WO2023001984A1 - Method for operating a motor vehicle, and motor vehicle - Google Patents

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WO2023001984A1
WO2023001984A1 PCT/EP2022/070543 EP2022070543W WO2023001984A1 WO 2023001984 A1 WO2023001984 A1 WO 2023001984A1 EP 2022070543 W EP2022070543 W EP 2022070543W WO 2023001984 A1 WO2023001984 A1 WO 2023001984A1
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combustion engine
motor vehicle
power
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PCT/EP2022/070543
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Alexander Von Gaisberg-Helfenberg
Jochen Martin Schmid
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Mercedes-Benz Group AG
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a motor vehicle, in particular a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1.
  • the invention also relates to a motor vehicle.
  • DE 601 31 508 T2 discloses a known method for reducing the emissions of an electric hybrid electric vehicle of the type that has a drive train, an electric machine that delivers torque in a targeted manner to the drive train, a motor that delivers torque in a targeted manner to the powertrain, and having a catalytic converter which receives exhaust gas from the engine.
  • the object of the present invention is to create a method and a motor vehicle so that the motor vehicle can be operated with particularly low emissions.
  • a first aspect of the invention relates to a method for operating a motor vehicle which is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car.
  • the motor vehicle has an internal combustion engine which has an output shaft.
  • the internal combustion engine is also referred to as an internal combustion engine or internal combustion engine.
  • the internal combustion engine is preferably a reciprocating engine, so that the output shaft is a crankshaft.
  • the motor vehicle can be driven via the output shaft by means of the internal combustion engine. This means in particular that the Internal combustion engine can provide torque via the output shaft, by means of which the motor vehicle can be driven.
  • the motor vehicle also has at least one catalytic converter which can flow through the exhaust gas of the internal combustion engine and by means of which the exhaust gas is post-treated and thereby cleaned.
  • the internal combustion engine in its fired mode and is therefore fired. This means in particular that combustion processes take place in the internal combustion engine during fired operation of the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine has at least one combustion chamber in which combustion processes take place during fired operation.
  • a fuel-air mixture also referred to simply as a mixture, is burned.
  • the mixture comprises at least air and a particularly liquid or gaseous fuel.
  • the mixture is ignited at an ignition point, also referred to as the ignition angle, and is thereby burned.
  • the respective working cycle of the internal combustion engine includes, for example, two complete revolutions of the crankshaft and thus, for example, 720 crank angles.
  • a temperature of the catalytic converter is determined, in particular by means of an electronic computing device.
  • the electronic computing device is preferably part of the motor vehicle.
  • a power, in particular mechanical power, which is provided by the internal combustion engine via its output shaft, in particular in order to drive the motor vehicle is specifically limited to a limit value by means of the electronic computing device depending on the determined temperature of the catalytic converter, which is lower than the value of the maximum, in particular mechanical, power that can be provided by the internal combustion engine via its output shaft.
  • the internal combustion engine is operated, for example, fired, as a result of which the internal combustion engine provides the exhaust gas.
  • the combustion of the mixture results in the exhaust gas of the internal combustion engine.
  • the exhaust gas can flow out of the combustion chamber or out of the internal combustion engine and consequently the catalytic converter flow through.
  • the motor vehicle is driven by the internal combustion engine in the method and is therefore driven at a speed, in particular along a roadway.
  • the internal combustion engine While the internal combustion engine is operated in a fired state and preferably drives the motor vehicle, the internal combustion engine provides the above-mentioned, in particular mechanical, power via its output shaft Limit value is limited, which is lower than the value of the maximum power that can be provided by the internal combustion engine.
  • the method does not allow, ie avoids, that the internal combustion engine provides its maximum power, also referred to as nominal power, in its fired operation, but the power, so to speak, from the
  • Internal combustion engine can be provided via its output shaft in the operating point or is provided, limited to a power that is less than the maximum power that can be provided by the internal combustion engine, that is, than the nominal power. This can prevent the motor vehicle from emitting an excessively large amount of undesired emissions, in particular after a cold start of the internal combustion engine and during a warm-up of the internal combustion engine, in particular directly following the cold start.
  • a driver of a motor vehicle that is equipped with an internal combustion engine and can be driven by the internal combustion engine can call up the maximum engine torque that can be provided by the internal combustion engine, which is also referred to as load, immediately after the internal combustion engine has started, especially when the start is a cold start.
  • the internal combustion engine can thus provide its maximum or nominal power at correspondingly high speeds of the internal combustion engine or the output shaft.
  • this is now avoided by the method according to the invention, specifically as a function of the temperature of the catalyst and thus, for example, as long as the temperature of the catalyst is lower than a predetermined or specifiable threshold value. In this way it can be avoided that an excessively large amount of undesired emissions are emitted.
  • one embodiment of the invention provides that the limiting value, which is lower than the value of the maximum power that can be provided by the internal combustion engine, to which the power of the internal combustion engine is limited , is increased with increasing temperature of the catalyst.
  • a permissible or permitted power output of the internal combustion engine after it has been started, in particular its cold start is only released with a delay, even for low values, depending on the temperature of the catalytic converter, also known as the catalytic converter temperature, so that the driver of the motor vehicle, for example, can only use the maximum or nominal output of the Internal combustion engine can then and only then call up, or so that then and preferably only then is allowed that the internal combustion engine provides its maximum or rated power when the temperature of the catalyst has passed or exceeded the threshold value.
  • the motor vehicle is designed as a hybrid vehicle.
  • the motor vehicle has at least one electrical machine, by means of which the motor vehicle can be driven electrically, in particular purely electrically.
  • a further embodiment of the invention provides that the internal combustion engine is operated in such a way that a first part of the power provided by the internal combustion engine via the output shaft is used to drive the motor vehicle and a second part of the power provided by the internal combustion engine via the output shaft is used to drive the electrical machine, which is thereby operated as a generator, by means of which the second part is converted into electrical energy, which can be used in a battery, for example trained, electrical energy storage of the motor vehicle is stored.
  • the second part of the power provided by the internal combustion engine via the output shaft is excess power that is not required and is not used to fulfill a current driving function or task, but the excess power is used to to operate the electrical machine as a generator and thus to convert the excess power into electrical energy by means of the generator, which is stored in the energy storage device.
  • the electrical energy store is preferably a high-voltage component whose electrical voltage, in particular electrical operating or nominal voltage, is preferably greater than 50 volts, in particular greater than 60 volts, and is very preferably several hundred volts.
  • the energy store is designed as a high-voltage battery (HV battery).
  • the electrical machine is designed as a high-voltage component whose electrical voltage, in particular electrical operating or nominal voltage, is preferably greater than 50 volts, in particular greater than 60 volts, and very preferably amounts to several hundred volts.
  • the catalytic converter can be heated particularly quickly by means of the exhaust gas from the internal combustion engine, since a particularly high temperature, also referred to as the exhaust gas temperature of the exhaust gas can be realized. As a result, particularly low-emission operation of the motor vehicle can be achieved.
  • a further embodiment is characterized in that the power provided by the internal combustion engine via its output shaft is used to drive the motor vehicle, while the electric machine is in motor mode and is therefore operated as an electric motor, by means of which the motor vehicle is driven .
  • both the internal combustion engine and the electric machine are used simultaneously to fulfill a current driving function or driving task.
  • a particularly low-emission operation of the motor vehicle can be realized as a result.
  • advantageous drivability of the motor vehicle can be ensured.
  • This embodiment can ensure that, for example, when the limit value is so low that the power that can be provided or provided by the internal combustion engine via the output shaft is not sufficient to achieve a speed desired by the driver of the motor vehicle, for example, at which the motor vehicle is being driven to be able to realize by means of the internal combustion engine, to nevertheless realize the speed, in that the motor vehicle is driven both by means of the internal combustion engine and by means of the electric machine, in particular at the same time.
  • the electric machine by limiting the power lack of power shortage, which means that the motor vehicle solely by driving the Internal combustion engine can not be driven at the speed desired by the driver, is compensated, so that despite the limitation of the power to the limit value, the motor vehicle can be driven at the speed desired by the driver.
  • the embodiments described above are not mutually exclusive.
  • the power is used to operate the motor vehicle while the electric machine is operated in motor mode.
  • the second time period precedes the first time period, or the second time period follows the first time period.
  • a further embodiment of the invention provides that the power is limited to the limit value in such a way that the power limit to the limit value results in such a mass flow of the exhaust gas
  • the result is that the mass flow can just about be after-treated by means of the catalyst and thereby cleaned, in particular in such a way that at least one specifiable criterion is just about met.
  • the criterion includes, for example, that at least one component contained in the exhaust gas, in particular downstream of the catalytic converter, falls below a specifiable or specified limit.
  • the internal combustion engine is operated at least temporarily, for example during a third period of time, at least temporarily in an operating mode in which a throttle valve of the internal combustion engine remains in a particularly fully open position while the power generated by the internal combustion engine is whose output shaft is provided, is varied by varying the ignition angle and/or the speed of the output shaft.
  • the feature that the throttle valve stays in the open position means that the throttle valve does not move out of the open position.
  • a quantity of the air to be supplied to the aforementioned combustion chamber can be adjusted by means of the throttle valve.
  • the internal combustion engine said Has operating mode in which the power output is set with the throttle valve open by varying the ignition angle and/or the speed, which is also referred to as the engine speed, that is to say is controlled or regulated.
  • the internal combustion engine can be temporarily set to have poor efficiency during fired operation, so that more combustion energy is released into the exhaust gas of the internal combustion engine, as a result of which the at least one catalytic converter for treating the exhaust gas can be heated more quickly.
  • an opening time at which at least one exhaust valve assigned to the combustion chamber of the internal combustion engine is opened within the respective working cycle of the internal combustion engine therefore begins to open is advanced compared to normal operation of the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine can be set to temporarily poor efficiency in fired operation, so that more combustion energy is released into the exhaust gas of the internal combustion engine, which means that the at least one catalyst for treating the exhaust gas is heated more quickly can.
  • the temperature of the catalytic converter is calculated using a calculation model, in particular by means of the electronic calculation device.
  • a second aspect of the invention relates to a motor vehicle, preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, which is designed to carry out a method according to the invention according to the first aspect of the invention.
  • Advantages and advantageous configurations of the first aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous configurations of the second aspect of the invention and vice versa.
  • Fig. 1 is a schematic side view of a drive train of a
  • Fig. 2 is a diagram illustrating a method for operating the
  • Fig. 3 is a diagram to further illustrate the method
  • Fig. 4 is a diagram to further illustrate the method
  • Fig. 5 is a diagram further illustrating the method
  • FIG. 6 shows a diagram to further illustrate the method.
  • the motor vehicle which is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, includes the drive train 10 and can be driven by means of the drive train 10 .
  • the drive train 10 and thus the motor vehicle include an internal combustion engine 12, also referred to as an internal combustion engine, motor or internal combustion engine, which in the exemplary embodiment shown in FIG. 1 is designed as a reciprocating piston engine.
  • the internal combustion engine 12 has a housing element 14 embodied here as a crankcase and an output shaft, which cannot be seen in FIG. 1 , which is embodied as a crankshaft.
  • the output shaft is rotatable about an output shaft axis of rotation 16 relative to the housing element 14 .
  • Internal combustion engine 12 provide torque for driving the motor vehicle, which can thus be driven by the internal combustion engine 12.
  • Internal combustion engine 12 has multiple combustion chambers. During fired operation of the internal combustion engine 12, combustion processes take place in the respective combustion chamber, during which a respective fuel-air mixture is burned. At least one exhaust valve and one intake valve are assigned to the respective combustion chamber. In particular, provision is made for a combustion process to take place within a respective working cycle of internal combustion engine 12 in the respective combustion chamber, while internal combustion engine 12 is being operated in its fired mode, ie fired. In the respective combustion process, the fuel-air mixture, also referred to simply as a mixture, is ignited and burned, resulting in the exhaust gas
  • Internal combustion engine 12 results.
  • the respective mixture is ignited, in particular externally ignited, at an ignition time, also known as the ignition angle, and is thereby burned.
  • the exhaust gas can be discharged from the respective combustion chamber via the respective outlet valve assigned to the respective combustion chamber.
  • internal combustion engine 12 has at least one camshaft, also referred to as exhaust camshaft, which can be rotated about a camshaft axis of rotation 18 relative to housing element 14 and in particular relative to a cylinder head 20 of the internal combustion engine.
  • the cylinder head 20 is, for example, formed separately from the housing element 14 and is connected at least indirectly, in particular directly, to the housing element 14 .
  • the camshaft can be driven by the output shaft via a control drive designed as a traction drive, for example, and can therefore be rotated about the camshaft axis of rotation 18 relative to the cylinder head 20 .
  • the camshaft can be part of a valve train, which is preferably designed as a variable valve train.
  • the variable valve drive includes, for example, a camshaft adjuster 22, also referred to as a phase adjuster, by means of which the camshaft can be rotated relative to the output shaft and its phase can therefore be adjusted, in particular while the camshaft can be driven by the output shaft via the control drive or is coupled to the output shaft.
  • the internal combustion engine 12 has a control housing 24 in which the control drive is arranged.
  • a refrigerant compressor 26 is held at least indirectly, in particular directly, on the internal combustion engine 12, in particular on the housing element 14 can be.
  • the refrigerant compressor 26 can be used to compress a refrigerant of an air conditioning system of the motor vehicle, which is designed as a compression refrigerating machine, for example.
  • the internal combustion engine 12 also has an oil pan 28 in which oil for lubricating the internal combustion engine 12 is received or can be received.
  • the oil pan 28 is, for example, formed separately from the housing element 14 and is connected to the housing element 14 .
  • 1 also shows an oil drain plug 30, via which the oil initially contained in the oil pan 28 can be drained out of the oil pan 28.
  • the motor vehicle also includes a control unit 32.
  • the control unit 32 is an electronic computing device in the motor vehicle, or the control unit 32 is part of an electronic computing device in the motor vehicle.
  • a method for operating the motor vehicle is carried out by means of the electronic computing device of the motor vehicle and thus by means of the control unit 32, the method being explained below with reference to the figures.
  • the motor vehicle also has an exhaust system 34 through which the exhaust gas from the internal combustion engine 12 or from the combustion chambers can flow.
  • the exhaust system 34 includes an exhaust manifold 36, also referred to simply as a manifold, by means of and in which the exhaust gas from the combustion chambers is combined. In other words, the combustion chambers are brought together through and in the exhaust manifold 36 .
  • the exhaust system 34 comprises at least one catalytic converter 38 which is arranged in particular downstream of the exhaust manifold 36 and through which the exhaust gas from the combustion chambers can flow.
  • the exhaust gas flowing through the catalytic converter 38 is post-treated and thereby cleaned by means of the catalytic converter 38 .
  • This means in particular that at least one component contained in the exhaust gas is removed by means of the catalytic converter 38 and thus at least partially from the exhaust gas.
  • an arrow 40 illustrates a flow of the exhaust gas and, in particular, arrow 40 illustrates that the exhaust gas flowing through the catalytic converter 38 flows out of the catalytic converter 38 , ie exits.
  • the motor vehicle is designed as a hybrid vehicle.
  • the motor vehicle includes an electric machine 42, which is operated, for example, in generator mode and can therefore be operated as a generator and in motor mode and thus as an electric motor.
  • the electric machine 42 is driven by the output shaft, that is to say via the output shaft of the internal combustion engine 12, in particular in such a way that the internal combustion engine 12 is fired Operation via the output shaft provides mechanical energy or mechanical power, the mechanical energy or the mechanical power being converted into electrical energy by means of the electrical machine 42 .
  • the electrical energy is provided by the electrical machine 42 and can be stored, for example, in an electrical energy storage device that is not shown in detail.
  • the electric machine 42 drives the motor vehicle electrically.
  • the electric machine 42 can support the internal combustion engine 12 in motor operation when driving the motor vehicle, so that, for example, the motor vehicle is driven simultaneously by means of the electric machine 42 and by means of the internal combustion engine 12 .
  • a rotor of electric machine 42 it is conceivable here for a rotor of electric machine 42 to be non-rotatably connectable or connected to the output shaft, so that, for example, in motor operation, electric machine 42 drives the output shaft and, for example, drives the motor vehicle via the output shaft.
  • the internal combustion engine 12 is designed as a four-cylinder reciprocating piston engine.
  • control unit 32 is held on cylinder head 20 .
  • the exhaust system 34 is held on the cylinder head 20 .
  • the exhaust system 34, in particular the exhaust manifold 36 can have individual exhaust gas cylinder pipes which are preferably of the same length.
  • the exhaust manifold 36 is designed as a quadruple collecting bag, by means of which the combustion chambers and thus individual strands are combined or brought together and routed into an exhaust gas aftertreatment device, which is designed here as the catalytic converter 38.
  • the output shaft of internal combustion engine 12 can be used to drive electric machine 42, which in turn can charge the energy store, embodied, for example, as a hybrid battery, in particular by storing the electric energy provided by electric machine 42 in generator mode in the energy store.
  • a temperature of the catalytic converter 38 is determined, in particular by means of the electronic computing device.
  • the temperature of the catalytic converter 38 also referred to as the catalytic converter temperature
  • a calculation model also referred to as a temperature model, and thereby determined, which is stored, for example, in a memory of the electronic computing device, in particular the control unit 32.
  • the method provides that a mechanical power, in particular, which is provided by the internal combustion engine 12 via its output shaft, is specifically limited by means of the electronic computing device, depending on the determined catalyst temperature, to a limit value which is lower than the value of the of the internal combustion engine via its output shaft is the maximum power that can be provided.
  • the method is preferably carried out while the motor vehicle is being driven by the internal combustion engine 12 and is being driven thereby, in particular at a speed, also referred to as driving speed, which is greater than zero.
  • the provision of the power via the output shaft by the internal combustion engine 12 is also referred to as power output. If, for example, the initially deactivated internal combustion engine 12 is started as a cold start, which is started during the start and is thus switched to its fired operation, the method determines the permissible or highest possible power output of the internal combustion engine after the start, in particular a cold start, as a function of the catalytic converter temperature is limited in such a way that the power that can be provided by the internal combustion engine 12 via the output shaft is less than the maximum power that can be provided by the internal combustion engine 12 via the output shaft.
  • the permissible power output after the start, in particular a cold start, of the internal combustion engine 12 is only released with a delay, even for low values, as a function of the catalytic converter temperature.
  • the limiting value which is lower than the maximum value of the maximum power that can be provided by the internal combustion engine and to which the power of internal combustion engine 12 is limited, is increased as the catalytic converter temperature increases.
  • the power that internal combustion engine 12 provides via its output shaft is not sufficient to perform a driving task or driving function desired by the driver of the motor vehicle, such as a speed desired by the driver which the motor vehicle is to be driven, can be implemented, for example electric machine 42, which is an electric component of drive train 10, also referred to as a hybrid drive train or hybrid drive, is operated in motor mode and thus as an electric motor, so that the motor vehicle can be driven simultaneously both by means of the Internal combustion engine 12 and by means of the electric machine 42 is driven.
  • electric machine 42 which is an electric component of drive train 10 also referred to as a hybrid drive train or hybrid drive
  • the electric machine 42 thereby compensates for a lack of power or faulty power resulting from the limitation of the power to the limitation value, so that the motor vehicle can be driven or driven at the speed desired by the driver despite the limitation of the power to the limitation value.
  • the power required to fulfill the driving function is primarily provided by electrical components of the hybrid drive.
  • a power provided by the electric machine 42 in motor operation, in particular mechanical power, which is used to drive the motor vehicle is greater than the power provided by the internal combustion engine 12 via the output shaft and the has limit value.
  • the limitation of the power provided by the internal combustion engine 12 via its output shaft to the limiting value means that the power having the limiting value, which is provided by the internal combustion engine 12 via the output shaft, is less than the value, also referred to as the maximum value, of the maximum power that can be provided by the internal combustion engine 12 via its output shaft.
  • the internal combustion engine 12 is operated in such a way that a first part of the power provided by the internal combustion engine 12 via the output shaft is used to drive the motor vehicle and a second part of the power provided by the internal combustion engine 12 via the Output shaft is provided, is used to drive the electric machine 42, which is thereby operated as the generator described above, by means of which the second part is converted into electrical energy, which is stored in the electrical energy storage device.
  • the second part is the aforementioned excess power.
  • the internal combustion engine 12 in particular after its cold start, delivers exactly the power that leads to such a mass flow of the exhaust gas, also referred to as the exhaust gas mass flow, that the exhaust gas mass flow can just about be cleaned in the particularly partially heated catalytic converter 38 .
  • the power provided by the internal combustion engine 12 via its drive shaft increases at least essentially continuously, in that the catalyst temperature rises at least essentially continuously, in particular with increasing temperature following the start Operating time of the internal combustion engine 12, which is operated fired during the operating period.
  • excess energy generated ie the excess power
  • the energy store If the previously mentioned power, which leads to the mentioned exhaust gas mass flow, is too great to fulfill the current driving task, excess energy generated, ie the excess power, is stored in the energy store.
  • the excess power of the internal combustion engine 12 is used, for example, to drive the electric machine 42 and thus to operate it as a generator, by means of which the excess power is converted into electrical energy.
  • the electric machine 42 If the power leading to the exhaust gas mass flow is too small to fulfill the current driving task, the electric machine 42 is operated in the motor mode, so that the motor vehicle can be driven or is driven simultaneously by means of the internal combustion engine 12 and by means of the electric machine 42. In order to operate the electrical machine 42 in the motor mode, the electrical machine 42 is supplied with electrical energy stored in the energy store.
  • the excess power of the internal combustion engine 12 is converted into electrical energy by means of the generator.
  • the excess power is or is formed by mechanical energy, which is supplied to the electrical machine 42 in particular via the output shaft.
  • the electrical machine 42 is driven and thus operated as a generator, by means of which the mechanical energy supplied to the electrical machine 42, and consequently the excess power, is converted into electrical energy.
  • the internal combustion engine 12 has a combustion chamber in which the power output when the throttle valve is open is controlled or regulated by varying the ignition angle and the speed of the internal combustion engine 12 .
  • the speed of the internal combustion engine 12 is to be understood as meaning a speed at which the output shaft rotates about the output shaft axis of rotation 16 relative to the housing element 14 , in particular during the fired operation of the internal combustion engine 12 .
  • camshaft adjuster 22 can be used to set an early exhaust opening timing, thus an opening time at which the respective exhaust valve is opened within the respective working cycle is advanced compared to normal operation.
  • the point in time mentioned, at which the respective exhaust valve is opened within the respective working cycle, is also referred to as exhaust open and coincides with a rotational position of the output shaft.
  • the exhaust gas of the internal combustion engine 12 flowing through the exhaust system 34 also referred to as the exhaust tract, contains energy, in particular thermal energy, which is introduced into the exhaust tract or to the exhaust tract by the exhaust gas flowing out of the combustion chambers and subsequently flowing into the exhaust tract and flowing through the exhaust tract is delivered.
  • energy in particular thermal energy
  • thermal energy which is contained in particular in the exhaust gas mass flow or in its temperature or absolute temperature.
  • the second form of energy is chemical energy, which consists in particular or is formed in that exothermic chemical reactions of exhaust gas components are implemented in the operating temperature range of the catalyst, such as For example, one based on the oxidation of carbon monoxide with the residual oxygen contained in the exhaust gas (2CO+O2 -> 2CO2).
  • the respective mixture includes air and, in particular, liquid fuel, which is introduced, for example, into the respective combustion chamber, in particular injected directly.
  • the fuel is introduced into the respective combustion chamber within the respective working cycle, in particular injected directly, so that a predefinable or predetermined quantity of the fuel is introduced into the respective combustion chamber within the respective working cycle.
  • the exhaust gas mass flow depends on the quantity of fuel injected into the respective combustion chamber per working cycle, also referred to as fuel quantity, in particular multiplied by the number of working cycles, the number of working cycles in turn depending on the speed of the output shaft, also referred to as engine speed.
  • a temperature of the exhaust gas also referred to as the exhaust gas temperature, depends on a thermal energy released during the respective combustion of the respective mixture and on a mechanically delivered work.
  • the temperature of the exhaust gas is increased compared to conventional solutions by operating the internal combustion engine 12 with retarded ignition angles which are poor for efficiency, with a wide open throttle valve and increased speed. To compensate for the reduced efficiency, more fuel is burned, which leads to an increase in temperature.
  • the output also referred to as engine output, and thus the efficiency of the conversion are adjusted by varying the ignition angle.
  • FIG. 2 shows a diagram with the time plotted on the abscissa 44 .
  • the power P, the speed n and the load T of the internal combustion engine 12 are plotted on the ordinate 46 of the diagram.
  • the load T, which is provided by the internal combustion engine 12 via its output shaft, is the respective, aforementioned torque for driving the motor vehicle and/or the electric machine 42.
  • the temperature of the catalytic converter 38 only reaches its steady-state temperature or light-off temperature and thus its full effectiveness in the point in time U with regard to the after-treatment of the exhaust gas.
  • a time course shown in FIG 48 illustrates the temperature of the catalytic converter 38, and a curve 50 illustrates the speed of the internal combustion engine 12, the speed of which is the idle speed in the present case.
  • a curve 52 illustrates the power, also referred to as engine power, which the internal combustion engine 12 provides via the output shaft.
  • the conventional internal combustion engine delivers power from the moment the engine is started, the exhaust system heats up more quickly because, in comparison to FIG. 2, the thermal power additionally heats the catalytic converter due to the increased exhaust gas mass flow or exhaust gas volume flow. It reaches its full effectiveness somewhat earlier, in this case at a point in time t2. If the maximum engine power is delivered before time t2, for example from a time ti, exhaust gas that is not optimally cleaned may be emitted between times ti and t2. If the engine power is increased too quickly from 0 to the maximum value, exhaust gas that is not optimally cleaned is also emitted between times to and ti if no appropriate countermeasures have been taken.
  • the internal combustion engine 12 is limited by the electronic computing device, in particular by means of the control unit 32, for example at least essentially continuously as a function of the catalyst temperature from the start of the engine to a maximum power output that is lower than the maximum power that can be provided by the internal combustion engine 12.
  • the catalytic converter 38 only achieves its full effectiveness, compared to FIG is expelled.
  • the engine power that can be released is released at least essentially continuously as a function of the catalytic converter 38, which, for example, heats up at least essentially continuously.
  • the limit value is progressively increased.
  • the internal combustion engine 12 emits an increased mechanical power, for example with a given time profile of the power required to fulfill the driving task, which can be seen in particular from FIG. 5 .
  • a curve 54 in FIG. 5 illustrates the power required to fulfill the current driving task. From the curves 52 and 54 it can be seen that the power illustrated by curve 52, which is actually made available by internal combustion engine 12 via the output shaft, is greater than the power actually required to fulfill the driving task (curve 54). In comparison to curve 54 and thus in the curve to the power required to fulfill the current driving task, internal combustion engine 12 thus provides excess power 56 via its output shaft. The excess power is stored in the energy store.
  • the excess power is used to operate the electrical machine 42 in generator mode and thus as a generator, which uses the excess power to generate or provide electrical energy that is stored in the energy store.
  • the catalytic converter 38 is quickly heated. If exactly the power is delivered that leads to an exhaust gas mass flow that can just about be cleaned in the partially effective catalytic converter 38, then the internal combustion engine 12 or the motor vehicle reaches its or its full capacity at a particularly early point in time ti, without an excessively large amount to emit unwanted pollutants.
  • the excess thermal power is essentially released into the exhaust gas and heats up the catalytic converter 38 very quickly, so that it already reaches its steady-state temperature at time ti.
  • the exhaust gas is optimally cleaned.
  • the internal combustion engine 12 can be operated with unfavorably late ignition angles and/or unfavorably early exhaust control times, ie times at which the respective exhaust valve opens.
  • T last t time to, 1 ,2,3,4 points in time

Abstract

The invention relates to a method for operating a motor vehicle, the motor vehicle comprising an internal combustion engine (12) which includes an output shaft and by means of which the motor vehicle can be driven via the output shaft, and at least one catalytic converter (38) through which exhaust gas from the internal combustion engine (12) can flow and by means of which the exhaust gas is aftertreated. A temperature of the catalytic converter (38) is ascertained. A power supplied by the internal combustion engine (12) via the output shaft is limited to a limit value as a function of the ascertained temperature of the catalytic converter (38), said limit value being lower than the value of the maximum power that the internal combustion engine (12) can supply via the output shaft.

Description

Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs sowie Kraftfahrzeug Method for operating a motor vehicle and motor vehicle
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug. The invention relates to a method for operating a motor vehicle, in particular a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1. The invention also relates to a motor vehicle.
Der DE 601 31 508 T2 ist ein Verfahren als bekannt zu entnehmen, um die Emissionen eines elektrischen Hybrid-Elektrofahrzeugs jenes Typs zu senken, der einen Antriebsstrang, eine elektrische Maschine, welche gezielt Drehmoment zu dem Antriebsstrang liefert, einen Motor, welcher gezielt Drehmoment zu dem Antriebsstrang liefert, und einen Katalysator aufweist, welcher Abgas von dem Motor empfängt. DE 601 31 508 T2 discloses a known method for reducing the emissions of an electric hybrid electric vehicle of the type that has a drive train, an electric machine that delivers torque in a targeted manner to the drive train, a motor that delivers torque in a targeted manner to the powertrain, and having a catalytic converter which receives exhaust gas from the engine.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Kraftfahrzeug zu schaffen, sodass ein besonders emissionsarmer Betrieb des Kraftfahrzeugs realisiert werden kann. The object of the present invention is to create a method and a motor vehicle so that the motor vehicle can be operated with particularly low emissions.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruch 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben. This object is achieved by a method having the features of patent claim 1 and by a motor vehicle having the features of patent claim 10 . Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildeten Kraftfahrzeugs. Bei dem Verfahren weist das Kraftfahrzeug eine Verbrennungskraftmaschine auf, welche eine Abtriebswelle aufweist. Die Verbrennungskraftmaschine wird auch als Brennkraftmaschine oder Verbrennungsmotor bezeichnet. Vorzugsweise ist die Verbrennungskraftmaschine ein Hubkolbenmotor, sodass die Abtriebswelle eine Kurbelwelle ist. Mittels der Verbrennungskraftmaschine ist das Kraftfahrzeug über die Abtriebswelle antreibbar. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass die Verbrennungskraftmaschine über die Abtriebswelle Drehmomente bereitstellen kann, mittels welchen das Kraftfahrzeug antreibbar ist. A first aspect of the invention relates to a method for operating a motor vehicle which is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car. In the method, the motor vehicle has an internal combustion engine which has an output shaft. The internal combustion engine is also referred to as an internal combustion engine or internal combustion engine. The internal combustion engine is preferably a reciprocating engine, so that the output shaft is a crankshaft. The motor vehicle can be driven via the output shaft by means of the internal combustion engine. This means in particular that the Internal combustion engine can provide torque via the output shaft, by means of which the motor vehicle can be driven.
Das Kraftfahrzeug weist außerdem wenigstens einen von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durch ström baren Katalysator auf, mittels welchem das Abgas nachbehandelt und dadurch gereinigt wird. Insbesondere ist es vorgesehen, dass bei dem Verfahren die Verbrennungskraftmaschine in ihrem befeuerten Betrieb und somit befeuert betrieben wird. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass während des befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine in der Verbrennungskraftmaschine Verbrennungsvorgänge ablaufen. Hierzu weist die Verbrennungskraftmaschine wenigstens einen Brennraum auf, in welchem während des befeuerten Betriebs Verbrennungsvorgänge ablaufen. Bei dem jeweiligen Verbrennungsvorgang wird ein einfach auch als Gemisch bezeichnetes Kraftstoff-Luft- Gemisch verbrannt. Das Gemisch umfasst zumindest Luft und einen insbesondere flüssigen oder aber gasförmigen Kraftstoff. Beispielsweise wird innerhalb eines jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine das Gemisch zu einem auch als Zündwinkel bezeichneten Zündzeitpunkt gezündet und dadurch verbrannt. Das jeweilige Arbeitsspiel der Verbrennungskraftmaschine umfasst beispielsweise zwei vollständige Umdrehungen der Kurbelwelle und somit beispielsweise 720 Kurbelwinkel. The motor vehicle also has at least one catalytic converter which can flow through the exhaust gas of the internal combustion engine and by means of which the exhaust gas is post-treated and thereby cleaned. In particular, it is provided that, in the method, the internal combustion engine is operated in its fired mode and is therefore fired. This means in particular that combustion processes take place in the internal combustion engine during fired operation of the internal combustion engine. For this purpose, the internal combustion engine has at least one combustion chamber in which combustion processes take place during fired operation. In the respective combustion process, a fuel-air mixture, also referred to simply as a mixture, is burned. The mixture comprises at least air and a particularly liquid or gaseous fuel. For example, within a respective working cycle of the internal combustion engine, the mixture is ignited at an ignition point, also referred to as the ignition angle, and is thereby burned. The respective working cycle of the internal combustion engine includes, for example, two complete revolutions of the crankshaft and thus, for example, 720 crank angles.
Um nun einen besonders emissionsarmen Betrieb des Kraftfahrzeugs realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Temperatur des Katalysators, insbesondere mittels einer elektronischen Recheneinrichtung, ermittelt wird. Vorzugsweise ist die elektronische Recheneinrichtung Bestandteil des Kraftfahrzeugs. In order to be able to operate the motor vehicle with particularly low emissions, it is provided according to the invention that a temperature of the catalytic converter is determined, in particular by means of an electronic computing device. The electronic computing device is preferably part of the motor vehicle.
Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine, insbesondere mechanische, Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine über deren Abtriebswelle bereitgestellt wird, insbesondere um das Kraftfahrzeug anzutreiben, mittels der elektronischen Recheneinrichtung in Abhängigkeit von der ermittelten Temperatur des Katalysators gezielt auf einen Begrenzungswert begrenzt wird, welcher geringer ist als der Wert der von der Verbrennungskraftmaschine über deren Abtriebswelle maximal bereitstellbaren, insbesondere mechanischen, Leistung. Hierunter ist insbesondere Folgendes zu verstehen: Während des Verfahrens wird die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise befeuert betrieben, wodurch die Verbrennungskraftmaschine das Abgas bereitstellt. Aus dem Verbrennen des Gemisches resultiert das Abgas der Verbrennungskraftmaschine. Das Abgas kann aus dem Brennraum beziehungsweise aus der Verbrennungskraftmaschine ausströmen und in der Folge den Katalysator durchströmen. Insbesondere wird das Kraftfahrzeug mittels der Verbrennungskraftmaschine bei dem Verfahren angetrieben und dadurch mit einer Geschwindigkeit gefahren, insbesondere entlang einer Fahrbahn. Furthermore, it is provided according to the invention that a power, in particular mechanical power, which is provided by the internal combustion engine via its output shaft, in particular in order to drive the motor vehicle, is specifically limited to a limit value by means of the electronic computing device depending on the determined temperature of the catalytic converter, which is lower than the value of the maximum, in particular mechanical, power that can be provided by the internal combustion engine via its output shaft. This is to be understood in particular as follows: During the method, the internal combustion engine is operated, for example, fired, as a result of which the internal combustion engine provides the exhaust gas. The combustion of the mixture results in the exhaust gas of the internal combustion engine. The exhaust gas can flow out of the combustion chamber or out of the internal combustion engine and consequently the catalytic converter flow through. In particular, the motor vehicle is driven by the internal combustion engine in the method and is therefore driven at a speed, in particular along a roadway.
Während die Verbrennungskraftmaschine befeuert betrieben wird und dabei vorzugsweise das Kraftfahrzeug antreibt, stellt die Verbrennungskraftmaschine über ihre Abtriebswelle die zuvor genannte, insbesondere mechanische, Leistung bereit, die bei dem Verfahren in Abhängigkeit von der ermittelten Temperatur des Katalysators mittels der elektronischen Recheneinrichtung gezielt auf den zuvor genannten Begrenzungswert begrenzt wird, der geringer ist als der Wert der von der Verbrennungskraftmaschine maximal bereitstellbaren Leistung. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt wird bei dem Verfahren nicht zugelassen, das heißt vermieden, dass die Verbrennungskraftmaschine in ihrem befeuerten Betrieb ihre auch als Nennleistung bezeichnete, maximale Leistung bereitstellt, sondern sozusagen wird die Leistung, die von derWhile the internal combustion engine is operated in a fired state and preferably drives the motor vehicle, the internal combustion engine provides the above-mentioned, in particular mechanical, power via its output shaft Limit value is limited, which is lower than the value of the maximum power that can be provided by the internal combustion engine. In other words, the method does not allow, ie avoids, that the internal combustion engine provides its maximum power, also referred to as nominal power, in its fired operation, but the power, so to speak, from the
Verbrennungskraftmaschine über ihre Abtriebswelle in dem Betriebspunkt bereitstellbar ist oder bereitgestellt wird, auf eine Leistung begrenzt, die geringer als die maximal bereitstellbare Leistung der Verbrennungskraftmaschine, das heißt als die Nennleistung ist. Hierdurch kann vermieden werden, dass das Kraftfahrzeug insbesondere nach einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine und während eines sich insbesondere direkt an den Kaltstart anschließenden Warmlaufs der Verbrennungskraftmaschine eine übermäßig große Menge an unerwünschten Emissionen ausstößt. Internal combustion engine can be provided via its output shaft in the operating point or is provided, limited to a power that is less than the maximum power that can be provided by the internal combustion engine, that is, than the nominal power. This can prevent the motor vehicle from emitting an excessively large amount of undesired emissions, in particular after a cold start of the internal combustion engine and during a warm-up of the internal combustion engine, in particular directly following the cold start.
Herkömmlicherweise kann ein Fahrereines mit einer Verbrennungskraftmaschine ausgestatteten und mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbaren Kraftfahrzeugs unmittelbar nach einem Start der Verbrennungskraftmaschine das maximale, von der Verbrennungskraftmaschine bereitstellbare Motormoment, welches auch als Last bezeichnet wird, abrufen, insbesondere auch dann, wenn der Start ein Kaltstart ist. Conventionally, a driver of a motor vehicle that is equipped with an internal combustion engine and can be driven by the internal combustion engine can call up the maximum engine torque that can be provided by the internal combustion engine, which is also referred to as load, immediately after the internal combustion engine has started, especially when the start is a cold start.
Durch Abrufen des maximalen Motormoments kann die Verbrennungskraftmaschine somit bei entsprechend hohen Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise der Abtriebswelle ihre Maximal- beziehungsweise Nennleistung bereitstellen. Dies wird nun jedoch durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden, und zwar in Abhängigkeit von der Temperatur des Katalysators und somit beispielsweise so lange, wie die Temperatur des Katalysators geringer als ein vorgegebener oder vorgebbarer Schwellenwert ist. Hierdurch kann vermieden werden, dass eine übermäßig große Menge an unerwünschten Emissionen ausgestoßen werden. Um einerseits einen besonders emissionsarmen Betrieb und andererseits eine besonders gute Fahrbarkeit des Kraftfahrzeugs realisieren zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der gegenüber dem Wert der von der Verbrennungskraftmaschine maximal bereitstellbaren Leistung geringere Begrenzungswert, auf den die Leistung der Verbrennungskraftmaschine begrenzt wird, mit zunehmender Temperatur des Katalysators erhöht wird. Mit anderen Worten wird eine zulässige oder zugelassene Leistungsabgabe der Verbrennungskraftmaschine nach ihrem Start, insbesondere ihrem Kaltstart, in Abhängigkeit von der auch als Katalysatortemperatur bezeichneten Temperatur des Katalysators auch für geringe Werte erst verzögert freigegeben, sodass beispielsweise der Fahrer des Kraftfahrzeugs die Maximal- beziehungsweise Nennleistung der Verbrennungskraftmaschine dann und erst dann abrufen kann, beziehungsweise sodass dann und vorzugsweise erst dann zugelassen wird, dass die Verbrennungskraftmaschine ihre Maximal- oder Nennleistung bereitstellt, wenn die Temperatur des Katalysators den Schwellenwert überreicht oder überschritten hat. By retrieving the maximum engine torque, the internal combustion engine can thus provide its maximum or nominal power at correspondingly high speeds of the internal combustion engine or the output shaft. However, this is now avoided by the method according to the invention, specifically as a function of the temperature of the catalyst and thus, for example, as long as the temperature of the catalyst is lower than a predetermined or specifiable threshold value. In this way it can be avoided that an excessively large amount of undesired emissions are emitted. In order to be able to achieve particularly low-emission operation on the one hand and particularly good drivability of the motor vehicle on the other, one embodiment of the invention provides that the limiting value, which is lower than the value of the maximum power that can be provided by the internal combustion engine, to which the power of the internal combustion engine is limited , is increased with increasing temperature of the catalyst. In other words, a permissible or permitted power output of the internal combustion engine after it has been started, in particular its cold start, is only released with a delay, even for low values, depending on the temperature of the catalytic converter, also known as the catalytic converter temperature, so that the driver of the motor vehicle, for example, can only use the maximum or nominal output of the Internal combustion engine can then and only then call up, or so that then and preferably only then is allowed that the internal combustion engine provides its maximum or rated power when the temperature of the catalyst has passed or exceeded the threshold value.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Kraftfahrzeug als ein Hybridfahrzeug ausgebildet. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug wenigstens eine elektrische Maschine aufweist, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch antreibbar ist. In a particularly advantageous embodiment of the invention, the motor vehicle is designed as a hybrid vehicle. This means that the motor vehicle has at least one electrical machine, by means of which the motor vehicle can be driven electrically, in particular purely electrically.
Um dabei einen besonders emissionsarmen Betrieb des Kraftfahrzeugs realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine derart betrieben wird, dass ein erster Teil der Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine über die Abtriebswelle bereitgestellt wird, zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und ein zweiter Teil der Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine über die Abtriebswelle bereitgestellt wird, zum Antreiben der elektrischen Maschine verwendet wird, welche dadurch als ein Generator betrieben wird, mittels welchem der zweite Teil in die elektrische Energie umgewandelt wird, die in einem beispielsweise als Batterie ausgebildeten, elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeugs gespeichert wird. Es ist erkennbar, dass der zweite Teil der Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine über die Abtriebswelle bereitgestellt wird, eine Überschussleistung ist, die nicht erforderlich ist und nicht verwendet wird, um eine aktuelle Fahrfunktion oder Fahraufgabe zu erfüllen, sondern die Überschussleistung wird verwendet, um die elektrische Maschine als Generator zu betreiben und um somit die Überschussleistung mittels des Generators in elektrische Energie umzuwandeln, die in dem Energiespeicher gespeichert wird. Vorzugsweise ist der elektrische Energiespeicher eine Hochvolt-Komponente, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist und ganz vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt. Beispielsweise ist der Energiespeicher als Hochvoltbatterie (HV-Batterie) ausgebildet. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die elektrische Maschine als eine Hochvolt-Komponente ausgebildet ist, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist und ganz vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt. Durch Verwenden der Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine über die Abtriebswelle bereitgestellt wird, sowohl zum Antreiben des Kraftfahrzeugs als auch zum Antreiben der elektrischen Maschine kann mittels des Abgases der Verbrennungskraftmaschine der Katalysator besonders schnell erwärmt werden, da eine besonders hohe, auch als Abgastemperatur bezeichnete Temperatur des Abgases realisiert werden kann. Hierdurch ist ein besonders emissionsarmer Betrieb des Kraftfahrzeugs darstellbar. In order to be able to achieve particularly low-emission operation of the motor vehicle, a further embodiment of the invention provides that the internal combustion engine is operated in such a way that a first part of the power provided by the internal combustion engine via the output shaft is used to drive the motor vehicle and a second part of the power provided by the internal combustion engine via the output shaft is used to drive the electrical machine, which is thereby operated as a generator, by means of which the second part is converted into electrical energy, which can be used in a battery, for example trained, electrical energy storage of the motor vehicle is stored. It can be seen that the second part of the power provided by the internal combustion engine via the output shaft is excess power that is not required and is not used to fulfill a current driving function or task, but the excess power is used to to operate the electrical machine as a generator and thus to convert the excess power into electrical energy by means of the generator, which is stored in the energy storage device. The electrical energy store is preferably a high-voltage component whose electrical voltage, in particular electrical operating or nominal voltage, is preferably greater than 50 volts, in particular greater than 60 volts, and is very preferably several hundred volts. For example, the energy store is designed as a high-voltage battery (HV battery). Furthermore, it is preferably provided that the electrical machine is designed as a high-voltage component whose electrical voltage, in particular electrical operating or nominal voltage, is preferably greater than 50 volts, in particular greater than 60 volts, and very preferably amounts to several hundred volts. By using the power provided by the internal combustion engine via the output shaft both to drive the motor vehicle and to drive the electric machine, the catalytic converter can be heated particularly quickly by means of the exhaust gas from the internal combustion engine, since a particularly high temperature, also referred to as the exhaust gas temperature of the exhaust gas can be realized. As a result, particularly low-emission operation of the motor vehicle can be achieved.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine über deren Abtriebswelle bereitgestellt wird, zum Antreiben des Kraftfahrzeugs verwendet wird, während die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und dadurch als ein Elektromotor betrieben wird, mittels welchem das Kraftfahrzeug angetrieben wird. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug gleichzeitig sowohl mittels der Verbrennungskraftmaschine als auch mittels der elektrischen Maschine angetrieben wird. Somit werden sowohl die Verbrennungskraftmaschine als auch die elektrische Maschine gleichzeitig verwendet, um eine aktuelle Fahrfunktion oder Fahraufgabe zu erfüllen. Einerseits kann hierdurch ein besonders emissionsarmer Betrieb des Kraftfahrzeugs realisiert werden. Andererseits kann eine vorteilhafte Fahrbarkeit des Kraftfahrzeugs gewährleistet werden. Diese Ausführungsform kann sicherstellen, dass beispielsweise dann, wenn der Begrenzungswert so niedrig ist, dass die von der Verbrennungskraftmaschine über die Abtriebswelle bereitstellbare oder bereitgestellte Leistung nicht ausreicht, um eine beispielsweise von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs gewünschte Geschwindigkeit, mit welcher das Kraftfahrzeug gefahren wird, alleinig mittels der Verbrennungskraftmaschine realisieren zu können, die Geschwindigkeit dennoch zu realisieren, und zwar dadurch, dass das Kraftfahrzeug sowohl mittels der Verbrennungskraftmaschine als auch mittels der elektrischen Maschine insbesondere gleichzeitig angetrieben wird. Somit kann beispielsweise durch die elektrische Maschine eine durch das Begrenzen der Leistung fehlende Mangelleistung, die dazu führt, dass das Kraftfahrzeug alleinig durch Antreiben der Verbrennungskraftmaschine nicht mit der von dem Fahrer gewünschten Geschwindigkeit gefahren werden kann, kompensiert wird, sodass trotz der Begrenzung der Leistung auf den Begrenzungswert das Kraftfahrzeug mit der von dem Fahrer gewünschten Geschwindigkeit gefahren werden kann. A further embodiment is characterized in that the power provided by the internal combustion engine via its output shaft is used to drive the motor vehicle, while the electric machine is in motor mode and is therefore operated as an electric motor, by means of which the motor vehicle is driven . This means that the motor vehicle is driven simultaneously both by means of the internal combustion engine and by means of the electric machine. Thus, both the internal combustion engine and the electric machine are used simultaneously to fulfill a current driving function or driving task. On the one hand, a particularly low-emission operation of the motor vehicle can be realized as a result. On the other hand, advantageous drivability of the motor vehicle can be ensured. This embodiment can ensure that, for example, when the limit value is so low that the power that can be provided or provided by the internal combustion engine via the output shaft is not sufficient to achieve a speed desired by the driver of the motor vehicle, for example, at which the motor vehicle is being driven to be able to realize by means of the internal combustion engine, to nevertheless realize the speed, in that the motor vehicle is driven both by means of the internal combustion engine and by means of the electric machine, in particular at the same time. Thus, for example, by the electric machine by limiting the power lack of power shortage, which means that the motor vehicle solely by driving the Internal combustion engine can not be driven at the speed desired by the driver, is compensated, so that despite the limitation of the power to the limit value, the motor vehicle can be driven at the speed desired by the driver.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen schließen sich nicht gegenseitig aus. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine während einer ersten Zeitspanne derart betrieben wird, dass der erste Teil der Leistung zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und der zweite Teil der Leistung zum Antreiben der elektrischen Maschine verwendet wird. Während einer zweiten Zeitspanne wird die Leistung zum Betreiben des Kraftfahrzeugs verwendet, während die elektrische Maschine in dem Motorbetrieb betrieben wird. Dabei geht beispielsweise die zweite Zeitspanne der ersten Zeitspanne vorweg, oder die zweite Zeitspanne schließt sich an die erste Zeitspanne an. The embodiments described above are not mutually exclusive. For example, provision is made for the internal combustion engine to be operated during a first period of time in such a way that the first part of the power is used to drive the motor vehicle and the second part of the power is used to drive the electric machine. During a second period of time, the power is used to operate the motor vehicle while the electric machine is operated in motor mode. In this case, for example, the second time period precedes the first time period, or the second time period follows the first time period.
Um einerseits einen besonders emissionsarmen Betrieb und andererseits eine vorteilhafte Fahrbarkeit des Kraftfahrzeugs realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Leistung derart auf den Begrenzungswert begrenzt wird, dass aus der Begrenzung der Leistung auf den Begrenzungswert ein solcher Massenstrom des Abgases resultiert, dass der Massenstrom mittels des Katalysators gerade noch nachbehandelt und dadurch gereinigt werden kann, insbesondere derart, dass wenigstens ein vorgebbares Kriterium gerade noch erfüllt ist. Das Kriterium umfasst beispielsweise, dass wenigstens ein im Abgas insbesondere stromab des Katalysators enthaltener Bestandteil eine vorgebbare oder vorgegebene Grenze unterschreitet. In order to be able to achieve particularly low-emission operation on the one hand and advantageous drivability of the motor vehicle on the other, a further embodiment of the invention provides that the power is limited to the limit value in such a way that the power limit to the limit value results in such a mass flow of the exhaust gas The result is that the mass flow can just about be after-treated by means of the catalyst and thereby cleaned, in particular in such a way that at least one specifiable criterion is just about met. The criterion includes, for example, that at least one component contained in the exhaust gas, in particular downstream of the catalytic converter, falls below a specifiable or specified limit.
Bei einerweiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Verbrennungskraftmaschine zumindest vorübergehend und dabei beispielsweise während einer dritten Zeitspanne zumindest vorübergehend in einem Betriebsmodus betrieben, in welchem eine Drosselklappe der Verbrennungskraftmaschine in einer insbesondere vollständig geöffneten Stellung verbleibt, während die Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine über deren Abtriebswelle bereitgestellt wird, durch Variieren des Zündwinkels und/oder der Drehzahl der Abtriebswelle variiert wird. Unter dem Merkmal, dass die Drosselklappe in der geöffneten Stellung verbleibt, ist zu verstehen, dass ein Bewegen der Drosselklappe aus der geöffneten Stellung heraus unterbleibt. Mittels der Drosselklappe kann eine Menge der dem zuvor genannten Brennraum zuzuführenden Luft eingestellt werden. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine den genannten Betriebsmodus aufweist, in welchem die Leistungsabgabe bei offener Drosselklappe durch Variation des Zündwinkels und/oder der auch als Motordrehzahl bezeichneten Drehzahl eingestellt, das heißt gesteuert oder geregelt wird. Dadurch kann der Verbrennungskraftmaschine im befeuerten Betrieb ein vorübergehend schlechter Wirkungsgrad eingestellt werden, so dass mehr Energie der Verbrennung in das Abgas der Verbrennungskraftmaschine abgegeben wird, wodurch der mindestens eine Katalysator zum Behandeln des Abgases schneller erwärmt werden kann. In a further, particularly advantageous embodiment of the invention, the internal combustion engine is operated at least temporarily, for example during a third period of time, at least temporarily in an operating mode in which a throttle valve of the internal combustion engine remains in a particularly fully open position while the power generated by the internal combustion engine is whose output shaft is provided, is varied by varying the ignition angle and/or the speed of the output shaft. The feature that the throttle valve stays in the open position means that the throttle valve does not move out of the open position. A quantity of the air to be supplied to the aforementioned combustion chamber can be adjusted by means of the throttle valve. In other words, it is preferably provided that the internal combustion engine said Has operating mode in which the power output is set with the throttle valve open by varying the ignition angle and/or the speed, which is also referred to as the engine speed, that is to say is controlled or regulated. As a result, the internal combustion engine can be temporarily set to have poor efficiency during fired operation, so that more combustion energy is released into the exhaust gas of the internal combustion engine, as a result of which the at least one catalytic converter for treating the exhaust gas can be heated more quickly.
In weiterer, besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass mittels eines variablen Ventiltriebs und somit mittels eines Nockenwellenstellers ein Öffnungszeitpunkt, zu welchem innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine wenigstens ein dem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine zugeordnetes Auslassventil geöffnet wird, mithin beginnt sich zu öffnen, im Vergleich zu einem Normalbetrieb der Verbrennungskraftmaschine nach früh verstellt wird. Insbesondere in Kombination mit dem Begrenzen der Leistung auf den Begrenzungswert kann der Verbrennungskraftmaschine im befeuerten Betrieb ein vorübergehend schlechter Wirkungsgrad eingestellt werden, so dass mehr Energie der Verbrennung in das Abgas der Verbrennungskraftmaschine abgegeben wird, wodurch der mindestens eine Katalysator zum Behandeln des Abgases schneller erwärmt werden kann. In a further, particularly advantageous embodiment of the invention, it is provided that by means of a variable valve drive and thus by means of a camshaft adjuster, an opening time at which at least one exhaust valve assigned to the combustion chamber of the internal combustion engine is opened within the respective working cycle of the internal combustion engine therefore begins to open is advanced compared to normal operation of the internal combustion engine. In particular in combination with limiting the power to the limit value, the internal combustion engine can be set to temporarily poor efficiency in fired operation, so that more combustion energy is released into the exhaust gas of the internal combustion engine, which means that the at least one catalyst for treating the exhaust gas is heated more quickly can.
Um einen besonders emissionsarmen Betrieb des Kraftfahrzeugs zu realisieren, hat es sich als weiterhin besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Temperatur des Katalysators anhand eines Rechenmodells insbesondere mittels der elektronischen Recheneinrichtung berechnet wird. In order to achieve particularly low-emission operation of the motor vehicle, it has also proven particularly advantageous if the temperature of the catalytic converter is calculated using a calculation model, in particular by means of the electronic calculation device.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt. A second aspect of the invention relates to a motor vehicle, preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, which is designed to carry out a method according to the invention according to the first aspect of the invention. Advantages and advantageous configurations of the first aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous configurations of the second aspect of the invention and vice versa.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Further advantages, features and details of the invention result from the following description of a preferred exemplary embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description and those mentioned below in the description of the figures and/or features and feature combinations shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the invention.
Die Zeichnung zeigt in: The drawing shows in:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Antriebsstrangs einesFig. 1 is a schematic side view of a drive train of a
Kraftfahrzeugs; motor vehicle;
Fig. 2 ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Betreiben desFig. 2 is a diagram illustrating a method for operating the
Kraftfahrzeugs; motor vehicle;
Fig. 3 ein Diagramm zum weiteren Veranschaulichen des Verfahrens; Fig. 3 is a diagram to further illustrate the method;
Fig. 4 ein Diagramm zum weiteren Veranschaulichen des Verfahrens; Fig. 4 is a diagram to further illustrate the method;
Fig. 5 ein Diagramm zum weiteren Veranschaulichen des Verfahrens; und Fig. 5 is a diagram further illustrating the method; and
Fig. 6 ein Diagramm zum weiteren Veranschaulichen des Verfahrens. 6 shows a diagram to further illustrate the method.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Elements that are the same or have the same function are provided with the same reference symbols in the figures.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht einen Antriebsstrang 10 eines Kraftfahrzeugs. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug den Antriebsstrang 10 umfasst und mittels des Antriebsstrangs 10 antreibbar ist. Der Antriebsstrang 10 und somit das Kraftfahrzeug umfassen eine auch als Verbrennungsmotor, Motor oder Brennkraftmaschine bezeichnete Verbrennungskraftmaschine 12, welche bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel als Hubkolbenmotor ausgebildet ist. Die Verbrennungskraftmaschine 12 weist ein vorliegend als Kurbelgehäuse ausgebildetes Gehäuseelement 14 sowie eine in Fig. 1 nicht erkennbare Abtriebswelle auf, welche als eine Kurbelwelle ausgebildet ist. Die Abtriebswelle ist um eine Abtriebswellendrehachse 16 relativ zu dem Gehäuseelement 14 drehbar. Über die Abtriebswelle kann die Verbrennungskraftmaschine 12 Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen, welches somit mittels der Verbrennungskraftmaschine 12 antreibbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine 12 weist mehrere Brennräume auf. Während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 12 laufen in dem jeweiligen Brennraum Verbrennungsvorgänge ab, bei denen ein jeweiliges Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt wird. Dem jeweiligen Brennraum ist wenigstens ein Auslassventil und ein Einlassventil zugeordnet. Insbesondere ist es vorgesehen, dass innerhalb eines jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine 12 in dem jeweiligen Brennraum ein Verbrennungsvorgang abläuft, während die Verbrennungskraftmaschine 12 in ihrem befeuerten Betrieb, mithin befeuert betrieben wird. Bei dem jeweiligen Verbrennungsvorgang wird das einfach auch als Gemisch bezeichnete Kraftstoff-Luft- Gemisch gezündet und dadurch verbrannt, woraus Abgas der1 shows a drive train 10 of a motor vehicle in a schematic side view. This means that the motor vehicle, which is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, includes the drive train 10 and can be driven by means of the drive train 10 . The drive train 10 and thus the motor vehicle include an internal combustion engine 12, also referred to as an internal combustion engine, motor or internal combustion engine, which in the exemplary embodiment shown in FIG. 1 is designed as a reciprocating piston engine. The internal combustion engine 12 has a housing element 14 embodied here as a crankcase and an output shaft, which cannot be seen in FIG. 1 , which is embodied as a crankshaft. The output shaft is rotatable about an output shaft axis of rotation 16 relative to the housing element 14 . About the output shaft Internal combustion engine 12 provide torque for driving the motor vehicle, which can thus be driven by the internal combustion engine 12. Internal combustion engine 12 has multiple combustion chambers. During fired operation of the internal combustion engine 12, combustion processes take place in the respective combustion chamber, during which a respective fuel-air mixture is burned. At least one exhaust valve and one intake valve are assigned to the respective combustion chamber. In particular, provision is made for a combustion process to take place within a respective working cycle of internal combustion engine 12 in the respective combustion chamber, while internal combustion engine 12 is being operated in its fired mode, ie fired. In the respective combustion process, the fuel-air mixture, also referred to simply as a mixture, is ignited and burned, resulting in the exhaust gas
Verbrennungskraftmaschine 12 resultiert. Innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels wird das jeweilige Gemisch zu einem auch als Zündwinkel bezeichneten Zündzeitpunkt gezündet, insbesondere fremdgezündet, und dadurch verbrannt. Das Abgas kann über das jeweilige, dem jeweiligen Brennraum zugeordnete Auslassventil aus dem jeweiligen Brennraum abgeführt werden. Internal combustion engine 12 results. Within the respective work cycle, the respective mixture is ignited, in particular externally ignited, at an ignition time, also known as the ignition angle, and is thereby burned. The exhaust gas can be discharged from the respective combustion chamber via the respective outlet valve assigned to the respective combustion chamber.
Um das jeweilige Auslassventil zu betätigen und somit zu eröffnen, weist die Verbrennungskraftmaschine 12 wenigstens eine auch als Auslassnockenwelle bezeichnete Nockenwelle auf, welche um eine Nockenwellendrehachse 18 relativ zu dem Gehäuseelement 14 und insbesondere relativ zu einem Zylinderkopf 20 der Verbrennungskraftmaschine drehbar ist. Der Zylinderkopf 20 ist beispielsweise separat von dem Gehäuseelement 14 ausgebildet und zumindest mittelbar, insbesondere direkt, mit dem Gehäuseelement 14 verbunden. Die Nockenwelle ist über einen beispielsweise als Zugmitteltrieb ausgebildeten Steuertrieb von der Abtriebswelle antreibbar und dadurch um die Nockenwellendrehachse 18 relativ zu dem Zylinderkopf 20 drehbar. Insbesondere kann die Nockenwelle Bestandteil eines Ventiltriebs sein, welcher vorzugsweise als ein variabler Ventiltrieb ausgebildet ist. Dabei umfasst der variable Ventiltrieb beispielsweise einen auch als Phasensteller bezeichneten Nockenwellensteller 22, mittels welchem die Nockenwelle relativ zu der Abtriebswelle verdrehbar und dadurch in ihrer Phase einstellbar ist, insbesondere während die Nockenwelle über den Steuertrieb von der Abtriebswelle antreibbar ist beziehungsweise mit der Abtriebswelle gekoppelt ist. Die Verbrennungskraftmaschine 12 weist dabei ein Steuergehäuse 24 auf, in welchem der Steuertrieb angeordnet ist. Des Weiteren ist erkennbar, dass ein Kältemittelverdichter 26 zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an der Verbrennungskraftmaschine 12, insbesondere am Gehäuseelement 14, gehalten sein kann. Mittels des Kältemittelverdichters 26 kann ein Kältemittel einer beispielsweise als Kompressionskältemaschine ausgebildeten Klimaanlage des Kraftfahrzeugs verdichtet werden. Die Verbrennungskraftmaschine 12 weist außerdem eine Ölwanne 28 auf, in welcher Öl zum Schmieren der Verbrennungskraftmaschine 12 aufgenommen oder aufnehmbar ist. Die Ölwanne 28 ist beispielsweise separat von dem Gehäuseelement 14 ausgebildet und mit dem Gehäuseelement 14 verbunden. In order to actuate and thus open the respective exhaust valve, internal combustion engine 12 has at least one camshaft, also referred to as exhaust camshaft, which can be rotated about a camshaft axis of rotation 18 relative to housing element 14 and in particular relative to a cylinder head 20 of the internal combustion engine. The cylinder head 20 is, for example, formed separately from the housing element 14 and is connected at least indirectly, in particular directly, to the housing element 14 . The camshaft can be driven by the output shaft via a control drive designed as a traction drive, for example, and can therefore be rotated about the camshaft axis of rotation 18 relative to the cylinder head 20 . In particular, the camshaft can be part of a valve train, which is preferably designed as a variable valve train. The variable valve drive includes, for example, a camshaft adjuster 22, also referred to as a phase adjuster, by means of which the camshaft can be rotated relative to the output shaft and its phase can therefore be adjusted, in particular while the camshaft can be driven by the output shaft via the control drive or is coupled to the output shaft. The internal combustion engine 12 has a control housing 24 in which the control drive is arranged. Furthermore, it can be seen that a refrigerant compressor 26 is held at least indirectly, in particular directly, on the internal combustion engine 12, in particular on the housing element 14 can be. The refrigerant compressor 26 can be used to compress a refrigerant of an air conditioning system of the motor vehicle, which is designed as a compression refrigerating machine, for example. The internal combustion engine 12 also has an oil pan 28 in which oil for lubricating the internal combustion engine 12 is received or can be received. The oil pan 28 is, for example, formed separately from the housing element 14 and is connected to the housing element 14 .
Außerdem ist aus Fig. 1 eine Ölablaufschraube 30 erkennbar, über welche das zunächst in der Ölwanne 28 aufgenommene Öl aus der Ölwanne 28 abgelassen werden kann.1 also shows an oil drain plug 30, via which the oil initially contained in the oil pan 28 can be drained out of the oil pan 28.
Das Kraftfahrzeug umfasst außerdem ein Steuergerät 32. Das Steuergerät 32 ist eine elektronische Recheneinrichtung des Kraftfahrzeugs, oder das Steuergerät 32 ist Bestandteil einer elektronischen Recheneinrichtung des Kraftfahrzeugs. Mittels der elektronischen Recheneinrichtung des Kraftfahrzeugs und somit mittels des Steuergeräts 32 wird ein Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs durchgeführt, wobei das Verfahren im Folgenden anhand der Figuren erläutert wird. Das Kraftfahrzeug weist außerdem eine Abgasanlage 34 auf, welche von dem Abgas aus der Verbrennungskraftmaschine 12 beziehungsweise aus den Brennräumen durchströmbar ist. Die Abgasanlage 34 umfasst einen einfach auch als Krümmer bezeichneten Abgaskrümmer 36, mittels und in welchem das Abgas aus den Brennräumen zusammengeführt wird. Mit anderen Worten sind die Brennräume durch den und in dem Abgaskrümmer 36 zusammengeführt. Die Abgasanlage 34 umfasst mindestens einen insbesondere stromab des Abgaskrümmers 36 angeordneten Katalysator 38, welcher von dem Abgas aus den Brennräumen durchströmbar ist. Mittels des Katalysators 38 wird bei dem Verfahren das den Katalysator 38 durchströmende Abgas nachbehandelt und dadurch gereinigt. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass zumindest eine in dem Abgas enthaltene Komponente mittels des Katalysators 38 und damit zumindest teilweise aus dem Abgas entfernt wird. In Fig. 1 ist durch einen Pfeil 40 eine Strömung des Abgases veranschaulicht und insbesondere ist durch den Pfeil 40 veranschaulicht, dass das den Katalysator 38 durchströmende Abgas aus dem Katalysator 38 ausströmt, das heißt austritt. The motor vehicle also includes a control unit 32. The control unit 32 is an electronic computing device in the motor vehicle, or the control unit 32 is part of an electronic computing device in the motor vehicle. A method for operating the motor vehicle is carried out by means of the electronic computing device of the motor vehicle and thus by means of the control unit 32, the method being explained below with reference to the figures. The motor vehicle also has an exhaust system 34 through which the exhaust gas from the internal combustion engine 12 or from the combustion chambers can flow. The exhaust system 34 includes an exhaust manifold 36, also referred to simply as a manifold, by means of and in which the exhaust gas from the combustion chambers is combined. In other words, the combustion chambers are brought together through and in the exhaust manifold 36 . The exhaust system 34 comprises at least one catalytic converter 38 which is arranged in particular downstream of the exhaust manifold 36 and through which the exhaust gas from the combustion chambers can flow. In the method, the exhaust gas flowing through the catalytic converter 38 is post-treated and thereby cleaned by means of the catalytic converter 38 . This means in particular that at least one component contained in the exhaust gas is removed by means of the catalytic converter 38 and thus at least partially from the exhaust gas. In FIG. 1 , an arrow 40 illustrates a flow of the exhaust gas and, in particular, arrow 40 illustrates that the exhaust gas flowing through the catalytic converter 38 flows out of the catalytic converter 38 , ie exits.
Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Kraftfahrzeug als ein Hybridfahrzeug ausgebildet. Dabei umfasst das Kraftfahrzeug eine elektrische Maschine 42, welche beispielsweise in einem Generatorbetrieb betrieben wird und somit als ein Generator und in einem Motorbetrieb und somit als ein Elektromotor betreibbar ist. In dem Generatorbetrieb wird die elektrische Maschine 42 von der Abtriebswelle, das heißt über die Abtriebswelle von der Verbrennungskraftmaschine 12 angetrieben, insbesondere derart, dass die Verbrennungskraftmaschine 12 in ihrem befeuerten Betrieb über die Abtriebswelle mechanische Energie oder mechanische Leistung bereitstellt, wobei die mechanische Energie beziehungsweise die mechanische Leistung mittels der elektrischen Maschine 42 in elektrische Energie umgewandelt wird. Die elektrische Energie wird von der elektrischen Maschine 42 bereitgestellt und kann beispielsweise in einem, nicht näher dargestellten, elektrischen Energiespeicher gespeichert werden. In dem Motorbetrieb treibt beispielsweise die elektrische Maschine 42 das Kraftfahrzeug elektrisch an. Insbesondere kann die elektrische Maschine 42 in dem Motorbetrieb die Verbrennungskraftmaschine 12 beim Antreiben des Kraftfahrzeugs unterstützen, sodass beispielsweise das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine 42 und mittels der Verbrennungskraftmaschine 12 gleichzeitig angetrieben wird. Insbesondere ist es hierbei denkbar, dass ein Rotor der elektrischen Maschine 42 drehfest mit der Abtriebswelle verbindbar oder verbunden ist, sodass beispielsweise in dem Motorbetrieb die elektrische Maschine 42 die Abtriebswelle und beispielsweise über die Abtriebswelle das Kraftfahrzeug antreibt. In the exemplary embodiment shown in the figures, the motor vehicle is designed as a hybrid vehicle. The motor vehicle includes an electric machine 42, which is operated, for example, in generator mode and can therefore be operated as a generator and in motor mode and thus as an electric motor. In the generator mode, the electric machine 42 is driven by the output shaft, that is to say via the output shaft of the internal combustion engine 12, in particular in such a way that the internal combustion engine 12 is fired Operation via the output shaft provides mechanical energy or mechanical power, the mechanical energy or the mechanical power being converted into electrical energy by means of the electrical machine 42 . The electrical energy is provided by the electrical machine 42 and can be stored, for example, in an electrical energy storage device that is not shown in detail. In motor operation, for example, the electric machine 42 drives the motor vehicle electrically. In particular, the electric machine 42 can support the internal combustion engine 12 in motor operation when driving the motor vehicle, so that, for example, the motor vehicle is driven simultaneously by means of the electric machine 42 and by means of the internal combustion engine 12 . In particular, it is conceivable here for a rotor of electric machine 42 to be non-rotatably connectable or connected to the output shaft, so that, for example, in motor operation, electric machine 42 drives the output shaft and, for example, drives the motor vehicle via the output shaft.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Verbrennungskraftmaschine 12 als ein Vier-Zylinder-Hubkolbenmotor ausgeführt. Dabei ist beispielsweise das Steuergerät 32 an dem Zylinderkopf 20 gehalten. Außerdem ist beispielsweise die Abgasanlage 34 an dem Zylinderkopf 20 gehalten. Die Abgasanlage 34, insbesondere der Abgaskrümmer 36, kann Abgaseinzelzylinderrohre aufweisen, welche vorzugsweise gleich lang sind. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist beispielsweise der Abgaskrümmer 36 als eine vierfach-Sammeltüte ausgebildet, mittels welcher die Brennräume und somit Einzelstränge zusammengefasst oder zusammengeführt und in eine Abgasnachbehandlungseinrichtung geleitet werden, welche vorliegend als der Katalysator 38 ausgebildet ist. Die Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine 12 kann zum Antreiben der elektrischen Maschine 42 dienen, die wiederum insbesondere dadurch den beispielsweise als Hybridbatterie ausgebildeten Energiespeicher aufladen kann, dass die elektrische Energie, die von der elektrischen Maschine 42 in dem Generatorbetrieb bereitgestellt wird, in dem Energiespeicher gespeichert wird. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the internal combustion engine 12 is designed as a four-cylinder reciprocating piston engine. In this case, for example, control unit 32 is held on cylinder head 20 . In addition, for example, the exhaust system 34 is held on the cylinder head 20 . The exhaust system 34, in particular the exhaust manifold 36, can have individual exhaust gas cylinder pipes which are preferably of the same length. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, for example, the exhaust manifold 36 is designed as a quadruple collecting bag, by means of which the combustion chambers and thus individual strands are combined or brought together and routed into an exhaust gas aftertreatment device, which is designed here as the catalytic converter 38. The output shaft of internal combustion engine 12 can be used to drive electric machine 42, which in turn can charge the energy store, embodied, for example, as a hybrid battery, in particular by storing the electric energy provided by electric machine 42 in generator mode in the energy store.
Um nun einen besonders emissionsarmen Betrieb des Kraftfahrzeugs realisieren zu können, wird bei dem Verfahren eine Temperatur des Katalysators 38 insbesondere mittels der elektronischen Recheneinrichtung ermittelt. Beispielsweise wird die auch als Katalysatortemperatur bezeichnete Temperatur des Katalysators 38 mittels eines auch als Temperaturmodell bezeichneten Rechenmodells berechnet und dadurch ermittelt, welches beispielsweise in einem Speicher der elektronischen Recheneinrichtung, insbesondere des Steuergerätes 32, abgelegt, das heißt gespeichert ist. Des Weiteren ist es bei dem Verfahren vorgesehen, dass eine insbesondere mechanische Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine 12 über deren Abtriebswelle bereitgestellt wird, mittels der elektronischen Recheneinrichtung in Abhängigkeit von der ermittelten Katalysatortemperatur gezielt auf einen Begrenzungswert begrenzt wird, welcher geringer als der Wert der von der Verbrennungskraftmaschine über deren Abtriebswelle maximal bereitstellbare Leistung ist. Vorzugsweise wird das Verfahren durchgeführt, während das Kraftfahrzeug mittels der Verbrennungskraftmaschine 12 angetrieben und dadurch gefahren wird, insbesondere mit einer auch als Fahrgeschwindigkeit bezeichneten Geschwindigkeit, welche größer als Null ist. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine 12 über deren Abtriebswelle bereitgestellt wird, mittels der elektronischen Recheneinrichtung in Abhängigkeit von der ermittelten Katalysatortemperatur gezielt auf den Begrenzungswert begrenzt wird, welcher geringer ist als der Wert der von der Verbrennungskraftmaschine 12 über deren Abtriebswelle maximal bereitstellbaren Leistung, während das Kraftfahrzeug mittels der Verbrennungskraftmaschine 12 angetrieben und dadurch mit einer gegenüber 0 größeren Geschwindigkeit gefahren wird. In order to now be able to implement a particularly low-emission operation of the motor vehicle, in the method a temperature of the catalytic converter 38 is determined, in particular by means of the electronic computing device. For example, the temperature of the catalytic converter 38, also referred to as the catalytic converter temperature, is calculated using a calculation model, also referred to as a temperature model, and thereby determined, which is stored, for example, in a memory of the electronic computing device, in particular the control unit 32. Furthermore, the method provides that a mechanical power, in particular, which is provided by the internal combustion engine 12 via its output shaft, is specifically limited by means of the electronic computing device, depending on the determined catalyst temperature, to a limit value which is lower than the value of the of the internal combustion engine via its output shaft is the maximum power that can be provided. The method is preferably carried out while the motor vehicle is being driven by the internal combustion engine 12 and is being driven thereby, in particular at a speed, also referred to as driving speed, which is greater than zero. Provision is preferably made for the power provided by internal combustion engine 12 via its output shaft to be specifically limited by the electronic computing device, depending on the determined catalyst temperature, to the limit value which is lower than the value provided by internal combustion engine 12 via whose output shaft maximum power that can be provided, while the motor vehicle is driven by the internal combustion engine 12 and is therefore driven at a speed greater than 0.
Das Bereitstellen der Leistung über die Abtriebswelle durch die Verbrennungskraftmaschine 12 wird auch als Leistungsabgabe bezeichnet. Wird ein beispielsweise als Kaltstart ausgebildeter Start der zunächst deaktivierten Verbrennungskraftmaschine 12 durchgeführt, die bei dem Start gestartet und somit in ihren befeuerten Betrieb überführt wird, so wird bei dem Verfahren die zulässige beziehungsweise höchstmögliche Leistungsabgabe der Verbrennungskraftmaschine nach dem Start, insbesondere Kaltstart, in Abhängigkeit von der Katalysatortemperatur begrenzt, derart, dass die von der Verbrennungskraftmaschine 12 über die Abtriebswelle bereitstellbare Leistung geringer als die maximal von der Verbrennungskraftmaschine 12 über Abtriebswelle bereitstellbare Leistung ist. Insbesondere ist es dabei vorgesehen, dass die zulässige Leistungsabgabe nach dem Start, insbesondere Kaltstart, der Verbrennungskraftmaschine 12 in Abhängigkeit von der Katalysatortemperatur auch für geringe Werte erst verzögert freigegeben werden. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der gegenüber dem auch als Maximalwert bezeichneten Wert der von der Verbrennungskraftmaschine maximal bereitstellbaren Leistung geringere Begrenzungswert, auf den die Leistung der Verbrennungskraftmaschine 12 begrenzt wird, mit zunehmender Katalysatortemperatur erhöht wird. Wird beispielsweise ermittelt, dass durch die Begrenzung der Leistung auf den Begrenzungswert die Leistung, die die Verbrennungskraftmaschine 12 über ihre Abtriebswelle bereitstellt, nicht ausreicht, um eine beispielsweise von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs gewünschte Fahraufgabe oder Fahrfunktion wie beispielsweise eine von dem Fahrer gewünschte Geschwindigkeit, mit welcher das Kraftfahrzeug gefahren werden soll, realisiert werden kann, so wird beispielsweise die elektrische Maschine 42, welche eine elektrische Komponente des auch als Hybridantriebsstrang oder Hybridantrieb bezeichneten Antriebsstrangs 10 ist, in dem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben, sodass das Kraftfahrzeug gleichzeitig sowohl mittels der Verbrennungskraftmaschine 12 als auch mittels der elektrischen Maschine 42 angetrieben wird. Mittels der elektrischen Maschine 42 wird dadurch eine aus der Begrenzung der Leistung auf den Begrenzungswert resultierenden Mangelleistung oder Fehlleistung kompensiert, sodass das Kraftfahrzeug trotz der Begrenzung der Leistung auf den Begrenzungswert mit der von dem Fahrer gewünschten Geschwindigkeit gefahren beziehungsweise angetrieben werden kann. Insbesondere ist es denkbar, dass die zur Erfüllung der Fahrfunktion erforderliche Leistung vorrangig durch elektrische Komponenten des Hybridantriebs bereitgestellt wird. Mit anderen Worten ist es denkbar, dass eine von der elektrischen Maschine 42 in dem Motorbetrieb bereitgestellte, insbesondere mechanische, Leistung, die zum Antreiben des Kraftfahrzeugs verwendet wird, größer als die Leistung ist, die von der Verbrennungskraftmaschine 12 über die Abtriebswelle bereitgestellt wird und den Begrenzungswert aufweist. Es ist erkennbar, dass unter der Begrenzung der Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine 12 über ihre Abtriebswelle bereitgestellt wird, auf den Begrenzungswert zu verstehen ist, dass die den Begrenzungswert aufweisende Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine 12 über die Abtriebswelle bereitgestellt wird, geringer ist als der auch als Maximalwert bezeichnete Wert der von der Verbrennungskraftmaschine 12 über deren Abtriebswelle maximal bereitstellbaren Leistung. The provision of the power via the output shaft by the internal combustion engine 12 is also referred to as power output. If, for example, the initially deactivated internal combustion engine 12 is started as a cold start, which is started during the start and is thus switched to its fired operation, the method determines the permissible or highest possible power output of the internal combustion engine after the start, in particular a cold start, as a function of the catalytic converter temperature is limited in such a way that the power that can be provided by the internal combustion engine 12 via the output shaft is less than the maximum power that can be provided by the internal combustion engine 12 via the output shaft. In particular, it is provided that the permissible power output after the start, in particular a cold start, of the internal combustion engine 12 is only released with a delay, even for low values, as a function of the catalytic converter temperature. In other words, it is preferably provided that the limiting value, which is lower than the maximum value of the maximum power that can be provided by the internal combustion engine and to which the power of internal combustion engine 12 is limited, is increased as the catalytic converter temperature increases. If, for example, it is determined that by limiting the power to the limit value, the power that internal combustion engine 12 provides via its output shaft is not sufficient to perform a driving task or driving function desired by the driver of the motor vehicle, such as a speed desired by the driver which the motor vehicle is to be driven, can be implemented, for example electric machine 42, which is an electric component of drive train 10, also referred to as a hybrid drive train or hybrid drive, is operated in motor mode and thus as an electric motor, so that the motor vehicle can be driven simultaneously both by means of the Internal combustion engine 12 and by means of the electric machine 42 is driven. The electric machine 42 thereby compensates for a lack of power or faulty power resulting from the limitation of the power to the limitation value, so that the motor vehicle can be driven or driven at the speed desired by the driver despite the limitation of the power to the limitation value. In particular, it is conceivable that the power required to fulfill the driving function is primarily provided by electrical components of the hybrid drive. In other words, it is conceivable that a power provided by the electric machine 42 in motor operation, in particular mechanical power, which is used to drive the motor vehicle, is greater than the power provided by the internal combustion engine 12 via the output shaft and the has limit value. It can be seen that the limitation of the power provided by the internal combustion engine 12 via its output shaft to the limiting value means that the power having the limiting value, which is provided by the internal combustion engine 12 via the output shaft, is less than the value, also referred to as the maximum value, of the maximum power that can be provided by the internal combustion engine 12 via its output shaft.
Ferner ist es möglich, insbesondere bei einem unabhängigen, separaten, weiteren Aspekt, dass die Verbrennungskraftmaschine 12 insbesondere in ihrem Warmlauf zumindest zeitweise eine größere mechanische Leistung abgibt, das heißt über die Abtriebswelle bereitstellt, als zur Erfüllung der unmittelbaren, auch als Fahraufgabe bezeichneten Fahrfunktion benötigt wird, sodass die Verbrennungskraftmaschine 12 eine Überschussleistung bereitstellt, die nicht zum Antreiben des Kraftfahrzeugs sondern zum Antreiben der elektrischen Maschine 42 und somit zum Betreiben der elektrischen Maschine 42 in dem Generatorbetrieb verwendet wird, sodass die Überschussleistung als chemische Energie in dem Energiespeicher gespeichert werden kann. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine 12 derart betrieben wird, dass ein erster Teil der Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine 12 über die Abtriebswelle bereitgestellt wird, zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und ein zweiter Teil der Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine 12 über die Abtriebswelle bereitgestellt wird, zum Antreiben der elektrischen Maschine 42 verwendet wird, welche dadurch als der zuvor beschriebene Generator betrieben wird, mittels welchem der zweite Teil in elektrische Energie umgewandelt wird, die in dem elektrischen Energiespeicher gespeichert wird. Der zweite Teil ist die zuvor genannte Überschussleistung. It is also possible, particularly in the case of an independent, separate, further aspect, for internal combustion engine 12, in particular during its warm-up, to at least temporarily deliver greater mechanical power, i.e. make it available via the output shaft, than is required to fulfill the direct driving function, also referred to as the driving task is, so that the internal combustion engine 12 provides excess power, which is not used to drive the motor vehicle but to drive the electrical machine 42 and thus to operate the electrical machine 42 in the generator mode, so that the excess power can be stored as chemical energy in the energy store. With others In other words, it is preferably provided that the internal combustion engine 12 is operated in such a way that a first part of the power provided by the internal combustion engine 12 via the output shaft is used to drive the motor vehicle and a second part of the power provided by the internal combustion engine 12 via the Output shaft is provided, is used to drive the electric machine 42, which is thereby operated as the generator described above, by means of which the second part is converted into electrical energy, which is stored in the electrical energy storage device. The second part is the aforementioned excess power.
Um eine besonders effizienten, effektiven und emissionsarmen Betrieb des Kraftfahrzeugs zu realisieren, ist es ferner vorzugsweise vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine 12 insbesondere nach ihrem Kaltstart genau die Leistung abgibt, die zu einem solchen, auch als Abgasmassenstrom bezeichneten Massenstrom des Abgases führt, dass der Abgasmassenstrom im insbesondere teilweise erwärmten Katalysator 38 gerade noch gereinigt werden kann. Im Rahmen des Verfahrens ist es insbesondere vorgesehen, dass die Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine 12 über ihre Antriebswelle bereitgestellt wird, zumindest im Wesentlichen kontinuierlich steigt, dadurch, dass die Katalysatortemperatur zumindest im Wesentlichen kontinuierlich ansteigt, insbesondere mit zunehmender, sich an den Start anschließender Betriebsdauer der Verbrennungskraftmaschine 12, die während der Betriebsdauer befeuert betrieben wird. Falls die zuvor genannte Leistung, die zu dem genannten Abgasmassenstrom führt, zu groß ist, um die aktuelle Fahraufgabe zu erfüllen, wird überschüssig erzeugte Energie, das heißt die Überschussleistung in dem Energiespeicher gespeichert. Mit anderen Worten wird dabei beispielsweise die Überschussleistung der Verbrennungskraftmaschine 12 verwendet, um die elektrische Maschine 42 anzutreiben und somit als Generator zu betreiben, mittels welchem die Überschussleistung in elektrische Energie umgewandelt wird. Falls die zu dem Abgasmassenstrom führende Leistung zu klein ist, um die aktuelle Fahraufgabe zu erfüllen, wird die elektrische Maschine 42 in dem Motorbetrieb betrieben, sodass das Kraftfahrzeug gleichzeitig mittels der Verbrennungskraftmaschine 12 und mittels der elektrischen Maschine 42 antreibbar ist beziehungsweise angetrieben wird. Um die elektrische Maschine 42 in dem Motorbetrieb zu betreiben, wird die elektrische Maschine 42 mit in dem Energiespeicher gespeicherter, elektrischer Energie versorgt. In order to realize a particularly efficient, effective and low-emission operation of the motor vehicle, it is also preferably provided that the internal combustion engine 12, in particular after its cold start, delivers exactly the power that leads to such a mass flow of the exhaust gas, also referred to as the exhaust gas mass flow, that the exhaust gas mass flow can just about be cleaned in the particularly partially heated catalytic converter 38 . As part of the method, it is provided in particular that the power provided by the internal combustion engine 12 via its drive shaft increases at least essentially continuously, in that the catalyst temperature rises at least essentially continuously, in particular with increasing temperature following the start Operating time of the internal combustion engine 12, which is operated fired during the operating period. If the previously mentioned power, which leads to the mentioned exhaust gas mass flow, is too great to fulfill the current driving task, excess energy generated, ie the excess power, is stored in the energy store. In other words, the excess power of the internal combustion engine 12 is used, for example, to drive the electric machine 42 and thus to operate it as a generator, by means of which the excess power is converted into electrical energy. If the power leading to the exhaust gas mass flow is too small to fulfill the current driving task, the electric machine 42 is operated in the motor mode, so that the motor vehicle can be driven or is driven simultaneously by means of the internal combustion engine 12 and by means of the electric machine 42. In order to operate the electrical machine 42 in the motor mode, the electrical machine 42 is supplied with electrical energy stored in the energy store.
Unter dem Merkmal, dass mittels des Generators die Überschussleistung der Verbrennungskraftmaschine 12 in elektrische Energie umgewandelt wird, ist selbstverständlich zu verstehen, dass die Überschussleistung durch mechanische Energie gebildet wird oder ist, die insbesondere über die Abtriebswelle der elektrischen Maschine 42 zugeführt wird. Hierdurch wird die elektrische Maschine 42 angetrieben und somit als Generator betrieben, mittels welchem die der elektrischen Maschine 42 zugeführte, mechanische Energie, mithin die Überschussleistung, in elektrische Energie umgewandelt wird. The feature that the excess power of the internal combustion engine 12 is converted into electrical energy by means of the generator is Of course, it should be understood that the excess power is or is formed by mechanical energy, which is supplied to the electrical machine 42 in particular via the output shaft. As a result, the electrical machine 42 is driven and thus operated as a generator, by means of which the mechanical energy supplied to the electrical machine 42, and consequently the excess power, is converted into electrical energy.
Ferner hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Verbrennungskraftmaschine 12 einen Brennraum aufweist, in welchem die Leistungsabgabe bei offener Drosselklappe durch Variation des Zündwinkels und der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 12 gesteuert oder geregelt wird. Unter der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 12 ist eine Drehzahl zu verstehen, mit welcher sich die Abtriebswelle um die Abtriebswellendrehachse 16 relativ zu dem Gehäuseelement 14 insbesondere während des befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 12 dreht. Furthermore, it has proven to be advantageous if the internal combustion engine 12 has a combustion chamber in which the power output when the throttle valve is open is controlled or regulated by varying the ignition angle and the speed of the internal combustion engine 12 . The speed of the internal combustion engine 12 is to be understood as meaning a speed at which the output shaft rotates about the output shaft axis of rotation 16 relative to the housing element 14 , in particular during the fired operation of the internal combustion engine 12 .
Des Weiteren ist es denkbar, dass mittels des Nockenwellenstellers 22 eine frühe Auslass-Öffnen-Steuerzeit eingestellt wird, mithin ein Öffnungszeitpunkt, zu welchem innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels das jeweilige Auslassventil geöffnet wird, gegenüber einem Normalbetrieb nach früh verstellt wird. Der genannte Zeitpunkt, zu welchem das jeweilige Auslassventil innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels geöffnet wird, wird auch als Auslass-Öffnet bezeichnet und fällt mit einer Drehstellung der Abtriebswelle zusammen. Durch das frühe Auslass-Öffnet kann der Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine 12 im Vergleich zu dem Normalbetrieb reduziert werden, wodurch der Katalysator 38 besonders schnell erwärmt werden kann. Furthermore, it is conceivable that camshaft adjuster 22 can be used to set an early exhaust opening timing, thus an opening time at which the respective exhaust valve is opened within the respective working cycle is advanced compared to normal operation. The point in time mentioned, at which the respective exhaust valve is opened within the respective working cycle, is also referred to as exhaust open and coincides with a rotational position of the output shaft. As a result of the early exhaust opening, the efficiency of the internal combustion engine 12 can be reduced in comparison to normal operation, as a result of which the catalytic converter 38 can be heated particularly quickly.
Das die auch als Abgastrakt bezeichnete Abgasanlage 34 durchströmende Abgas der Verbrennungskraftmaschine 12 enthält Energie, insbesondere Wärmeenergie, die dadurch, dass das Abgas aus den Brennräumen ausströmt und in der Folge in den Abgastrakt einströmt und den Abgastrakt durchströmt, in den Abgastrakt eingebracht oder an den Abgastrakt abgegeben wird. Hierdurch werden der Abgastrakt und somit der Katalysator 38 aufgeheizt. Dabei wirken insbesondere zwei Energieformen: eine erste der Energieformen ist thermische Energie, die insbesondere in dem Abgasmassenstrom beziehungsweise in dessen Temperatur, beziehungsweise absoluter Temperatur, enthalten ist. Die zweite Energieform ist chemische Energie, welche insbesondere darin besteht oder dadurch gebildet ist, dass in betriebswarmen Bereich des Katalysators exotherme chemische Reaktionen von Abgaskomponenten umgesetzt werden, wie beispielsweise eine auf Oxidation von Kohlenmonoxid mit im Abgas enthaltenen Restsauerstoff (2CO+O2 - > 2CO2). The exhaust gas of the internal combustion engine 12 flowing through the exhaust system 34, also referred to as the exhaust tract, contains energy, in particular thermal energy, which is introduced into the exhaust tract or to the exhaust tract by the exhaust gas flowing out of the combustion chambers and subsequently flowing into the exhaust tract and flowing through the exhaust tract is delivered. As a result, the exhaust tract and thus the catalytic converter 38 are heated. Two forms of energy in particular are at work here: a first of the forms of energy is thermal energy, which is contained in particular in the exhaust gas mass flow or in its temperature or absolute temperature. The second form of energy is chemical energy, which consists in particular or is formed in that exothermic chemical reactions of exhaust gas components are implemented in the operating temperature range of the catalyst, such as For example, one based on the oxidation of carbon monoxide with the residual oxygen contained in the exhaust gas (2CO+O2 -> 2CO2).
Das jeweilige Gemisch umfasst Luft und insbesondere flüssigen Kraftstoff, der beispielsweise in den jeweiligen Brennraum eingebracht, insbesondere direkt eingespritzt, wird. Insbesondere wird der Kraftstoff innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels in den jeweiligen Brennraum eingebracht, insbesondere direkt eingespritzt, sodass innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels eine vorgebbare oder vorgegebene Menge des Kraftstoffes in den jeweiligen Brennraum eingebracht wird. Dabei hängt der Abgasmassenstrom von der pro Arbeitsspiel in den jeweiligen Brennraum eingespritzten, auch als Kraftstoffmenge bezeichneten Menge des Kraftstoffes, ab, insbesondere multipliziert mit der Anzahl der Arbeitsspiele, wobei die Anzahl der Arbeitsspiele wiederum von der auch als Motordrehzahl bezeichneten Drehzahl der Abtriebswelle abhängt. Eine auch als Abgastemperatur bezeichnete Temperatur des Abgases hängt von einer bei der jeweiligen Verbrennung des jeweiligen Gemisches freigesetzten thermischen Energie und einer mechanisch abgegebenen Arbeit ab. Die Temperatur des Abgases wird im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen gesteigert, indem die Verbrennungskraftmaschine 12 mit für den Wirkungsgrad schlechten, späten Zündwinkeln, weit offener Drosselklappe und erhöhter Drehzahl betrieben wird. Um den verringerten Wirkungsgrad zu kompensieren, wird mehr Kraftstoff verbrannt, was zur Temperaturerhöhung führt. Die abgegebene, auch als Motorleistung bezeichnete Leistung und damit der Wirkungsgrad der Umsetzung werden durch Variation des Zündwinkels eingestellt. The respective mixture includes air and, in particular, liquid fuel, which is introduced, for example, into the respective combustion chamber, in particular injected directly. In particular, the fuel is introduced into the respective combustion chamber within the respective working cycle, in particular injected directly, so that a predefinable or predetermined quantity of the fuel is introduced into the respective combustion chamber within the respective working cycle. The exhaust gas mass flow depends on the quantity of fuel injected into the respective combustion chamber per working cycle, also referred to as fuel quantity, in particular multiplied by the number of working cycles, the number of working cycles in turn depending on the speed of the output shaft, also referred to as engine speed. A temperature of the exhaust gas, also referred to as the exhaust gas temperature, depends on a thermal energy released during the respective combustion of the respective mixture and on a mechanically delivered work. The temperature of the exhaust gas is increased compared to conventional solutions by operating the internal combustion engine 12 with retarded ignition angles which are poor for efficiency, with a wide open throttle valve and increased speed. To compensate for the reduced efficiency, more fuel is burned, which leads to an increase in temperature. The output, also referred to as engine output, and thus the efficiency of the conversion are adjusted by varying the ignition angle.
Fig. 2 zeigt ein Diagramm, auf dessen Abszisse 44 die Zeit aufgetragen ist. Auf der Ordinate 46 des Diagramms sind die Leistung P, die Drehzahl n und die Last T der Verbrennungskraftmaschine 12 aufgetragen. Die LastT, die von der Verbrennungskraftmaschine 12 über deren Abtriebswelle bereitgestellt wird, ist das jeweilige, zuvor genannte Drehmoment zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und/oder der elektrischen Maschine 42. FIG. 2 shows a diagram with the time plotted on the abscissa 44 . The power P, the speed n and the load T of the internal combustion engine 12 are plotted on the ordinate 46 of the diagram. The load T, which is provided by the internal combustion engine 12 via its output shaft, is the respective, aforementioned torque for driving the motor vehicle and/or the electric machine 42.
Wenn beispielsweise eine herkömmliche Verbrennungskraftmaschine zu einem Zeitpunkt to gestartet wird, und die Verbrennungskraftmaschine im Grunde keine mechanische Leistung abgibt beziehungsweise sich in ihrem Leerlauf befindet, so erreicht die Temperatur des Katalysators 38 erst zu einem Zeitpunkt U seine Beharrungstemperatur oder Anspringtemperatur und somit seine volle Wirksamkeit im Hinblick auf das Nachbehandeln des Abgases. Ein in Fig. 2 gezeigter, zeitlicher Verlauf 48 veranschaulicht die Temperatur des Katalysators 38, und ein Verlauf 50 veranschaulicht die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 12, deren Drehzahl vorliegend die Leerlaufdrehzahl ist. Ein Verlauf 52 veranschaulicht die auch als Motorleistung bezeichnete Leistung, die die Verbrennungskraftmaschine 12 über die Abtriebswelle bereitstellt. If, for example, a conventional internal combustion engine is started at a point in time to, and the internal combustion engine basically does not deliver any mechanical power or is idling, the temperature of the catalytic converter 38 only reaches its steady-state temperature or light-off temperature and thus its full effectiveness in the point in time U with regard to the after-treatment of the exhaust gas. A time course shown in FIG 48 illustrates the temperature of the catalytic converter 38, and a curve 50 illustrates the speed of the internal combustion engine 12, the speed of which is the idle speed in the present case. A curve 52 illustrates the power, also referred to as engine power, which the internal combustion engine 12 provides via the output shaft.
Wenn beispielsweise - wie es in Fig. 3 gezeigt ist - die herkömmliche Verbrennungskraftmaschine ab ihrem Motorstart Leistung abgibt, erwärmt sich die Abgasanlage schneller, da im Vergleich zu Fig. 2 wegen des gesteigerten Abgasmassenstroms oder Abgasvolumenstroms noch zusätzlich die thermische Leistung den Katalysator erwärmt. Er erreicht seine volle Wirksamkeit etwas früher, vorliegend zu einem Zeitpunkt t2. Sofern schon vor dem Zeitpunkt t2 beispielsweise ab einem Zeitpunkt ti die maximale Motorleistung abgegeben wird, wird zwischen den Zeitpunkten ti und t2 gegebenenfalls nicht optimal gereinigtes Abgas emittiert. Falls die Steigerung der Motorleistung von 0 bis zum Maximalwert zu schnell erfolgt, wird auch zwischen den Zeitpunkten to und ti nicht optimal gereinigtes Abgas emittiert, falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind. Die zuvor genannten Probleme können nun durch das Verfahren vermieden werden, welches insbesondere aus Fig. 4 erkennbar ist. Bei dem Verfahren wird die Verbrennungskraftmaschine 12 mittels der elektronischen Recheneinrichtung, insbesondere mittels des Steuergeräts 32, in beispielsweise zumindest im Wesentlichen kontinuierlicher Abhängigkeit von der Katalysatortemperatur ab Motorstart auf eine maximale Leistungsabgabe begrenzt, die geringer ist als die maximal von der Verbrennungskraftmaschine 12 bereitstellbare Leistung. Dadurch erreicht der Katalysator 38 seine volle Wirksamkeit im Vergleich zu Fig. 3 zwar erst zu einem Zeitpunkt b, welcher nach dem Zeitpunkt t2 liegt, jedoch wird zu keinem Zeitpunkt ungereinigtes Abgas abgegeben, das heißt es kann vermieden werden, dass eine übermäßige Menge an Emissionen ausgestoßen wird. Die Freigabe der abgebbaren Motorleistung erfolgt zumindest im Wesentlichen Kontinuierlich in Abhängigkeit von dem Katalysator 38, welcher sich beispielsweise zumindest im Wesentlichen kontinuierlich erwärmt. Somit wird beispielsweise der Begrenzungswert mit zunehmender Temperatur des Katalysators 38 zunehmend erhöht. If, for example--as is shown in FIG. 3--the conventional internal combustion engine delivers power from the moment the engine is started, the exhaust system heats up more quickly because, in comparison to FIG. 2, the thermal power additionally heats the catalytic converter due to the increased exhaust gas mass flow or exhaust gas volume flow. It reaches its full effectiveness somewhat earlier, in this case at a point in time t2. If the maximum engine power is delivered before time t2, for example from a time ti, exhaust gas that is not optimally cleaned may be emitted between times ti and t2. If the engine power is increased too quickly from 0 to the maximum value, exhaust gas that is not optimally cleaned is also emitted between times to and ti if no appropriate countermeasures have been taken. The problems mentioned above can now be avoided by the method which can be seen in particular from FIG. 4 . In the method, the internal combustion engine 12 is limited by the electronic computing device, in particular by means of the control unit 32, for example at least essentially continuously as a function of the catalyst temperature from the start of the engine to a maximum power output that is lower than the maximum power that can be provided by the internal combustion engine 12. As a result, the catalytic converter 38 only achieves its full effectiveness, compared to FIG is expelled. The engine power that can be released is released at least essentially continuously as a function of the catalytic converter 38, which, for example, heats up at least essentially continuously. Thus, for example, as the temperature of the catalyst 38 increases, the limit value is progressively increased.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine 12 beispielsweise bei gegebenen zeitlichen Verlauf der zur Erfüllung der Fahraufgabe erforderlichen Leistung eine erhöhte mechanische Leistung abgibt, was insbesondere aus Fig. 5 erkennbar ist. In Fig. 5 veranschaulicht ein Verlauf 54 die zur Erfüllung der aktuellen Fahraufgabe erforderliche Leistung. Anhand der Verläufe 52 und 54 ist erkennbar, dass die durch den Verlauf 52 veranschaulichte Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine 12 tatsächlich über die Abtriebswelle bereitgestellt wird, größer ist als die eigentlich zur Erfüllung der Fahraufgabe erforderliche Leistung (Verlauf 54). Im Vergleich zum Verlauf 54 und somit im Verlauf zu der Leistung, die zur Erfüllung der aktuellen Fahraufgabe erforderlich ist, stellt die Verbrennungskraftmaschine 12 somit über ihre Abtriebswelle eine Überschussleistung 56 bereit. Die Überschussleistung wird in dem Energiespeicher eingespeichert. Mit anderen Worten wird mittels der Überschussleistung die elektrische Maschine 42 in dem Generatorbetrieb und somit als Generator betrieben, welcher die Überschussleistung verwendet, um elektrische Energie zu erzeugen beziehungsweise bereitzustellen, die in dem Energiespeicher gespeichert wird. Dadurch wird der Katalysator 38 schnell erwärmt. Wenn genau die Leistung abgegeben wird, die zu einem Abgasmassenstrom führt, der im teilweise wirksamen Katalysator 38 gerade noch gereinigt werden kann, so erreicht die Verbrennungskraftmaschine 12 beziehungsweise das Kraftfahrzeug ihre beziehungsweise seine volle Leistungsbereitschaft zu einem besonders frühen Zeitpunkt ti, ohne eine übermäßig große Menge an unerwünschten Schadstoffen zu emittieren. In particular, it is provided that the internal combustion engine 12 emits an increased mechanical power, for example with a given time profile of the power required to fulfill the driving task, which can be seen in particular from FIG. 5 . A curve 54 in FIG. 5 illustrates the power required to fulfill the current driving task. From the curves 52 and 54 it can be seen that the power illustrated by curve 52, which is actually made available by internal combustion engine 12 via the output shaft, is greater than the power actually required to fulfill the driving task (curve 54). In comparison to curve 54 and thus in the curve to the power required to fulfill the current driving task, internal combustion engine 12 thus provides excess power 56 via its output shaft. The excess power is stored in the energy store. In other words, the excess power is used to operate the electrical machine 42 in generator mode and thus as a generator, which uses the excess power to generate or provide electrical energy that is stored in the energy store. As a result, the catalytic converter 38 is quickly heated. If exactly the power is delivered that leads to an exhaust gas mass flow that can just about be cleaned in the partially effective catalytic converter 38, then the internal combustion engine 12 or the motor vehicle reaches its or its full capacity at a particularly early point in time ti, without an excessively large amount to emit unwanted pollutants.
Schließlich wird anhand von Fig. 6 eine weitere Möglichkeit des Verfahrens beschrieben. Die Verbrennungskraftmaschine 12 gibt bei gleichem zeitlichem Leistungsabgabeverlauf (Verlauf 52) wie in Fig. 3 dargestellt die Leistung bei höheren Drehzahlen ab als im betriebswarmen Zustand beziehungsweise als bei herkömmlichen Lösungen. Dadurch finden pro Zeiteinheit mehr Arbeitsspiele und somit mehr Verbrennungen als im betriebswarmen Zustand beziehungsweise als bei herkömmlichen Lösungen statt. Daher kann in einer Zeiteinheit häufiger die Maximalmenge an Kraftstoff eingespritzt und verbrannt werden. Trotz gleicher mechanischer Abgabeleistung wird also mehr thermische Leistung umgesetzt. Damit trotz größerer thermischer Leistung die Verbrennungskraftmaschine 12 nicht mehr mechanische Leistung abgibt, wird die Verbrennungskraftmaschine 12 mit reduziertem Wirkungsgrad betrieben. Dies geschieht durch einen ungünstig spät gewählten Zündzeitpunkt. Die thermische Überschussleistung wird im Wesentlichen an das Abgas abgegeben und erwärmt den Katalysator 38 sehr schnell, sodass dieser seine Beharrungstemperatur schon zum Zeitpunkt ti erreicht. Das Abgas wird optimal gereinigt. Zur Reduktion des Wirkungsgrads kann die Verbrennungskraftmaschine 12 mit ungünstig späten Zündwinkeln und/oder ungünstig frühen Auslasssteuerzeiten, mithin Zeitpunkten, zu welchen das jeweilige Auslassventil öffnet, betrieben werden. Bezugszeichenliste Finally, a further possibility of the method is described with reference to FIG. With the same power output curve over time (curve 52) as shown in FIG. 3, the internal combustion engine 12 outputs the power at higher speeds than in the operationally warm state or than in conventional solutions. As a result, there are more work cycles per unit of time and therefore more combustion than when the engine is at operating temperature or in conventional solutions. Therefore, the maximum amount of fuel can be injected and burned more frequently in a unit time. Despite the same mechanical output power, more thermal power is converted. Internal combustion engine 12 is operated with reduced efficiency so that internal combustion engine 12 does not emit more mechanical power despite greater thermal output. This happens due to an unfavorably retarded ignition point. The excess thermal power is essentially released into the exhaust gas and heats up the catalytic converter 38 very quickly, so that it already reaches its steady-state temperature at time ti. The exhaust gas is optimally cleaned. To reduce the efficiency, the internal combustion engine 12 can be operated with unfavorably late ignition angles and/or unfavorably early exhaust control times, ie times at which the respective exhaust valve opens. Reference List
10 Antriebsstrang 10 power train
12 Verbrennungskraftmaschine 12 internal combustion engine
14 Gehäuseelement 14 housing element
16 Abtriebswellendrehachse 16 output shaft axis of rotation
18 Nockenwellendrehachse 18 camshaft axis of rotation
20 Zylinderkopf 20 cylinder head
22 Nockenwellensteller 22 camshaft adjusters
24 Steuergehäuse 24 control housing
26 Kältemittelverdichter 26 refrigerant compressor
28 Ölwanne 28 oil pan
30 Ölablassschraube 30 oil drain plug
32 Steuergerät 32 control unit
34 Abgasanlage 34 exhaust system
36 Abgaskrümmer 36 exhaust manifold
38 Katalysator 38 catalyst
40 Pfeil 40 arrow
42 elektrische Maschine 42 electric machine
44 Abszisse 44 abscissa
46 Ordinate 46 ordinates
48 Verlauf, Temperatur Katalysator 48 History, Catalyst temperature
50 Verlauf, Drehzahl Verbrennungskraftmaschine50 course, engine speed
52 Verlauf, Motorleistung 52 history, engine performance
54 Verlauf, erforderliche Motorleistung 54 history, required engine power
56 Überschussleistung n Drehzahl 56 excess power n speed
P Leistung P performance
T Last t Zeit to, 1 ,2,3,4 Zeitpunkte T last t time to, 1 ,2,3,4 points in time

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, bei welchem das Kraftfahrzeug eine Abtriebswelle aufweisende Verbrennungskraftmaschine (12), mittels welcher das Kraftfahrzeug über die Abtriebswelle antreibbar ist, und wenigstens einen von Abgas der Verbrennungskraftmaschine (12) durchströmbaren Katalysator (38) aufweist, mittels welchem das Abgas nachbehandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass: 1. A method for operating a motor vehicle, in which the motor vehicle has an internal combustion engine (12) having an output shaft, by means of which the motor vehicle can be driven via the output shaft, and at least one catalytic converter (38) through which exhaust gas from the internal combustion engine (12) can flow, by means of which the Exhaust gas is after-treated, characterized in that:
- eine Temperatur des Katalysators (38) ermittelt wird; - A temperature of the catalyst (38) is determined;
- eine Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine (12) über deren Abtriebswelle bereitgestellt wird, in Abhängigkeit von der ermittelten Temperatur des Katalysators (38) auf einen Begrenzungswert begrenzt wird, welcher geringer ist als der Wert der von der Verbrennungskraftmaschine (12) über deren Abtriebswelle maximal bereitstellbaren Leistung; - A power provided by the internal combustion engine (12) via its output shaft, depending on the determined temperature of the catalytic converter (38) is limited to a limiting value which is lower than the value of the internal combustion engine (12) via its output shaft maximum deliverable power;
- der gegenüber dem Wert der von der Verbrennungskraftmaschine (12) maximal bereitstellbaren Leistung geringere Begrenzungswert, auf den die Leistung der Verbrennungskraftmaschine (12) begrenzt wird, mit zunehmender Temperatur des Katalysators (38) erhöht wird; und - the limiting value, which is lower than the value of the maximum power that can be provided by the internal combustion engine (12), and to which the power of the internal combustion engine (12) is limited, is increased as the temperature of the catalytic converter (38) increases; and
- die Leistung derart auf den Begrenzungswert begrenzt wird, dass aus der Begrenzung der Leistung auf den Begrenzungswert ein solcher Massenstrom des Abgases resultiert, dass der Massenstrom mittels des Katalysators (38) gerade noch nachbehandelt und dadurch gereinigt werden kann. - the power is limited to the limit value in such a way that limiting the power to the limit value results in such a mass flow of the exhaust gas that the mass flow can just about be after-treated by the catalytic converter (38) and thereby cleaned.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug eine elektrische Maschine (42) aufweist, mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist. 2. The method according to claim 1, characterized in that the motor vehicle has an electric machine (42) by means of which the motor vehicle can be driven.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (12) derart betrieben wird, dass ein erster Teil der Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine (12) über die Abtriebswelle bereitgestellt wird, zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und ein zweiter Teil der Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine (12) über die Abtriebswelle bereitgestellt wird, zum Antreiben der elektrischen Maschine (42) verwendet wird, welche dadurch als ein Generator betrieben wird, mittels welchem der zweiten Teil in elektrische Energie umgewandelt wird, die in einem elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeugs gespeichert wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the internal combustion engine (12) is operated in such a way that a first part of the power provided by the internal combustion engine (12) via the output shaft is used to drive the motor vehicle and a second part the power provided by the internal combustion engine (12) via the output shaft is used to drive the electric machine (42), which is thereby operated as a generator, by means of which the second part is converted into electric energy, which is used in an electric Energy storage of the motor vehicle is stored.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine (12) über deren Abtriebswelle bereitgestellt wird, zum Antreiben des Kraftfahrzeugs verwendet wird, während die elektrische Maschine (42) in einem Motorbetrieb und dadurch als ein Elektromotor betrieben wird, mittels welchem das Kraftfahrzeug angetrieben wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the power provided by the internal combustion engine (12) via its output shaft is used to drive the motor vehicle while the electric machine (42) in a motor mode and thereby as a Electric motor is operated, by means of which the motor vehicle is driven.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (12) zumindest vorübergehend in einem Betriebsmodus betrieben wird, in welchem eine Drosselklappe der Verbrennungskraftmaschine (12) in einer geöffneten Stellung verbleibt, während die Leistung, die von der Verbrennungskraftmaschine (12) über deren Abtriebswelle bereitgestellt wird, durch Variieren des Zündwinkels und/odereiner Drehzahl der Abtriebswelle variiert wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine (12) is operated at least temporarily in an operating mode in which a throttle valve of the internal combustion engine (12) remains in an open position while the power generated by the internal combustion engine ( 12) is provided via its output shaft by varying the firing angle and/or a speed of the output shaft.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines variablen Ventiltriebs der Verbrennungskraftmaschine (12) ein Öffnungszeitpunkt, zu welchem innerhalb eines jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine (12) wenigstens ein einem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine (12) zugeordnetes Auslassventil geöffnet wird, im Vergleich zu einem Normalbetrieb der Verbrennungskraftmaschine (12) nach früh verstellt wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that by means of a variable valve train of the internal combustion engine (12), an opening time at which at least one exhaust valve assigned to a combustion chamber of the internal combustion engine (12) is opened within a respective working cycle of the internal combustion engine (12), in the Compared to normal operation of the internal combustion engine (12) is advanced.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Katalysators (38) anhand eines Rechenmodells berechnet wird. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the temperature of the catalyst (38) is calculated using a calculation model.
8. Kraftfahrzeug, welches zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist. 8. Motor vehicle which is designed to carry out a method according to any one of the preceding claims.
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