本發(fā)明涉及一種用于控制包含混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元的機(jī)動(dòng)車輛中的排氣凈化系統(tǒng)的方法，其中選擇性地用電或通過增加排氣溫度來使催化轉(zhuǎn)化器達(dá)到其工作溫度。

背景技術(shù)：

內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)需要包含一個(gè)或多個(gè)催化轉(zhuǎn)化器的排氣凈化系統(tǒng)以便凈化由所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的排氣。例如氧化催化轉(zhuǎn)化器、氮氧化物存儲(chǔ)催化轉(zhuǎn)化器、用于選擇性催化還原的催化轉(zhuǎn)化器等這樣的排氣催化轉(zhuǎn)化器，需要特定的工作溫度以便有效地運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，當(dāng)啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，排氣——其溫度通常用于達(dá)到催化轉(zhuǎn)化器的工作溫度——仍然比較冷。

在這種情況下，特別是在包含混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元的機(jī)動(dòng)車輛中，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間反復(fù)地停止和啟動(dòng)?；旌蟿?dòng)力車輛通常包含作為驅(qū)動(dòng)元件的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)以及燃料箱或油箱，和各自作為能量存儲(chǔ)器的可再充電電池?；旌蟿?dòng)力車輛允許駕駛員所需的動(dòng)力在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)之間分配。電機(jī)可以用作馬達(dá)，或用作發(fā)電機(jī)。此外，通過混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元釋放的排放物比在完全由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)動(dòng)車輛的情況下少。在這種情況下，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)元件可以彼此平行地設(shè)置，其中它們可以同時(shí)作用于要移動(dòng)的部件。兩個(gè)驅(qū)動(dòng)元件也可以彼此串聯(lián)地設(shè)置，其中僅一個(gè)驅(qū)動(dòng)元件直接作用于要移動(dòng)的部件并且另一個(gè)驅(qū)動(dòng)元件提供動(dòng)力，該動(dòng)力被轉(zhuǎn)換并且供應(yīng)給直接作用的驅(qū)動(dòng)元件。

用于在啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)之后使催化轉(zhuǎn)化器快速達(dá)到工作溫度的常規(guī)解決方案是將催化轉(zhuǎn)化器設(shè)置成物理上接近內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。然而，催化轉(zhuǎn)化器在這種情況下連續(xù)暴露于高溫下，其結(jié)果是催化轉(zhuǎn)化器的使用壽命降低。然而，甚至當(dāng)將催化轉(zhuǎn)化器設(shè)置成物理上接近內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，保持升溫時(shí)間短仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。另一選項(xiàng)是電加熱元件的使用以便加熱排氣和/或催化轉(zhuǎn)化器。12V系統(tǒng)通常用于操作電加熱元件。然而，結(jié)果是，動(dòng)力以及因此加速升溫過程的可能性通常是受限制的。

另一選項(xiàng)是通過增加內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上的負(fù)荷來增加排氣溫度，以便增加內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩，這導(dǎo)致排氣的較高溫度。在該過程中產(chǎn)生的機(jī)械能通常通過例如交流發(fā)電機(jī)這樣的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能，并且用于給車輛電池充電，該車輛電池是可以多次再充電的電池。然而，這種策略取決于多少能量可以存儲(chǔ)在車輛電池中。在一些電池中，在再充電該電池之前使其放電是必要的。車輛電池在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上的低負(fù)荷下放電，但這防止排氣溫度增加以及因此防止達(dá)到催化轉(zhuǎn)化器的工作溫度。因此目的是在機(jī)動(dòng)車輛中并且在對(duì)電池放電和充電的過程中以有效的方式快速達(dá)到催化轉(zhuǎn)化器的工作溫度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

這個(gè)目的是通過具有權(quán)利要求1的特征的方法來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的更多有利的實(shí)施例和改進(jìn)可以從并列且從屬的權(quán)利要求、附圖和示例性實(shí)施例得到。

本發(fā)明的第一方面涉及一種用于控制機(jī)動(dòng)車輛中的排氣凈化系統(tǒng)的方法，該機(jī)動(dòng)車輛包含內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、排氣道、至少一個(gè)排氣后處理裝置、至少一個(gè)可再充電電池以及排氣道中的至少一個(gè)加熱裝置，該方法包含以下步驟：

-S1)確定排氣后處理裝置的溫度，

-S2)確定可再充電電池的荷電狀態(tài)，

-S3)只要可再充電電池的荷電狀態(tài)高于第一預(yù)定的水平就打開電加熱裝置以便加熱排氣后處理裝置，

-S4)只要可再充電電池的荷電狀態(tài)低于第二預(yù)定的水平就增加內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩以便產(chǎn)生電能并且以便增加排氣溫度，

-S5)當(dāng)排氣后處理裝置的溫度已經(jīng)達(dá)到預(yù)定值時(shí)關(guān)閉電加熱裝置。

方法是有利的，因?yàn)椤捎陔娂訜嵫b置的使用——催化轉(zhuǎn)化器為在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的開始時(shí)或在處于冷態(tài)或在重復(fù)停止和重新啟動(dòng)期間的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的開始之后很短的時(shí)間內(nèi)的操作做準(zhǔn)備。在這種情況下，可再充電電池有利地放電，以便其可以在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的工作模式下在增加的負(fù)荷下再充電。由于在增加的負(fù)荷下的操作，實(shí)現(xiàn)歸因于在該過程中有效的高扭矩的較高的排氣溫度，以便催化轉(zhuǎn)化器達(dá)到其工作溫度，這由于當(dāng)其因?yàn)殡姵氐暮呻姞顟B(tài)不能允許這樣而不能通過電加熱裝置加熱時(shí)的排氣的作用。由于在實(shí)現(xiàn)用于在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的工作模式下在增加的負(fù)荷下操作催化轉(zhuǎn)化器的高排氣溫度的同時(shí)可再充電電池正充電，兩個(gè)目的一起實(shí)現(xiàn)，因此有利地實(shí)現(xiàn)了快速加熱并且有利地節(jié)約了燃料，其結(jié)果是該方法比常規(guī)方法更經(jīng)濟(jì)。

可再充電電池的荷電狀態(tài)的預(yù)定的第二水平對(duì)應(yīng)于選定值，可再充電電池的再充電從該選定值開始是有效的。此外，選擇預(yù)定的第一水平使得其高于可再充電電池的完全放電的水平，以便不損壞所述可再充電電池。荷電狀態(tài)是可再充電電池的重要特征值，并且在可再充電電池完全充電達(dá)100％的情況下通常以百分比值指示。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選實(shí)施例中，有時(shí)同時(shí)使用電加熱裝置和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩的增加，以便達(dá)到催化轉(zhuǎn)化器的工作溫度。使用該策略可以非?？焖俚剡_(dá)到催化轉(zhuǎn)化器的工作溫度。

當(dāng)——在根據(jù)本發(fā)明的方法中——內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩增加以便產(chǎn)生電能并且以便當(dāng)可再充電電池的荷電狀態(tài)低于第二預(yù)定的水平時(shí)在打開電加熱裝置之前增加排氣溫度時(shí)，是進(jìn)一步優(yōu)選的。以這種方式有利地避免了可再充電電池的完全放電。

當(dāng)——在根據(jù)本發(fā)明的方法中——排氣后處理裝置是催化轉(zhuǎn)化器時(shí)，是進(jìn)一步優(yōu)選的。比如氧化催化轉(zhuǎn)化器、三元催化轉(zhuǎn)化器、氮氧化物存儲(chǔ)催化轉(zhuǎn)化器或用于選擇性催化還原的催化轉(zhuǎn)化器這樣的催化轉(zhuǎn)化器，需要特定溫度以便起作用，所述溫度有時(shí)通過該方法有效地提供。

當(dāng)——在根據(jù)本發(fā)明的方法中——排氣后處理裝置是微粒過濾器時(shí)，是同樣優(yōu)選的。微粒過濾器特別優(yōu)選地是柴油微粒過濾器。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例中，機(jī)動(dòng)車輛另外具有電動(dòng)馬達(dá)，該電動(dòng)馬達(dá)與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)一起形成機(jī)動(dòng)車輛的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元。在該實(shí)施例中，可再充電電池優(yōu)選是用于操作電動(dòng)馬達(dá)的可再充電電池。方法對(duì)電動(dòng)馬達(dá)的可再充電電池是有利的，因?yàn)樗隹稍俪潆婋姵乜梢蕴峁┍瘸Ｒ?guī)機(jī)動(dòng)車輛電池更高量的用于加熱加熱裝置的能量。此外，由于該方法，可以有利地使用內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在高負(fù)荷下的運(yùn)轉(zhuǎn)，以便給電動(dòng)馬達(dá)的可再充電電池充電并且以便加熱催化轉(zhuǎn)化器和/或內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣道中的微粒過濾器。根據(jù)本發(fā)明的方法既可以在串聯(lián)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元又可以在并聯(lián)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元中實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明的第二方面涉及用于控制包含混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元的機(jī)動(dòng)車輛中的排氣凈化系統(tǒng)的裝置，該裝置包含內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)馬達(dá)、能量轉(zhuǎn)換器、可再充電電池、催化轉(zhuǎn)化器、電加熱裝置、用于確定催化轉(zhuǎn)化器的溫度的溫度傳感器、以及用于選擇性地控制電加熱裝置和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩的控制裝置。根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)勢(shì)在這里對(duì)應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的方法的那些優(yōu)勢(shì)。

本發(fā)明的第三方面涉及包含根據(jù)本發(fā)明的裝置的機(jī)動(dòng)車輛。

附圖說明

本發(fā)明將參考附圖進(jìn)行更詳細(xì)地解釋，在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施例的示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的包含并聯(lián)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元的裝置的實(shí)施例的示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的包含串聯(lián)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元的裝置的實(shí)施例的示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例的流程圖。

具體實(shí)施方式

根據(jù)圖1的圖示的裝置1包含內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2可以是自點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)或外部點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2具有三個(gè)汽缸2a，但在可選方案中也可以具有2、4、5、6或8個(gè)汽缸。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2進(jìn)一步地連接至用于給機(jī)動(dòng)車輛的第一可再充電電池4充電的發(fā)電機(jī)3。排氣道5連接至內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2以便排放排氣。排氣后處理系統(tǒng)6設(shè)置在排氣道5中。排氣后處理系統(tǒng)6至少包含一個(gè)催化轉(zhuǎn)化器7，例如氧化催化轉(zhuǎn)化器、微粒過濾器、氮氧化物存儲(chǔ)催化轉(zhuǎn)化器和/或用于選擇性催化還原的催化轉(zhuǎn)化器。

電加熱裝置8設(shè)置成與排氣后處理系統(tǒng)6中的催化轉(zhuǎn)化器7連接。加熱裝置8也可以可選地在排氣道5中設(shè)置在催化轉(zhuǎn)化器7的上游，并且也可以在排氣后處理系統(tǒng)6的上游，以便加熱排氣。

至少一個(gè)用于測(cè)量催化轉(zhuǎn)化器7的和排氣的溫度的溫度傳感器9設(shè)置在排氣后處理系統(tǒng)6中。至少一個(gè)另外的溫度傳感器9在排氣道5中設(shè)置在排氣后處理系統(tǒng)6的上游以用于測(cè)量排氣溫度的目的。傳感器9連接至控制裝置10。控制裝置10進(jìn)一步地連接至加熱裝置8、內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2和用于控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2的參數(shù)的裝置。

圖2說明并聯(lián)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元的裝置1a，在此情況下，混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元包含除內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2之外的電動(dòng)馬達(dá)11。在這種情況下，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2與電動(dòng)馬達(dá)11并聯(lián)設(shè)置并且通過變速器12連接至所述電動(dòng)馬達(dá)，在此情況下，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2和電動(dòng)馬達(dá)11兩者都提供用于通過傳動(dòng)系統(tǒng)13來驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的機(jī)動(dòng)車輛，機(jī)動(dòng)車輛的車輪14通過該傳動(dòng)系統(tǒng)13驅(qū)動(dòng)。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2通過具有作為能量存儲(chǔ)器的可再充電電池17的轉(zhuǎn)換器單元16連接至燃料箱15和電動(dòng)馬達(dá)11。

圖3說明串聯(lián)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元的裝置1b。在這種裝置中，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2不具有至傳動(dòng)系統(tǒng)13的機(jī)械連接，反而機(jī)械地驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)18，該發(fā)電機(jī)18將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。充電單元19提供用于給第二可再充電電池17充電的電流。此外，充電單元19為轉(zhuǎn)換器單元16提供電能，該轉(zhuǎn)換器單元16為電動(dòng)馬達(dá)提供具有適當(dāng)參數(shù)的電能。電動(dòng)馬達(dá)11連接至傳動(dòng)系統(tǒng)13以用于通過車輪14驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛的目的。飛輪蓄能器或電容器20設(shè)置在裝置1中以用于能量回收的目的。

為了盡可能快地使催化轉(zhuǎn)化器7達(dá)到其工作溫度，在根據(jù)圖4的用于控制排氣凈化系統(tǒng)6的方法的實(shí)施例中的第一步驟S1中使用溫度傳感器9來確定催化轉(zhuǎn)化器7的溫度或者催化轉(zhuǎn)化器的上游或下游溫度。如果催化轉(zhuǎn)化器7的溫度低于其工作溫度，則必須使其達(dá)到其工作溫度。為此目的，在第二步驟S2中確定第一可再充電電池4的荷電狀態(tài)。如果第一可再充電電池4的荷電狀態(tài)足夠高，也就是說，足夠高于電加熱裝置8的操作將不導(dǎo)致第一可再充電電池4的完全放電的最小荷電狀態(tài)，則在第三步驟S3中打開電加熱裝置8以便加熱催化轉(zhuǎn)化器7。加熱裝置8保持打開直到催化轉(zhuǎn)化器7的工作溫度已經(jīng)達(dá)到并且還不能通過相應(yīng)高的排氣溫度來維持。此外，只要第一可再充電電池4的荷電狀態(tài)足夠高，加熱裝置8就保持操作或重復(fù)地用于加熱催化轉(zhuǎn)化器7或加熱排氣。

為了產(chǎn)生電能——并且同時(shí)為了增加排氣溫度——當(dāng)可再充電電池4的荷電狀態(tài)低于第二預(yù)定的水平時(shí)，在第四步驟S4中控制信號(hào)通過控制裝置10發(fā)送至內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2或至設(shè)計(jì)成控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2的參數(shù)的裝置。然后增加內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2上的負(fù)荷以及因此內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2的扭矩。在這種情況下，用現(xiàn)在由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)另外產(chǎn)生的電能給可再充電電池4充電。在第五步驟S5中，當(dāng)排氣后處理裝置的溫度已經(jīng)達(dá)到預(yù)定值時(shí)關(guān)閉電加熱裝置8。第一可再充電電池4在步驟S5中不用于操作電加熱裝置8并且在這些條件下充電。

在混合動(dòng)力車輛中執(zhí)行的方法的可選實(shí)施例中，在步驟S2中確定第二可再充電電池17的荷電狀態(tài)并且在步驟S3中，給定足夠的荷電狀態(tài)的第二可再充電電池17主要在高負(fù)荷下用于操作電加熱裝置以便在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的期間在步驟S5中被充電。

在方法的優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2的扭矩增加時(shí)，可以打開加熱裝置8，以便盡可能快地達(dá)到催化轉(zhuǎn)化器7的工作溫度。

附圖標(biāo)記列表

1 ＝裝置

1a ＝包含并聯(lián)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元的裝置

1b ＝包含串聯(lián)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元的裝置

2 ＝內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)

2a ＝汽缸

3 ＝發(fā)電機(jī)

4 ＝第一可再充電電池

5 ＝排氣道

6 ＝排氣凈化系統(tǒng)

7 ＝催化轉(zhuǎn)化器

8 ＝電加熱裝置

9 ＝溫度傳感器

10 ＝控制裝置

11 ＝電動(dòng)馬達(dá)

12 ＝變速器

13 ＝傳動(dòng)系統(tǒng)

14 ＝車輪

15 ＝燃料箱

16 ＝電流轉(zhuǎn)換器

17 ＝第二可再充電電池

18 ＝發(fā)電機(jī)

19 ＝充電單元

20 ＝飛輪蓄能器或電容器