通过借助电动机牵引内燃机加热废气后处理设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于加热废气后处理设备（15）的方法。所述方法具有以下步骤：探测加热（S1）废气后处理设备（15）的必要性并且操控（S5）电动机（5），使得所述电动机（5）牵引产生废气的内燃机（3）。所述内燃机（3）在此通过所述电动机（5）保持在能够预先给定的转速上。
【专利说明】通过借助电动机牵引内燃机加热废气后处理设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种通过借助电动机牵引内燃机加热废气后处理设备的方法及相应的控制器、计算机程序元件和计算机可读的介质。
【背景技术】
[0002]废气减少及监控是现代制造业非常重要的事情。此外，例如由于排放规定内燃机的废气必须在废气后处理设备中进行处理。为了实现废气后处理设备的最佳的功能能力，需要确定的运行温度。
[0003]借助在内燃机中产生的废气来加热废气后处理设备，从而实现或者保持所期望的运行温度。在此，来自内燃机中的燃烧的大部分能量用于形成马达的力矩。较小部分的能量以热量的形式或热能的形式排出。
[0004]为了实现排放目标，必须在冷起动时尽可能快地使催化器处于运行温度。对此一种方案是点火角滞后。在此，减小用于形成力矩的能量份额并且同时增大热量份额。能够无限制地增大与废气一起能够作为热量排出到废气后处理设备处的能量份额。由此限制了，内燃机不能补偿其损失并且因此当形成力矩的能量份额过度减少时不均匀地运转或者甚至熄火。
【发明内容】
[0005]因此，能够存在这样的需求，即改善和/或加速对废气后处理设备的加热。
[0006]这种需求能够通过根据独立权利要求所述的本发明的主题满足。本发明的有利的实施方式在从属权利要求中进行描述。下面详细讨论本发明的实施方式的特征、细节以及可能的优点。
[0007]根据本发明的第一方面，提出了一种用于加热废气后处理设备的方法。该方法具有以下步骤:探测加热废气后处理设备的必要性；并且操控电动机，使得所述电动机牵引产生废气的内燃机。在此，内燃机通过电动机保持在能够预先给定的转速上。
[0008]换句话说，本发明的构思基于，在不考虑马达运转的情况下运行内燃机，从而形成高废气温度。在此，通过电动机确保内燃机以常规的转速运转。
[0009]为此，例如能够如此晚地选择点火时刻，从而在燃料空气混合物在汽缸的燃烧室中完全燃烧之前，活塞继续朝下死点运动。这使得燃烧时释放的热能增加。然而在此马达的扭矩或功率同时降低。在没有电动机的情况下运行时，会引起内燃机“不均匀”地运转或者熄火。而根据本发明，内燃机通过电动机牵引并且保持在能够预先给定的、例如恒定的转速上。在此，所述转速例如能够自动地通过车辆的控制器或者通过车辆的驾驶员调整。
[0010]所述方法例如能够用在具有内燃机和电动机的混合动力车辆中。
[0011]所述废气后处理设备能够具有多个组件、例如催化器和颗粒过滤器。此外，能够在废气后处理设备中、旁或者前面设置λ传感器。借助按本发明的方法能够加热各个组件、例如催化器和λ传感器或整个废气后处理设备。[0012]为了探测加热废气后处理设备的必要性，例如能够设置探测器或传感器，其例如能够识别或测量内燃机的冷起动。此外，能够直接在废气后处理设备中设置温度传感器。
[0013]电动机的操控能够包括对电动机转速的调节或后调节。该电动机能够独立于内燃机的力矩牵引内燃机。通过电动机使内燃机所保持的能够预先给定的转速例如能够是恒定的或者例如由控制器或车辆的驾驶员改变。
[0014]按本发明的方法具有以下优点，即在直到达到废气后处理设备的最佳运行温度的时间也称作“点火(Light off)”时间，例如在内燃机冷起动之后能够得以缩短。通过借助内燃机的废气对废气后处理设备进行增强的并且加速的加热，尤其能够在催化器以及入传感器上更快地实现所需的运行温度。这使得排放减少。此外，还能够在混合动力车辆中使用这种方法时更早地断开内燃机，由此节省了 C02。
[0015]根据本发明的一种实施例，通过电动机牵引内燃机，从而与相同转速时在没有电动机的情况下运行内燃机相比，使得内燃机的废气具有更高的温度。在此提高了废气温度，因为来自内燃机的燃烧的能量的更大份额作为热能释放。
[0016]根据本发明的另一种实施例，所述方法还具有以下步骤:选择内燃机的喷入参数和/或点火参数，从而使得内燃机不再能够自主地(selbstsdndig)运行。喷入参数和点火参数例如能够是喷入量、喷入持续时间、喷入间隔、喷入的燃料空气混合物的组分以及点火时刻。通过在不考虑马达运转的情况下选择所述参数确保了废气中更高的放热上升。
[0017]例如能够独立于内燃机的力矩形成选择点火参数以及喷入参数，从而确保废气的尽可日8闻的温度。
[0018]根据本发明的另一种实施例，选择或调整能够预先给定的转速以及喷入参数和/或点火参数，从而与在没有电动机的情况下运行内燃机相比，以内燃机燃烧的形成力矩的份额为代价提高了废气的温度。
[0019]根据本发明的另一种实施例，所述方法还具有下述步骤，即求得废气后处理设备中的当前温度。所述当前温度例如能够在废气后处理设备的组件、例如催化器处或者在废气后处理设备前面的λ传感器处求得。是当前温度能够直接借助传感器或者也能够间接地、例如经由废气后处理设备的区域内的冷却水温度求得。所述当前温度例如能够连续地测得或者以规律的间隔求得。所述当前温度的测量值能够继续传递到用于分析的控制器上。
[0020]根据本发明的另一实施例，所述方法还具有以下步骤:将当前温度与能够预先给定的温度额定值进行比较；一旦当前温度相当于能够预先给定的温度额定值或者超过所述温度额定值，那么就结束通过电动机对内燃机的实施的牵引过程。
[0021]所述温度额定值例如能够相应于废气后处理设备或废气后处理设备的组件的最佳运行温度。所述温度额定值例如能够调整并且保存在例如混合动力车辆的控制器中。所述能够预先给定的温度额定值例如能够处于250°C的范围内。一旦达到所述温度额定值，所述控制器就能够在当前测量的温度值与已预先给定的温度额定值之间进行比较并且相应地结束牵引过程。随后能够转换到“标准运行”中。所述“标准运行”能够是仅仅借助内燃机或者仅仅借助电动机的车辆运行。此外，所述“标准运行”或者还能够是借助电动机与内燃机的组合的混合运行。
[0022]根据本发明的另一实施例，所述方法还具有以下步骤:一旦超过了从探测加热废气后处理设备的必要性开始的能够预先给定的时间间隔，那么就结束通过电动机对内燃机实施的牵引过程。
[0023]能够独立于废气后处理设备上的当前温度的测量值结束所述牵引过程。例如如果在预先确定的时间段之后还没有达到废气后处理设备的最佳运行温度，那么中断该方法并且转换到“标准运行”上。所述能够预先给定的时间间隔例如能够是自内燃机冷起动起2到5分钟。
[0024]根据本发明的第二方面描述了一种控制器，所述控制器构造用于实施上面所描述的方法。此外，所述控制器能够通过导路与内燃机、电动机以及传感器、例如温度传感器连接。在此，所述控制器构造用于接收信号、例如当前温度的测量值并且用于控制和调节内燃机和电动机的运行。此外，所述控制器例如能够预先给定内燃机的能够预先给定的转速并且调整喷入参数和点火参数。
[0025]根据本发明的第三方面描述了一种计算机程序元件，所述计算机程序元件设计用于，当其在处理器、例如控制器上运行时实施上面所描述的方法。
[0026]根据本发明的第五方面描述了一种计算机可读的介质，其中在所述介质上保存了上面所描述的程序元件。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]本发明的其他特征以及优点对于本领域技术人员来说能够参照附图由下面对示例性的实施方式的描述中获得，然而所述实施方式不解释为对本发明的限制。其中:
图1示出了按本发明实施例的方法的示意图；
图2示意性地示出了具有控制单元的混合动力车辆系统，所述控制单元适合于实施按本发明实施例的方法。
[0028]所有附图仅示意性地示出按本发明的装置及其组成部分或方法步骤。尤其在附图中没有按比例阐述间距以及尺寸关系。在附图中相应的元件设有相同的附图标记。
【具体实施方式】
[0029]在图1中示出了按本发明的实施例的方法的示意图。在步骤SI中起动内燃机3。在步骤S3中探测要加热废气后处理设备的必要性。需要加热的可能的原因例如能够是内燃机3的冷起动。为了探测要加热废气后处理设备15的必要性，能够测量废气后处理设备15的当前温度并且类似于步骤S9a中那样与温度额定值进行比较。替代地能够直接在内燃机上探测冷起动。如果所述系统确定必须加热废气后处理设备15，那么在步骤S5中如此操控电动机5，使得其牵引或运行内燃机3。在此，如此调节电动机5，从而使其以预先规定的扭矩运行内燃机3。
[0030]此外，在步骤S7中如此选择或调整内燃机3的喷入参数以及点火参数，从而最佳地加热废气后处理设备15以及尤其布置在其中的催化器17。在此，如此选择喷入参数以及点火参数，使得内燃机3不再能够自主地运行。在不考虑内燃机3的马达运转的情况下，喷入参数和点火参数的转移(Verlagern)会导致废气温度提升的增加。提高的温度导致废气后处理设备15前面的催化器17和λ传感器19更快地达到所述最佳的运行温度。因此，借助电动机5缩短所谓的点火时间并且减少废气排放。[0031]在步骤S9中能够询问不同的方法参数。步骤S9a到S9c能够相互并行地或者相互替代地实施。在步骤S9a中求得废气后处理设备15以及尤其催化器17的当前温度并且与温度额定值进行比较。如果当前温度值低于温度额定值，那么能够如由箭头所示出地那样继续所述方法，也就是重复步骤S5和S7。为此例如能够借助控制器I后调节(nachregeln)电动机5以及内燃机3的喷入参数和点火参数。如果废气后处理设备15的当前温度值相当于已预先给定的温度额定值或者高于温度额定值，那么在步骤Sll中结束通过电动机5实施的牵引过程并且在混合动力车辆中导入“标准的”行驶模式。在此，标准的行驶模式例如能够是通过内燃机的运行。在此，能够为形成力矩提供内燃机3的燃烧的足够的能量份额，从而内燃机3能够自主地运行。替代地能够在“标准运行”中仅仅通过电动机5或者通过电动机与内燃机的组合来驱动车辆。
[0032]作为步骤S9a的补充或者替代，在步骤S9b中求得，自确定加热废气后处理设备15的必要性起、也就是例如自冷起动起要经过多长时间。将所求得的时间值与能够预先给定的时间间隔进行比较。如果所求得的时间值小于已预先给定的时间间隔，那么重复步骤S5和S7。如果所求得的时间值等于或者大于已预先给定的时间间隔，那么结束该牵引过程并且导入标准的行驶模式。
[0033]能够设置另一额外的或者替代的步骤S9c。在步骤S9c中检测，所述电动机5的电池是否还具有足够的能量，以能够继续实施所述方法。对于存在足够能量的情况来说，继续所述方法并且重复步骤S5和S7。如果不再有足够的能量，那么切换到借助内燃机3的标准的行驶模式中。
[0034]所描述的方法能够与其他加热措施、例如催化器加热措施进行组合。例如能够额外地优化运行温度，方法是设置各个喷入量的位置以及到废气温度上的分配。用于调整废气后处理设备的最佳温度的额外的方法称作HSP (Homogen Split均质分裂)。
[0035]在图2中示意性地示出了具有控制单元I的混合动力车辆系统，所述控制单元适合于实施上面所述的方法。所述混合动力车辆系统除了控制器I之外还具有内燃机3和电动机5。内燃机3和电动机5能够借助耦合装置11相互连接。废气后处理设备15与内燃机3连接。废气后处理设备15具有催化器17。此外，在废气后处理设备前面设置了 λ传感器19。所述混合动力车辆系统还具有变流器9、自动变速器7以及带有车轮13的轴。所述控制器I能够与所述混合动力车辆系统的所有提到的组件连接并且能够控制或调节这些组件。所述控制器I尤其能够求得废气后处理设备15或λ传感器19上的当前的温度值。此外，所述控制器I能够调节内燃机3的喷入参数以及点火参数并且调整或调节内燃机3以及电动机5的转速。
[0036]所述控制器I设计用于如此操控所述电动机5，使得其在冷起动之后牵引内燃机3并且在此保持在预先给定的转速上。内燃机3的热的废气以这种方式在需要时快速地使废气后处理设备15处于最佳的运行温度。由此能够减少C02排放。
[0037]最后要注意的是，如“具有”或者类似的说法不应排除能够设置其他元件或步骤。此外要指出，“一”不排除多个。此外，与具有所描述的特征的不同的实施方式的结合能够任意地相互组合。此外要注意，权利要求中的附图标记不应该解释为对权利要求保护范围的限制。
【权利要求】
1.用于加热废气后处理设备(15)的方法，所述方法具有以下步骤: 探测(S3)加热所述废气后处理设备的必要性； 所述方法的特征在于，其还具有: 操控(S5)电动机(5)，使得所述电动机(5)牵引产生废气的内燃机(3)； 其中所述内燃机(3 )在此保持在能够预先给定的转速上。
2.按权利要求1所述的方法，还具有: 其中牵引所述内燃机(3)，从而与在没有电动机(5)的情况下运行所述内燃机(3)相t匕，使得所述内燃机(3)的废气具有更高的温度。
3.按权利要求1和2中任一项所述的方法，还具有: 选择(S7)所述内燃机(3)的喷入参数和/或点火参数，使得所述内燃机(3)不能自主地运行。
4.按权利要求3所述的方法， 其中调整转速以及喷入参数和/或点火参数，从而与在没有电动机(5)的情况下运行所述内燃机(3)相比，以所述内燃机(3)的燃烧的形成力矩的份额为代价提高了所述废气的温度。
5.按权利要求1到4中任一项所述的方法，还具有: 求得(S9a)所述废气后处理设备中的当前温度。
6.按权利要求5所述的方法，还具有: 将所述当前温度与能够预先给定的温度额定值进行比较(S9a); 一旦所述当前温度相当于所述能够预先给定的温度额定值或者超过所述温度额定值，那么就结束通过所述电动机(3)实施的牵引过程。
7.按权利要求1到6中任一项所述的方法，还具有: 一旦超过了自探测到加热所述废气后处理设备(15)的必要性起能够预先给定的时间间隔，那么就结束通过所述电动机(3 )实施的牵引过程。
8.控制器(1)，所述控制器构造用于实施按权利要求1到7中任一项所述的方法。
9.计算机程序元件， 其中所述计算机程序元件设计用于，当其在处理器上运行时实施按权利要求1到7中任一项所述的方法。
10.计算机可读的介质， 其中在所述介质上保存了按权利要求9所述的程序元件。
【文档编号】B60W10/06GK103492691SQ201280020264
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年4月25日 优先权日:2011年4月28日
【发明者】J.德赖希, D.施塔夫里亚诺斯 申请人:罗伯特·博世有限公司