem vorhergehenden Aktivieren der Spülbetriebsart,
- eine Betriebszeit seit einem vorhergehenden Inbetriebsetzen des Fahrzeugs (10), oder
- eine Betriebszeit seit einem vorhergehenden Betanken des Kraftstofftanks (13).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst:
- Erfassen einer Änderung eines Betriebsparameters des Verbrennungsmotors (1 1 ) während die Spülbetriebsart aktiv ist oder während die Spülbetriebsart aktiviert wird, und
- Bestimmen eines Beladungszustands des Filters (14) in Abhängigkeit von der Änderung des Betriebsparameters.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülbetriebsart ferner in Abhängigkeit von dem Beladungszustand des Filters (14), welcher bei einem vorhergehenden Aktivieren der Spülbetriebsart bestimmt wurde, aktiviert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei aktiver Spülbetriebsart ferner umfasst:
- Einstellen einer Lastverteilung zwischen dem Verbrennungsmotor (1 1 ) und dem weiteren Motor (12) in Abhängigkeit von dem Beladungszustand des Filters (14).
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei aktiver Spülbetriebsart ferner umfasst:
- Einstellen einer Lastverteilung zwischen dem Verbrennungsmotor (1 1 ) und dem weiteren Motor (12) in Abhängigkeit von der Betriebszeit des Fahrzeugs (10) und/oder in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebspunkt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivieren der Spülbetriebsart ferner umfasst:
- Bestimmen eines Betriebspunktbereichs in Abhängigkeit von der Betriebszeit des Fahrzeugs (10), und
- Aktivieren der Spülbetriebsart, wenn der aktuelle Betriebspunkt in dem Betriebspunktbereich liegt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst:
- Erfassen einer Fahrleistungsanforderung eines Benutzers des Fahrzeugs (10) an das Hybridfahrzeug (10), und
- Aktivieren der Spülbetriebsart des Filters (14) in Abhängigkeit von der Fahrleistungsanforderung.
9. Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug, wobei das Hybridfahrzeug (10) zumindest einen Verbrennungsmotor (1 1 ) mit einem Kraftstofftank (13) und einem Filter (14) und einen weiteren Motor (12) zum Antrieben des Fahrzeugs (10) umfasst, wobei der Filter (14) ausgestaltet ist, in einer Filterbetriebsart Kraftstoffdämpfe aus dem Kraftstofftank (13) aufzunehmen und in einer Spülbetriebsart des Filters (14) die Kraftstoffdämpfe an den Verbrennungsmotor (1 1 ) abzugeben,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (15) ausgestaltet ist,
einen aktuellen Betriebspunkt des Verbrennungsmotors (1 1 ) zu erfassen, und die Spülbetriebsart des Filters (14) in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebspunkt und einer Betriebszeit des Fahrzeugs (10) zu aktivieren.
10. Steuervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (15) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-8 ausgestaltet ist.
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