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Diese
Erfindung betrifft Hybridelektrofahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor
und einem elektrischen Antriebssystem.
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Die
Notwendigkeit, den Verbrauch fossilen Kraftstoffs und die Emissionen
von Kraftfahrzeugen und anderen Fahrzeugen, die durch einen Verbrennungsmotor
(ICE, kurz vom engl. Internal Combustion Engine) angetrieben werden,
zu senken, ist bekannt. Durch Elektromotoren betriebene Fahrzeuge versuchen,
diesen Erfordernissen gerecht zu werden. Elektrofahrzeuge haben
aber einen beschränkten
Radius, beschränkte
Leistungsfähigkeiten
und benötigen
recht lange, um ihre Batterien zu laden. Eine alternative Lösung ist
das Kombinieren eines ICE mit einem Elektrofahrmotor in einem Fahrzeug. Solche
Fahrzeuge werden typischerweise als Hybridelektrofahrzeuge (HEV,
kurz vom engl. Hybrid Electric Vehicles) bezeichnet. Ein HEV kann
in verschiedenen Konfigurationen ausgelegt sein, wovon einige von
einem Fahrer das Wählen
zwischen Elektro- und Verbrennungsmotorbetrieb erfordern, und andere, bei
denen der Wechsel zwischen Verbrennungsmotorantrieb und Elektroantrieb
automatisch erfolgt.
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Die häufigsten
Konfigurationen sind:
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- a/ Ein serielles Hybridelektrofahrzeug (SHEV),
bei dem der Verbrennungsmotor mit einem als Generator bezeichneten
Elektromotor verbunden ist. Der Generator liefert wiederum einer
Batterie und einem anderen Motor, der als Fahrmotor bezeichnet wird,
Strom. Bei dem SHEV ist der Fahrmotor die alleinige Quelle von Raddrehmoment.
Es gibt keine mechanische Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor
und den Antriebsrädern;
- b/ Die parallele Hybridelektrofahrzeug(PHEV)-Konfiguration weist
einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor auf, die zusammen
das erforderliche Raddrehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs liefern.
Bei der PHEV-Auslegung kann der Elektromotor als Generator zum Laden
der Batterie aus der von dem ICE erzeugten Leistung verwendet werden;
und
- c/ Ein parallel/serielles Hybridelektrofahrzeug (PSHEV), da
dieses die Eigenschaften sowohl der PHEV- als auch der SHEV-Auslegung
aufweist, und ist typischerweise als „leistungsverzweigte" Auslegung bekannt.
Bei dem PSHEV ist der Verbrennungsmotor mit den beiden Elektromotoren mittels
eines Planetenradsatz-Getriebes mechanisch verbunden. Ein erster
Elektromotor, der Generator, ist mit einem Sonnenrad verbunden,
der Verbrennungsmotor ist mit einem Träger verbunden, ein zweiter
Elektromotor in Form eines Fahrmotors ist mit einem Tellerrad (Abtrieb)
mittels zusätzlicher
Zahnräder
in einem Getriebe verbunden. Drehmoment von dem Verbrennungsmotor treibt
den Generator zum Laden der Batterie an. Der Generator kann auch
zu dem erforderlichen Raddrehmoment (Abtriebswelle) beitragen. Der Fahrmotor
wird genutzt, um zum Raddrehmoment beizutragen und Bremsenergie
zum Laden der Batterie zurückzugewinnen,
wenn ein regeneratives Bremssystem verwendet wird.
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Die
Erwünschtheit,
einen Verbrennungsmotor mit einem Elektromotor zu kombinieren, ist
klar, der Kraftstoffverbrauch und die Emissionen des Verbrennungsmotors
werden ohne spürbaren
Verlust an Fahrzeugleistung oder Fahrzeugradius verringert.
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Bei
allen Hybridelektrofahrzeugen ist es ein übliches Merkmal, dass der Verbrennungsmotor wann
immer möglich
abgeschaltet wird, um Emissionen und Kraftstoffverbrauch zu senken,
und dies hat den Nachteil, dass der Verbrennungsmotor häufig unter
seiner optimalen Betriebstemperatur läuft und insbesondere die Öltemperatur
des Motors häufig niedriger
als erwünscht
ist, was die Reibung im Verbrennungsmotor erhöht und somit zu niedrigerem Gesamtwirkungsgrad
führt.
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Das
kalte Laufen des Verbrennungsmotors stellt im Fall eines Dieselmotors
ein besonderes Problem dar, da es bei einem Dieselmotor allgemein üblich ist,
Kraftstoff in einem als Nacheinspritzung bekannten Prozess spät im Verbrennungszyklus
einzuspritzen, um eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung, beispielsweise
einen Dieselpartikelfilter, einen NOx-Filter oder einen Katalysator,
zu regenerieren. Diese Nacheinspritzung von Kraftstoff ist nachteilig, da
sie zur Übertragung
von Kraftstoff in das Motoröl führt und
das Volumen des zu dem Öl übertragenen Kraftstoffs
zu steigen pflegt, wenn die Temperatur des Öls gesenkt wird.
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Daher
ist es wünschenswert,
mit der maximal möglichen
unbedenklichen Öltemperatur
zu arbeiten, wenn eine Regeneration der Nachbehandlungsvorrichtung
erforderlich ist.
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Eine
Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Erwärmen des
Motoröls
eines Verbrennungsmotors eines Hybridelektrofahrzeugs in effizienter
Weise vorzusehen.
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Nach
einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren zum
Erwärmen
des Motoröls eines
Dieselmotors eines Hybridelektrofahrzeugs mit einem Elektroantriebssystem
mit einem Kühlkreislauf vorgesehen,
der einen Wärmetauscher
umfasst, der zum Übertragen
von Wärme
von dem Kühlmittel,
das zum Kühlen
des Elektroantriebssystems verwendet wird, auf das Motoröl ausgelegt
ist, und wobei der Dieselmotor eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung
aufweist, wobei das Verfahren das Ermitteln, ob die Temperatur des
Kühlmittels
größer als
die Temperatur des Motoröls
ist, das Ermitteln, ob eine Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung
erforderlich ist, und, wenn eine Regeneration der Nachbehandlungsvorrichtung
erforderlich ist und die Temperatur des Kühlmittels größer als
die Temperatur des Motoröls
ist, das Erwärmen
des Motoröls
vor Beginn der Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung
mit Hilfe der Übertragung
von Wärme
von dem Kühlmittel
zu dem Motoröl
umfasst.
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Das
Verwenden des Kühlmittels
zum Erwärmen
des Motoröls
kann das Strömen
des Kühlmittels durch
den Wärmetauscher
umfassen.
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Nach
einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Hybridelektrofahrzeug
mit einem durch Motoröl
geschmierten Dieselmotor, der einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung
Abgas zuführt,
und einem Elektroantriebssystem mit einem Kühlkreislauf vorgesehen, der
einen Wärmetauscher,
durch den zum Kühlen
des Elektroantriebssystems verwendetes Kühlmittel selektiv geleitet
wird, sowie ein durch ein Steuergerät gesteuertes Ventil zum Steuern
des Strömens
von Kühlmittel
durch den Wärmetauscher aufweist,
wobei der Wärmetauscher
dafür ausgelegt ist,
zwischen dem Kühlmittel
und dem Motoröl
Wärme zu übertragen
und das Steuergerät
dazu dient, das Ventil zu öffnen,
um Kühlmittel
durch den Wärmetauscher
strömen
zu lassen, um das Motoröl
zu erwärmen,
wenn die Temperatur des Kühlmittels
größer als
die Temperatur des Motoröls
ist und eine Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung erfolgen
soll.
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Das
Steuergerät
kann dazu dienen, Kühlmittel
durch den Wärmetauscher
strömen
zu lassen, um das Motoröl
vor dem Einsetzen von Regeneration der Nachbehandlungsvorrichtung
zu erwärmen.
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Der
Wärmetauscher
kann ein üblicher
Wärmetauscher
sein, und sowohl das Kühlmittel
als auch das Motoröl
werden veranlasst, durch ihn zu strömen, wenn eine Regeneration
der Nachbehandlungsvorrichtung erfolgen soll.
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Dies
hat den Vorteil, dass eine separate Steuerung des Strömens von
Kühlmittel
und Motoröl durch
den Wärmetauscher
zum Steuern des Erwärmens
des Motoröls
verwendet werden kann. Dies ist zum Beispiel nicht möglich, wenn
sich der Wärmetauscher
in dem Ölsumpf
befindet und ihn nur Kühlmittel durchströmt.
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Ein
zweiter Vorteil der Erfindung ist, dass die Übertragung von Kraftstoff in
das Motoröl
im Fall einer Regeneration einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung,
die mit einem Dieselmotor verbunden ist, verringert werden kann.
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Nun
wird die Erfindung beispielhaft unter Bezug auf die Begleitzeichnungen
beschrieben. Hierbei zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Dieselhybridelektrofahrzeugs nach
der Erfindung;
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2A eine
schematische Darstellung der zu einem Verbrennungsmotor und dem
Elektroantriebsystem des Hybridelektrofahrzeugs gehörigen Kühlkreisläufe;
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2B ein
abgewandelter Kühlkreislauf
für das
elektrische Antriebssystem;
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3 ein
Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Erwärmen von Motoröl mit Hilfe
von Kühlmittel von
einem elektrischen Antriebssystem zeigt; und
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4 ein
Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Regenerieren einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung
mit Hilfe von Ölerwärmen nach
der Erfindung zeigt.
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Unter
Bezug auf 1 und 2 wird
ein Dieselhybridelektrofahrzeug 5 gezeigt, das in diesem
Fall von parallel/serieller Hybridelektrofahrzeugkonfiguration ist
(leistungsverzweigt).
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Das
Fahrzeug 5 weist einen Dieselmotor 20 auf, der
Abgasstrom von dem Dieselmotor 20 wird durch eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung
geleitet, die in diesem Fall ein Dieselpartikelfilter 50 ist.
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Eine
(in 1 nicht gezeigte) Pumpe 54 wird zum Umwälzen des Öls von einem
Sumpf 21 durch den Ölschmierkreislauf
des Dieselmotors 20 und einen Motorölkühlerkreislauf und zum Zurückleiten
des Öls
zum Sumpf 21 verwendet.
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Die Ölpumpe 54 kann
durch den Verbrennungsmotor 20 direkt angetrieben werden
oder kann eine elektrische Ölpumpe
sein, in welchem Fall der Ölstrom
durch den Dieselmotor 20 durch ein Steuergerät 36 gesteuert
wird.
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Der
Motorölkühlerkreislauf
umfasst die Ölpumpe 54,
einen Kühler 56 und
ein Umgehungsventil 55, das thermostatisch oder elektronisch
gesteuert werden kann, um den Kühler 56 zu
umgehen, wenn die Temperatur des Motoröls unter einer vorbestimmten
Temperatur liegt, um das Erwärmen
des Motoröls zu
beschleunigen.
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Der
Verbrennungsmotor 20 weist auch einen Kühlmittekreislauf zum Kühlen eines
Zylinderblocks und Zylinderkopfs des Verbrennungsmotors 20 auf, der
eine Kühlmittelpumpe 52,
einen Kühler 51 und ein
Umgehungsventil 53 umfasst, die thermostatisch oder elektronisch
gesteuert werden können,
um den Kühler 51 zu
umgehen, wenn die Temperatur des Verbrennungsmotorkühlmittels
unter einer vorbestimmten Temperatur liegt, um das Erwärmen des Verbrennungsmotors 20 zu
beschleunigen.
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Ein
Elektroantriebssystem 20, das einen Fahrmotor 30 umfasst
und auch andere Komponenten des Systems umfassen kann, das zum Liefern elektrischen
Antriebs für
das Hybridfahrzeug 5 verwendet wird, beispielsweise einen
Generator/Motor 25, ein Batteriesteuermodul 38 und
eine Getriebesteuervorrichtung 40, weist einen Kühlkreislauf
auf, der einen Kühler 61,
eine Pumpe 62, ein Umgehungsventil 63, eine Flüssigkeit/Flüssigkeit-Wärmetauscher 70 und
ein elektronisch gesteuertes Ventil 64 auf.
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Das
durch den Kühlkreislauf
des Elektroantriebs strömende
flüssige
Kühlmittel
kann Wasser oder Öl
oder jede andere geeignete Flüssigkeit
sein.
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Das
Steuergerät 36 dient
dazu, eine Reihe von Temperatureingaben von den Sensoren 71, 72 und 73 zu
empfangen, die auf Motoröltemperatur, Kühlmitteltemperatur
stromaufwärts
des Wärmetauschers 70 bzw.
stromabwärts
des Wärmetauschers 70 hinweisende
Signale liefern.
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Ein
Planetenradsatz 26 verbindet ein Trägerrad mittels einer Einwegkupplung 44 mechanisch
mit dem Dieselmotor 20 und verbindet auch ein Sonnenrad
mechanisch mit dem Generator/Motor 24 und ein Tellerrad
(Abtrieb) mit einem Fahrmotor 30.
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Der
Generator/Motor 24 ist auch mit einer Bremse 22 mechanisch
verbunden und ist an eine Batterie 28 elektrisch angebunden.
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Der
Fahrmotor 30 ist mit dem Tellerrad des Planetenradsatzes 26 mittels
eines zweiten Zahnradsatzes 32 mechanisch verbunden und
ist an die Batterie 28 elektrisch angebunden. Das Tellerrad
des Planetenradsatzes 26 ist mit Antriebsrädern 34 des Fahrzeugs 5 mittels
einer Abtriebswelle 33 mechanisch verbunden.
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Der
Fahrmotor 30 kann zum Verbessern der Leistung von dem Dieselmotor 20 zu
den Antriebsrädern 34 auf
einer parallelen Strecke durch den zweiten Zahnradsatz 32 verwendet
werden.
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Die
Gesamtsystemsteuerung wird von dem Steuergerät 36 ausgeführt, das
häufig
als Fahrzeugsystemsteuergerät
bezeichnet wird.
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Das
Steuergerät 36 betreibt
alle Hauptfahrzeugkomponenten durch Anbinden an jedes Komponentensteuergerät und enthält in diesem
Fall ein Antriebsstrang-Steuergerät (PCM, kurz vom engl. Powertrain
Control Module), wenngleich das PCM in einer separaten Einheit untergebracht
sein könnte.
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Das
Steuergerät 36 ist
mittels einer Hardwareschnittstelle mit dem Dieselmotor 20 verbunden und
ist durch ein Kommunikationsnetz auch mit der Batteriesteuereinheit
(„BCU", kurz vom engl.
Battery Control Unit) 38 und der Getriebesteuereinheit („TMU", kurz vom engl.
Transmission Management Unit) 40 verbunden.
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Die
Batteriesteuereinheit 38 ist mittels einer Hardwareschnittstelle
mit der Batterie 28 verbunden, und die Getriebesteuereinheit 40 steuert
den Generator/Motor 24 und den Fahrmotor 30 mittels
einer Hardwareschnittstelle.
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Das
Steuergerät 36 ermittelt,
wann der Dieselmotor 20 zu betreiben ist, um dem Fahrzeug 5 eine
Antriebskraft zu liefern oder um den Generator/Motor 24 zum
Laden der Batterie 28 anzutreiben.
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Nun
wird der Betrieb des Hybridelektrofahrzeugs 5 unter besonderem
Bezug auf 2A beschrieben.
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Der
Motor 20 wird gestartet und gestoppt, wenn dies von dem
Steuergerät 36 gefordert
wird, um Umweltverschmutzung zu minimieren und Kraftstoffwirtschaftlichkeit
zu maximieren. Wie für
den Fachmann verständlich
ist, ist es wünschenswert, das
Motoröl,
das zum Schmieren des Verbrennungsmotors 20 verwendet wird,
bei oder nahe einer bevorzugten Betriebstemperatur zu haben, die
in dem Bereich von 00°C
liegt, um Reibung in dem Verbrennungsmotor 20 zu minimieren.
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Sobald
der Verbrennungsmotor 20 läuft, dient daher gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung das Steuergerät 36 zum
Ermitteln, ob das Motoröl
unter seiner bevorzugten Betriebstemperatur liegt, indem es das
von dem Temperatursensor 71 empfangene Signal verwendet,
und wenn von dem Steuergerät 36 ermittelt
wird, dass die Motoröltemperatur
unter seiner bevorzugten Betriebstemperatur liegt, dann dient das
Steuergerät 36 zum
Ermitteln, ob das zum Kühlen
des Elektroantriebsystems verwendete Kühlmittel zum Erwärmen des
Motoröls
verwendet werden kann. D. h. wenn die Temperatur des Elektroantriebssystemkühlmittels
höher als
die Motoröltemperatur ist,
kann der Wärmetauscher 70 genutzt
werden, um das Erwärmen
des Motoröls
zu beschleunigen oder es zu unterstützen.
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In
einem solchen Fall, der normalerweise kurz nach einem Kaltstart
des Verbrennungsmotors 20 vorliegt oder wenn das Hybridfahrzeug
in einer Stadtumgebung läuft,
in der der Verbrennungsmotor 20 einige Zeit nicht verwendet
wurde, dient das Steuergerät 36 dazu,
das Öffnen
des Ventils 64 zu veranlassen, so dass Kühlmittel
durch den Wärmetauscher 70 strömen kann
und das Motoröl
erwärmen
kann.
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Bei
einer Abwandlung der vorstehend beschriebenen Ausführungsform
wird das Umgehungsventil 63 ebenfalls von dem Steuergerät 36 gesteuert und
ist dafür
ausgelegt, das Strömen
von Kühlmittel durch
den Kühler 61 zu
verhindern, wenn das Erwärmen
des Motoröls
erforderlich ist, es sei denn, die Temperatur des Kühlmittels übersteigt
eine vorbestimmte maximale unbedenkliche Betriebstemperatur, die
aus dem von dem Temperatursensor 73 an der stromabwärtigen Seite
des Wärmetauschers empfangenen
Signal ermittelt wird. Die maximale unbedenkliche Betriebstemperatur
ist eine Temperatur, über
der ein Sieden des Kühlmittels
eintreten würde, oder
bei der, falls das Kühlmittel ölbasiert
ist, eine Verschlechterung oder schnelle Alterung des Öls eintritt.
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In
jedem Fall ist während
des Zeitraums, da ein Erwärmen
des Motoröls
durch den Wärmetauscher 70 erfolgt,
das Umgehungsventil 55 ebenfalls offen, so dass im Wesentlichen
kein Motoröl
durch den Kühler 56 tritt.
Das Umgehungsventil 55 kann von thermostatischer Ausführung sein
oder kann von dem Steuergerät 36 gesteuert
sein.
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In
einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung ist die Ölpumpe 54 eine
elektrische Ölpumpe und
daher muss der Verbrennungsmotor 20 nicht laufen, um ein
Umwälzen
von Öl
durch den Kühler 56 oder
den Wärmetauscher 70 zu
bewirken. Sofern das Hybridfahrzeug 5 im Einsatz ist, ist
es in diesem Fall möglich,
den Wärmetauscher 70 als
primären
Kühler für das Elektroantriebssystem 60 zu
verwenden und das Kühlmittel des
Elektroantriebssystems durch den Wärmetauscher umzuwälzen. Das
Motoröl
wird durch den Wärmetauscher 70 ständig umgewälzt, selbst
wenn der Verbrennungsmotor 20 nicht läuft, während das Hybridelektrofahrzeug
im Einsatz ist.
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Dies
hat den Vorteil, dass das umgewälzte Motoröl den Verbrennungsmotor 20 wärmer hält, als er
andernfalls wäre,
wodurch Emissionen bei Starten verringert werden und sichergestellt
wird, dass das Motoröl
bei Starten des Verbrennungsmotors 20 bereits bei einer
Temperatur um einiges über
normaler Umgebungstemperatur liegt, zum Beispiel und ohne Beschränkung bei
75°C, wodurch
Reibung während des
anfänglichen
Laufens des Verbrennungsmotors 20 verringert wird. In diesem
Fall ermöglicht
das Ventil 64 das Strömen
des Kühlmittels
des Elektroantriebssystems durch den Wärmetauscher 70, sofern die
Temperatur des Kühlmittels
des Elektroantriebssystems größer als
die Temperatur des Motoröls
ist. Wenn die Kühlwirkung
des Wärmetauschers 70 nicht ausreicht,
um die Temperatur des Kühlmittels
des Elektroantriebssystems unter seiner bevorzugten Betriebstemperatur
zu halten, dann dient das Steuergerät 36 zum Schließen des
Umgehungsventils 63, so dass Kühlmittel durch den Kühler 61 strömt, oder wenn
das Umgehungsventil 63 ein thermostatisches Ventil ist,
schließt
die Temperatur des Kühlmittels
das Umgehungsventil 63 automatisch, wenn die Kühlmitteltemperatur
die bevorzugte Betriebstemperatur übersteigt.
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In
beiden der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird der Wärmetauscher 70 verwendet,
um das Motoröl
zu erwärmen,
um Reibung in dem Verbrennungsmotor 20 zu mindern und/oder Emissionen
bei Starten des Verbrennungsmotors zu verringern.
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2B zeigt
einen Kühlkreislauf
für das Elektroantriebssystem,
der als direkter Ersatz für
den in 2A gezeigten Kühlkreislauf
des Elektroantriebssystems gedacht ist.
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Erfindungsgemäß wird der
Wärmetauscher 70 zum
Erwärmen
des Motoröls
genutzt, wenn eine Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 50 erforderlich
ist, um das Volumen von Kraftstoff zu verringern, der während Regeneration
in das Öl übertragen
wird.
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Es
versteht sich für
den Fachmann, dass zum Regenerieren einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung,
die mit einem Dieselmotor verbunden ist, es üblich ist, eine späte Einspritzung
oder Nacheinspritzung von Kraftstoff zum Anheben der Temperatur
der Nachbehandlungsvorrichtung zu verwenden, und dass diese Nacheinspritzung
von Kraftstoff häufig
zur Übertragung
von Kraftstoff in das Motoröl
führt.
Die Übertragung
von Kraftstoff in das Öl
ist nachteilig, da ein hoher Wert an Kraftstoffverdünnung zu
schwerem Motorverschleiß führen kann.
Um einen solchen durch Ölverdünnung induzierten
Verschleiß zu
vermeiden, ist es üblich,
das Intervall zwischen den Motorwartungen zu verkürzen, was
für einen
Bediener des Verbrennungsmotors unpraktisch ist und die Betriebskosten
des Fahrzeugs erhöht.
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Um
das Ölerwärmen für den Zweck
der Nachbehandlungsregeneration zu unterstützen, ist es wünschenswert,
wenn die Betriebstemperatur des Kühlmittels des Elektroantriebssystems
größer als die
normale Betriebstemperatur des Motoröls ist. Während des normalen Laufens
des Verbrennungsmotors 20 und des normalen Betriebs des
Elektroantriebssystems 60 wird das Motoröl bei Bedarf
von dem Kühler 56 gekühlt und
das Kühlmittel
des Elektroantriebs wird durch dessen Leiten durch den Kühler 61 gekühlt.
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Vor
dem Beginnen der Regeneration der Nachbehandlungsvorrichtung 50 dient
aber das Steuergerät 36 dazu,
das Strömen
des durch das Elektroantriebssystem 60 tretenden Kühlmittels
umzuschalten, so dass es durch den Wärmetauscher 70 strömt und den
Kühler 61 umgeht,
sofern die Temperatur des von dem Wärmetauscher 70 zurückkehrenden
Kühlmittels
unter einer maximalen Betriebstemperatur für das Kühlmittel liegt. Wenn die Temperatur über der
maximalen Betriebstemperatur liegt, dann wird das Umgehungsventil 63 geschlossen
und das Kühlmittel
strömt
ebenfalls durch den Kühler 61,
bevor es zu dem Elektroantriebssystem 60 zurückkehrt. Dies
maximiert die auf das Motoröl
von dem Elektroantriebssystemkühlmittel übertragene Wärme, während sichergestellt
wird, dass sich das Elektroantriebssystem 60 nicht überhitzt.
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Das
Erwärmen
des Motoröls
vor der Regeneration der Nachbehandlungsvorrichtung ist erwünscht, da
das Volumen des in das Motoröl
während
der Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 50 übertragenen
Kraftstoffs um so geringer sein wird, je höher die Motoröltemperatur
ist.
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Unter
Bezug auf 3 wird ein Verfahren zum Erwärmen von
Motoröl
mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Systeme gezeigt.
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Das
Verfahren beginnt bei Schritt 100, was der Zeitpunkt des
Startens des Verbrennungsmotors 20 ist. Der Schritt kann
als „Schlüssel ein"-Schritt bezeichnet
werden.
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Dann
rückt das
Verfahren zu Schritt 110 vor, wo ermittelt wird, ob ein
Erwärmen
des Motoröls
erforderlich ist. Das Erwärmen
des Motoröls
kann aus mehreren Gründen
erforderlich sein, aber vorrangig ist sein Erwärmen erwünscht, wenn die Temperatur des
Motoröls
niedrig ist.
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Ist
das Erwärmen
des Motoröls
nicht erforderlich, das es bereits bei seiner normalen Betriebstemperatur
liegt, durchläuft
das Verfahren eine Schleife um den Schritt 110, bis ein
Erwärmen
erforderlich ist, zu welchem Zeitpunkt das Verfahren zu Schritt 120 vorrückt.
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Bei
Schritt 120 wird ermittelt, ob die Temperatur des durch
das Elektroantriebssystem strömenden
Kühlmittels
größer als
die Temperatur des Motoröls
ist, das durch den Dieselmotor 20 umgewälzt wird. Ist die Temperatur
des Kühlmittels
nicht größer als
die Temperatur des Motoröls,
kann es nicht zum Erwärmen
des Motoröls
verwendet werden, und daher endet das Verfahren bei Schritt 160.
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Wenn
die Temperatur des Kühlmittels
größer als
die Temperatur des Motoröls
ist, dann rückt
das Verfahren zu Schritt 130 vor.
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Bei
Schritt 130 dient das Steuergerät 36 zum Ermöglichen
eines Strömens
von Kühlmittel
von dem Elektroantriebssystem 60 durch den Wärmetauscher 70,
so dass es das Motoröl
erwärmen
kann, und das Motoröl
wird vorteilhafterweise durch eine elektrische Ölpumpe ständig durch den Verbrennungsmotor 20 umgewälzt, während sich
das Hybridfahrzeug 5 im Einsatz befindet. Wenn alternativ
eine durch den Verbrennungsmotor angetriebene Ölpumpe verwendet wird, hat
das Kühlmittel,
auch wenn es durch den Wärmetauscher
umgewälzt
wird, nur eine kleine Erwärmungswirkung
auf das Motoröl,
bis der Verbrennungsmotor 20 gestartet wird und Öl durch
den Verbrennungsmotor 20 und den Wärmetauscher 70 strömt.
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Dann
wird bei Schritt 140 ermittelt, ob das Erwärmen des
Motoröls
noch erforderlich ist. Wenn sich die Temperatur des Motoröls zum Beispiel
der Temperatur des von dem Elektroantriebssystem 60 zu
dem Wärmetauscher 70 strömenden Kühlmittels nähert, dann
ist ein weiteres Erwärmen
des Motoröls durch
das Kühlmittel
von dem Elektroantriebssystem 60 nicht möglich und
das Steuergerät 36 dient
zum Stoppen des Strömens
von Kühlmittel
von dem Elektroantriebssystem 60 durch den Wärmetauscher 70, wie
durch Schritt 150 gezeigt wird. Als alternatives Beispiel
für den
Fall, da ein Erwärmen
eventuell nicht länger
erforderlich ist, ist, wenn sich die Betriebstemperatur des Motoröls ihrer
normalen Betriebstemperatur nähert,
ein Erwärmen
nicht länger
erforderlich und das Steuergerät 36 dient
zum Stoppen des Strömens
von Kühlmittel
von dem Elektroantriebssystem 60 durch den Wärmetauscher 70,
wie durch Schritt 150 gezeigt wird. Wenn weiteres Erwärmen bei Schritt 140 erforderlich
ist, kehrt das Verfahren in jedem Fall dann zu Schritt 120 zurück.
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Nach
Schritt 150 endet das Verfahren bei Schritt 160,
auch wenn es in der Praxis zu Schritt 110 zurückkehren
kann, so dass es ständig
läuft,
während
das Hybridelektrofahrzeug 5 im Einsatz ist.
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Unter
besonderem Bezug auf 2B und 4 wird dort
ein Teil eines Regenerationsverfahrens für eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung
für einen
Dieselmotor gezeigt, die das Kühlmittel
des elektrischen Systems zum Erwärmen
des Motoröls vor
Beginn der Regeneration der Nachbehandlungsvorrichtung nutzt. Der
Schritt 220 entspricht daher im Allgemeinen dem in 3 gezeigten
Schritt 130, und der Schritt 250 entspricht dem
in 3 gezeigten Schritt 150.
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Das
Verfahren beginnt bei Schritt 200, was der Zeitpunkt ist,
zu dem der Verbrennungsmotor 20 gestartet wird. Der Schritt
kann als „Schlüssel ein"-Schritt bezeichnet
werden.
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Dann
rückt das
Verfahren zu Schritt 210 vor, wo ermittelt wird, ob die
Regeneration der Nachbehandlungsvorrichtung 50 erforderlich
ist. Ist die Regeneration nicht erforderlich, durchläuft das
Verfahren eine Schleife um den Schritt 110, bis eine Regeneration
erforderlich ist, zu welchem Zeitpunkt das Verfahren zu Schritt 220 vorrückt.
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Bei
Schritt 220 wird die Temperatur des durch den Verbrennungsmotor 20 umgewälzten Öls durch
Verwenden des Wärmetauschers 70 von
seinem Normaltemperaturbereich von 90 bis 100°C auf eine erhöhte Temperatur
in dem Bereich von 120 bis 150°C
angehoben, um das Motoröl
wie vorstehend unter Bezug auf 3 beschrieben
zu erwärmen.
D. h. der in 3 gezeigte Schritt 110 ist
in diesem Fall eine Entscheidung, ob eine Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 50 erforderlich
ist. Zu beachten ist, dass die Temperatur des Motoröls vor Starten
der Regeneration angehoben wird, d. h. dass sie bei Einsetzen der
Regeneration bei einer erhöhten
Temperatur liegt.
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Bei
Schritt 230 wird mit Hilfe des Öltemperatursensors 71 ermittelt,
ob die Temperatur des Öls
einen vorbestimmten unteren Temperaturgrenzwert erreicht hat, der
in diesem Fall bei 120°C
liegt, und wenn die vorbestimmte Temperatur erreicht ist, dient das
Steuergerät 36 dazu,
entweder die Nacheinspritzung von Kraftstoff direkt zu starten oder
einer anderen Steuereinheit ein Signal zum Starten dieses Prozesses
zu senden, wie durch Schritt 230 gezeigt wird. Hat die
Temperatur nicht die vorbestimmte Temperatur erreicht, wird die
Regeneration verzögert
bis, die Motoröltemperatur
ausreichend gestiegen ist.
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Während des
Zeitraums, in dem eine Regeneration der Nachbehandlungsvorrichtung 50 erfolgt, wird
die Temperatur des Öls
bei ihrer erhöhten
Temperatur gehalten, was nicht nur die Absorption von Kraftstoff
durch das Öl
verringert, sondern auch ein Verdampfen von Kraftstoff aus einem
durch das System umgewälzten Öl oder dessen
Speichern in einem Behälter,
beispielsweise einem Sumpf, bewirkt.
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Wenn
ermittelt wird, dass die Nachbehandlungsvorrichtung regeneriert
wurde, wird wie in Schritt 240 gezeigt die Nacheinspritzung
von Kraftstoff beendet.
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Die
Temperatur des Öls
wird aber über
einen vorbestimmten Zeitraum nach Beenden der Regeneration bei dessen
erhöhtem
Wert gehalten, um weiter Kraftstoff aus dem Öl zu verdampfen. Dieser Zeitraum
kann sich von der Zeit, da die Nacheinspritzung endet, erstrecken
oder kann von dem Zeitpunkt des Beginns der Regeneration laufen,
wobei eine vorhergesagte oder erwartete Zeit für die Regeneration berücksichtigt
wird.
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Sobald
der gewünschte
Zeitraum verstrichen ist, rückt
das Verfahren von Schritt 240 zu Schritt 250 vor.
Bei Schritt 250 wird die Temperatur des Öls auf seinen
normalen Betriebsbereich gesenkt, indem in diesem Fall das Ventil 64 unter
der Steuerung des Steuergeräts 36 geschlossen
wird, so dass Kühlmittel
von dem Elektroantriebssystem 60 nicht länger durch
den Wärmetauscher 70 strömen kann.
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Dann
rückt das
Verfahren zu Schritt 260 vor, wo ermittelt wird, ob der
Verbrennungsmotor 20 noch arbeitet. Wenn der Verbrennungsmotor 20 noch
arbeitet (Schlüssel
ein = Ja), dann kehrt das Verfahren zu Schritt 210 zurück, wenn
aber ermittelt wird, dass er nicht arbeitet (Schlüssel ein
= Nein), dann endet es.
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Es
versteht sich, dass das beschriebene Verfahren nur ein Beispiel
für ein
erfindungsgemäßes Verfahren
ist und dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Schritte
oder die Reihenfolge beschränkt
ist, in der diese Schritte ausgeführt werden.
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Es
versteht sich ferner, dass verschiedene Kühlsystemanordnungen entwickelt
werden könnten, um
die Übertragung
von Wärme
von dem Kühlmittel des
elektrischen Antriebssystems zu dem Motoröl zu erleichtern, und dass
ein erfindungsgemäßes Verfahren
nicht auf die in 2A und 2B gezeigten Systeme
beschränkt
ist.
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Es
versteht sich für
den Fachmann, dass die Erfindung, auch wenn sie beispielhaft unter
Bezug auf eine oder mehrere Ausführungsformen
beschrieben wurde, nicht auf die offenbarten Ausführungsformen
beschränkt
ist bzw. dass alternative Ausführungsformen
entwickelt werden könnten,
ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.