DE102018113610B4 - Regeneration eines Partikelfilters - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters (30), der im Abgasstrang eines Verbrennungsmotors (12) eines Fahrzeugs angeordnet ist, wobei das Fahrzeug einen Antriebsstrang (10) mit dem Verbrennungsmotor (12) und einer Kupplungseinheit (18) aufweist, und die Kupplungseinheit (18) den Verbrennungsmotor (12) trennbar mit einem Getriebe (20) verbindet, umfassend die SchritteAbschalten des Verbrennungsmotors (12), undSchließen der Kupplungseinheit (18) mit einem Schlupf.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters, der im Abgasstrang eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs angeordnet ist, wobei das Fahrzeug einen Antriebsstrang mit dem Verbrennungsmotor und einer Kupplungseinheit aufweist, und die Kupplungseinheit den Verbrennungsmotor trennbar mit einem Getriebe verbindet.
- Weiterhin betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang umfassend einen Verbrennungsmotor und eine Kupplungseinheit, um den Verbrennungsmotor mit einem Getriebe zu verbinden, sowie einem Partikelfilter, der im Abgasstrang des Verbrennungsmotors angeordnet ist, und einer Steuerungseinheit zum Ansteuern des Verbrennungsmotors und der Kupplungseinheit, wobei die Steuerungseinheit ausgeführt ist, das obige Verfahren durchzuführen.
- Partikelfilter im Abgasstrom von Verbrennungsmotoren gewinnen zunehmend an Bedeutung. Dies betrifft insbesondere Fahrzeuge mit Otto-Motoren, deren Abgase inzwischen zu einem erheblichen Teil zur Feinstaubbelastung der Umwelt beitragen. Durch die Partikelfilter kann Ruß zuverlässig aus dem Abgasstrom entfernt werden. Dies gilt auch für kleinste Partikel, die den sogenannten Feinstaub bilden.
- Die aus dem Abgasstrom gefilterten Partikel setzen sich in dem Partikelfilter ab und reduzieren somit seine Wirkung. Um einen dauerhaften, effizienten Betrieb von Partikelfiltern zu gewährleisten, werden passive und aktive Regenerationsmaßnahmen durchgeführt, um eine solche Ansammlung von Partikeln in dem Partikelfilter zu beseitigen. Dabei bilden passive Regenerationsmaßnahmen solche Triebstrangzustände ab, die ohne funktionale Eingriffe der Motorsteuerung vorliegen, und die Möglichkeit für den Partikelfilter bieten, angesammeltes Ruß abzubrennen. Als aktive Regenerationsmaßnahmen werden Zustände bezeichnet, deren Hauptzweck in einem forcierten Abbrennen von Ruß in dem Partikelfilter besteht. Je nach Freiheitsgraden des Antriebsstrangs, ob konventioneller Antrieb oder hybridischer, unterscheiden sich die möglichen Antriebsstränge und sich daraus ergebende Zustände.
- Grundsätzlich können die aktiven Regenerationsmaßnahmen für den Partikelfilter in zwei Gruppen eingeteilt werden. Die erste Gruppe umfasst Maßnahmen zur Temperaturerhöhung im Partikelfilter durch Erhöhung der Abgasenthalpie. Dadurch kann eine notwendige Aktivierungsenergie für die Oxidation von Kohlenstoff, der in Form von Ruß in dem Partikelfilter vorliegt, überwunden werden. Die zweite Gruppe umfasst die Maßnahmen, um Reaktionsedukte zur Oxidation von Kohlenstoff in dem Partikelfilter in ausreichendem Maße zur Verfügung zu stellen. Kohlenstoff ist als Ruß üblicherweise ausreichend vorhanden im Partikelfilter. Bei einem stöchiometrischen Betrieb des Verbrennungsmotors befindet sich allerdings nur wenig bis kein Sauerstoff im Abgas, um den Kohlenstoff zu oxidieren. Somit wird im Partikelfilter zusätzlicher Sauerstoff benötigt, damit sich dieser regenerieren kann.
- Eine Zufuhr von Sauerstoff in den Partikelfilter wird im Stand der Technik beispielsweise dadurch realisiert, dass in unbefeuerten Schubphasen Luft und damit Sauerstoff aus der Umgebung durch den Verbrennungsmotor, d.h. durch seinen Brennraum, hindurch zum Partikelfilter gefördert wird. Bei parallelen Hybridfahrzeugen stellt eine „Verbrennungsmotorpumpe“, also ein Mitschleppen des Verbrennungsmotors mit geschlossener Kupplungseinheit in elektrischen Fahrphasen eine solche Maßnahme zur Bereitstellung von Sauerstoff im Partikelfilter dar. Dies reduziert jedoch das zur Verfügung stehende Antriebsmoment.
- In diesem Zusammenhang ist aus der
EP 0 913 564 B1 ein Verfahren zur Verminderung des Schadstoffausstoßes einer Brennkraftmaschine bekannt. Die Schadstoffemissionen in den ersten Betriebsminuten einer Brennkraftmaschine hängen auch vom vorangehenden Betrieb und Abschaltvorgang ab. Die Brennkraftmaschine und der katalytische Konverter werden vor dem Motorstillstand einer Reinigungs- bzw. Spülphase unterzogen. Bei dieser Reinigungs- bzw. Spülphase wird die Bewegung der Brennkraftmaschine vor dem Motorstillstand entweder durch Befeuerung oder durch Fremdantrieb für bestimmte Zeit weiterhin aufrechterhalten und mindestens zeitweise in mindestens einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine die Brennstoffzufuhr unterbrochen und ausschließlich Luft gefördert. Dadurch wird erreicht, dass die restlichen, in der Brennkraftmaschine angesammelten Schadstoffe dem noch auf Betriebstemperatur befindlichen Katalysator zugeführt werden und der Katalysator mit Sauerstoff angereichert wird. Beispielsweise kann man die Brennkraftmaschine auslaufen lassen, wodurch ihre Drehzahl vom Beginn des Spülvorganges bis zum Motorstillstand fortlaufend abfällt. - Zur Reduzierung des Schadstoffausstoßes geht aus der
DE 10 2017 209 081 A1 ein Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters hervor. Der Partikelfilter ist in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine aufgenommen. Die Brennkraftmaschine ist in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordnet, wobei der Antriebsstrang zusätzlich zur Brennkraftmaschine einen Elektromotor umfasst. Die Sauerstoffzufuhr zum Abbrennen von Partikel des Partikelfilters erfolgt in einem Schubbetrieb der Brennkraftmaschine, wobei deren Kraftstoffversorgung unterbunden ist und die Kupplungseinheit geschlossen ist. Dadurch wird zusätzlich Luft über die Verbrennungskraftmaschine, die in diesem Zustand als Pumpe wirkt, zum Partikelfilter zur verbesserten Verbrennung der Partikel gefördert. - Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur verbesserten Regeneration eines Partikelfilters der oben genannten Art und ein Fahrzeug zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben, die eine einfache und effiziente Abgasreinigung für den Verbrennungsmotor basierend auf einer zuverlässigen Regeneration des Partikelfilters ermöglichen.
- Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Erfindungsgemäß ist somit ein Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters, der im Abgasstrang eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs angeordnet ist, wobei das Fahrzeug einen Antriebsstrang mit dem Verbrennungsmotor und einer Kupplungseinheit aufweist, und die Kupplungseinheit den Verbrennungsmotor trennbar mit einem Getriebe verbindet, vorgesehen, umfassend die Schritte Abschalten des Verbrennungsmotors, und Schließen der Kupplungseinheit mit einem Schlupf.
- Erfindungsgemäß ist außerdem ein Fahrzeug vorgesehen mit einem Antriebsstrang umfassend einen Verbrennungsmotor und eine Kupplungseinheit, um den Verbrennungsmotor mit einem Getriebe zu verbinden, sowie einem Partikelfilter, der im Abgasstrang des Verbrennungsmotors angeordnet ist, und einer Steuerungseinheit zum Ansteuern des Verbrennungsmotors und der Kupplungseinheit, wobei die Steuerungseinheit ausgeführt ist, das obige Verfahren durchzuführen.
- Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es also, ein Auslaufen des Verbrennungsmotors nach dem Abschalten zu verlängern und dadurch eine erhöhte Luftzufuhr in den Partikelfilter zu bewirken. Dies wird erreicht, indem die Kupplungseinheit einen Zustand annimmt, in dem sie teilweise geschlossen ist und somit abhängig von dem Schlupf Drehmoment aus dem Antriebsstrang über eine Antriebswelle in den Verbrennungsmotor übertragen wird. In dem Partikelfilter wird somit in unbefeuerten Schubphasen des Verbrennungsmotors für einen verlängerten Zeitraum Luft in den Partikelfilter gefördert, damit sich dieser zuverlässig regenerieren kann. Durch die verbesserte Regeneration des Partikelfilters kann die Abgasreinigung stets zuverlässig durchgeführt werden.
- Das Auslaufen des Verbrennungsmotors betrifft einen passiven Betrieb ohne Verbrennung, in dem kinetische Energie des Motors bzw. eines fest mit dem Verbrennungsmotor verbundenen Teil des Antriebsstrangs die Zylinder bewegt. Dies wird auch als Austrudeln oder Ablegen des Verbrennungsmotors bezeichnet. Durch die Bewegung der Zylinder mit einer entsprechenden Ansteuerung von Einlass- und Auslassventilen kann Luft mit dem für die Regeneration des Partikelfilters erforderlichen Sauerstoff zu diesem gefördert werden.
- Der Verbrennungsmotor ist vorzugsweise ein Ottomotor zur Verbrennung von Kraftstoff unter Erzeugung eines Zündfunkens. Der Partikelfilter ist entsprechend vorzugsweise ein Otto-Partikelfilter. Als Partikel werden hier im Wesentlichen Rußpartikel verstanden, die auf Kohlenstoff basieren und bei der Verbrennung von Kraftstoff in dem Verbrennungsmotor gebildet werden und im Anschluss in dem Partikelfilter aus einem Abgasstrom gefiltert werden.
- Der Partikelfilter ist im Abgasstrang des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs angeordnet und wird im Normalbetrieb von Verbrennungsgasen aus dem Verbrennungsmotor durchströmt. Beim Abschalten des Verbrennungsmotors werden das Erzeugen eines Verbrennungsgemisches sowie dessen Verbrennung gestoppt. Der Verbrennungsmotor läuft ohne aktives Bremsen in einer Trudelbewegung aus.
- Der Antriebsstrang weist in einer einfachen Ausgestaltung lediglich den Verbrennungsmotor und die Kupplungseinheit auf, die mit einer Antriebswelle verbunden sind. Prinzipiell kann auch das Getriebe zu dem,Antriebsstrang hinzugerechnet werden, wobei hier lediglich der Teil bis zu dem Getriebe betrachtet wird. Der Antriebsstrang kann zusätzlich weitere Komponenten umfassen, beispielsweise Schwingungsdämpfer, weitere Kupplungen sowie ein Anfahrelement. Weitere Details zum Antriebsstrang sind untenstehend angegeben. Zusätzlich greift eine Starteinrichtung an dem Antriebsstrang oder unmittelbar an dem Verbrennungsmotor an, um den Verbrennungsmotor starten zu können.
- Die Kupplungseinheit ist ausgeführt, den Verbrennungsmotor mit dem Getriebe je nach Betätigung zu verbinden oder zu trennen. Ein Trennen der Kupplungseinheit bedeutet eine Unterbrechung der Kraftübertragung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe. Dabei ist die Kupplungseinheit so ausgeführt, dass sie den Verbrennungsmotor mit einem Schlupf mit dem Getriebe verbinden kann, so dass nur eine teilweise Kraftübertragung erfolgt: Die Kupplungseinheit kann dabei einen festen Betriebsmodus mit einem vorgegebenen Schlupf aufweisen, oder übergangslos den Schlupf einstellen. Als Kupplungseinheit sind prinzipiell beliebige Arten von Kupplungen möglich, beispielsweise eine reibschlüssige Trennkupplung, wie sie bei hybriden Fahrzeugen verbreitet ist, eine Getriebekupplung, wie sie bei hybriden und konventionell angetriebenen Fahrzeugen verbreitet ist, oder auch eine Viskosekupplung.
- In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren einen zusätzlichen Schritt zum Ansteuern des Verbrennungsmotors, um vor dem Abschalten des Verbrennungsmotors eine Temperaturerhöhung im Partikelfilter durchzuführen. Die Regeneration in dem Partikelfilter erfordert neben Sauerstoff aus der durch den Verbrennungsmotor zugeführten Luft zusätzlich thermische Energie, die durch Erhitzen des Partikelfilters bereitgestellt wird. Der Partikelfilter wird im Betrieb durch Abgase des Verbrennungsmotors erhitzt. Insbesondere nach einem Start des Verbrennungsmotors kann die Temperatur des Partikelfilters jedoch zu gering zur Regeneration sein. Daher kann der Verbrennungsmotor entsprechend angesteuert werden, um gezielt die Verbrennung anzupassen, so dass eine Temperaturerhöhung im Partikelfilter erfolgt. Beispielsweise kann eine Ansteuerung mit lambda-split, einen fetten Betrieb des Verbrennungsmotors, oder andere Maßnahmen die gewünschte Temperaturerhöhung bewirken. Im Ergebnis kann der über die Luft durch den Verbrennungsmotor in den Partikelfilter geleitete Sauerstoff effizient zur Regeneration des Partikelfilters verwendet werden.
- In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren einen zusätzlichen Schritt zum Überprüfen einer Temperatur des Partikelfilters vor dem Abschalten des Verbrennungsmotors, wobei der Schritt des Schließens der Kupplungseinheit mit einem Schlupf abhängig von der Temperatur des Partikelfilters erfolgt. Die Regeneration in dem Partikelfilter erfordert neben Sauerstoff aus der durch den Verbrennungsmotor zugeführten Luft zusätzlich thermische Energie, die durch Erhitzen des Partikelfilters bereitgestellt wird. Der Partikelfilter wird im Betrieb durch Abgase des Verbrennungsmotors erhitzt. Insbesondere nach einem Start des Verbrennungsmotors kann die Temperatur des Partikelfilters jedoch nicht ausreichend zur Regeneration sein. In dem Fall kann entweder eine geringere Belüftung durch einen größeren Schlupf, also eine geringere Übertragung von Drehmoment auf den Verbrennungsmotor, durchgeführt werden, oder es wird keine Regeneration durchgeführt, d.h. die Kupplungseinheit wird vollständig geöffnet.
- In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Schritt zum Schließen der Kupplungseinheit mit einem Schlupf ein Schließen der Kupplungseinheit zur Übertragung von 10% bis 90% eines Drehmoments des Antriebsstrangs auf den Verbrennungsmotor, vorzugsweise zur Übertragung von 15% bis 40% des Drehmoments des Antriebsstrangs auf den Verbrennungsmotor, besonders bevorzugt zur Übertragung von 20% bis 30% des Drehmoments des Antriebsstrangs auf den Verbrennungsmotor. Durch den entsprechenden Schlupf kann die Belüftung des Partikelfilters bedarfsgerecht durchgeführt werden. Je mehr des Drehmoments des Antriebsstrangs auf den Verbrennungsmotor übertragen wird, desto länger wird der Verbrennungsmotor auslaufen und dem Partikelfilter Luft zuführen. Bei einer zu intensiven Belüftung des Partikelfilters würde zu viel Energie zur Belüftung des Partikelfilters aufgewendet, so dass das übertragene Moment begrenzt werden muss.
- In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren einen Schritt zur Tastpunktadaption der Kupplungseinheit. Wenn das von der Kupplungseinheit übertragene Drehmoment direkt von der Position eines die Kupplungseinheit betätigenden Kupplungsaktors, insbesondere eines hydrostatischen Kupplungsaktors, abhängig ist, muss zur Abschätzung des übertragenen Kupplungsmomentes einerseits die Lage des Kupplungsaktors relativ zum möglichen Verfahrweg der Kupplungseinheit bekannt sein, andererseits muss eine Kupplungskennlinie eines Kupplungsmoments in Abhängigkeit der Aktorposition auf den Aktorweg referenziert werden. Der Tastpunkt stellt dabei eine Stützstelle der Kupplungskennlinie dar. Der Tastpunkt kann für den Betrieb einmalig ermittelt werden und während des Betriebes an das veränderte Kupplungsverhalten, , welches aufgrund von verschiedenen Einflussfaktoren, wie Verschleiß, Nachstellung der Kupplungseinheit und Temperatur sowie Alterungsprozesse nicht konstant ist, angepasst werden. So kann beispielsweise eine fehlerhafte Tastpunktermittlung korrigiert werden, wenn eine Momentenänderung des Kupplungsmoments auf einen Fehler überwacht und bei Feststellung eines fehlerbehafteten, überwachten Kupplungsmomentes eine Startposition der Tastpunktadaption dynamisch auf einen kleineren Wert abgesenkt.
- In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren einen Schritt zum Überwachen einer Motordrehzahl und Öffnen der Kupplungseinheit beim Erreichen einer Leerlaufdrehzahl oder eines Stillstands des Verbrennungsmotors. Das Schließen der Kupplungseinheit mit einem Schlupf erfolgt also bis zum Erreichen der Leerlaufdrehzahl oder des Stillstands. Durch den Schlupf wird das Erreichen der Leerlaufdrehzahl oder des Stillstands gegenüber einer getrennten Kupplungseinheit verzögert und erfolgt jeweils über eine verlängerte Zeitdauer. Abhängig von einer konkreten Anwendung und einer Konstruktion des Antriebsstrangs des Fahrzeugs kann somit eine möglichst langandauernde Belüftung des Partikelfilters erfolgen.
- In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Fahrzeug eine Messvorrichtung zum Messen einer Temperatur des Partikelfilters auf, wobei die Messvorrichtung mit der Steuerungseinheit verbunden ist, um die Temperatur an die Steuerungseinheit zu übertragen. Die Regeneration in dem Partikelfilter erfordert neben Sauerstoff aus der durch den Verbrennungsmotor zugeführten Luft zusätzlich thermische Energie, die durch Erhitzen des Partikelfilters bereitgestellt wird. Der Partikelfilter wird im Betrieb durch Abgase des Verbrennungsmotors erhitzt. Insbesondere nach einem Start des Verbrennungsmotors kann die Temperatur des Partikelfilters jedoch nicht ausreichend zur Regeneration sein. Durch die Messvorrichtung kann sichergestellt werden, dass die Regeneration nur durchgeführt wird, wenn der Partikelfilter eine ausreichende Temperatur aufweist. Auch können Maßnahmen zur aktiven Erhöhung der Temperatur des Partikelfilters vor dem Abschalten des Verbrennungsmotors durchgeführt werden, damit der Partikelfilter während der Regeneration eine geeignete Temperatur aufweist.
- In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Antriebsstrang zusätzlich einen Elektromotor auf, der zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe angeordnet ist, und die Kupplungseinheit ist zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor angeordnet. Dies ist beispielsweise bei einem Fahrzeug mit einem sogenannten Hybridantrieb der Fall. Der Elektromotor kann beispielsweise auf eine mit dem Verbrennungsmotor gemeinsame Antribswelle wirken. Es kann eine zusätzliche Kupplungsvorrichtung zwischen dem Elektromotor und dem Getriebe angeordnet sein.
- In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Antriebsstrang zusätzlich eine Start-Stop-on-the-move-Vorrichtung aufweist, die zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe angeordnet ist, und die Kupplungseinheit ist zwischen dem Verbrennungsmotor und der Start-Stop-on-the-move-Vorrichtung angeordnet. Die Start-Stop-on-the-move-Vorrichtung ermöglicht ein einfaches Abschalten und nachfolgendes Starten des Verbrennungsmotors. Die Start-Stop-on-the-move-Vorrichtung kann beispielsweise ein mechanisches Schwungrad umfassen, dass über die Kupplungseinheit mit dem Verbrennungsmotor verbindbar ist, um den Verbrennungsmotor zu starten. Die Start-Stop-on-the-move-Vorrichtung ermöglicht ein vollständiges Ablegen des Verbrennungsmotors bis zu einem Stillstand.
- Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
- Es zeigen:
-
1 : eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs mit einem Verbrennungsmotor, einem Elektromotor und einer dazwischen angeordneten Kupplungseinheit gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform zusammen mit einem Partikelfilter des Verbrennungsmotors und einer Steuerungseinheit zur Ansteuerung des Verbrennungsmotors, -
2 ein Ablaufdiagramm zur Durchführung eines Verfahrens zur Regeneration des Partikelfilters, -
3 : verschiedene Drehzahlverläufe des Verbrennungsmotors aus1 , und -
4 : verschiedene Momentenverläufe der Kupplungseinheit aus1 in Übereinstimmung mit den Drehzahlverläufen des Verbrennungsmotors gemäß2 . - Die
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang10 gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform. Der Antriebsstrang10 ist ein Antriebsstrang10 eines Fahrzeugs zum Antrieb von einer oder mehreren Achsen. - Der Antriebsstrang
10 umfasst einen Verbrennungsmotor12 und einen Elektromotor14 , die angeordnet sind, um Kraft auf eine Antriebswelle16 zu übertragen. Der Verbrennungsmotor12 ist hier ein Ottomotor zur Verbrennung von Kraftstoff nach Erzeugung eines Zündfunkens. - Zwischen dem Verbrennungsmotor
12 und dem Elektromotor14 ist eine Kupplungseinheit18 angeordnet. Die Kraft der Antriebswelle16 wird über ein Getriebe20 umgesetzt und verteilt. - Die Kupplungseinheit
18 ist ausgeführt, den Verbrennungsmotor12 mit dem Elektromotor14 und dem Getriebe20 je nach Betätigung zu verbinden oder zu trennen, wobei ein Trennen der Kupplungseinheit18 eine Unterbrechung der Kraftübertragung bedeutet. Die Kupplungseinheit18 ist so ausgeführt, dass die Kraftübertragung mit einem Schlupf erfolgen kann, so dass nur eine teilweise Kraftübertragung erfolgt. Die Kupplungseinheit18 ist hier beispielhaft als reibschlüssige Trennkupplung als Getriebekupplung oder als Viskosekupplung ausgeführt. - Der Antriebsstrang
10 umfasst zusätzlich einen Schwingungsdämpfer22 und ein Anfahrelement24 , die auf der Antriebswelle16 angeordnet sind. Der Schwingungsdämpfer22 ist zwischen dem Verbrennungsmotor12 und der Kupplungseinheit18 angeordnet, während das Anfahrelement24 zwischen dem Elektromotor14 und dem Getriebe20 positioniert ist. - Das Anfahrelement
24 ist ein Bauteil, das in mechanischen Antrieben zwischen dem Motor bzw. den Motoren und dem Getriebe20 im Momentenfluss sitzt. Das Anfahrelement erlaubt24 die Übertragung von Drehmoment bei unterschiedlichen Drehzahlen. Das Anfahrelement24 kann als klassische Scheibenkupplung ausgeführt sein. - Zusätzlich sind in
1 zwei Starteinrichtungen26 ,28 gezeigt, von denen eine erste Starteinrichtung26 unmittelbar auf den Verbrennungsmotor12 einwirkt, und eine zweite Starteinrichtung28 auf den Schwingungsdämpfer22 einwirkt. - Dem Verbrennungsmotor
12 ist ein in1 dargestellter Partikelfilter 36 nachgeschaltet. Der Partikelfilter30 ist in einem Abgasstrang des Verbrennungsmotors12 angeordnet. Der Partikelfilter30 ist ein Otto-Partikelfilter. Als Partikel werden hier im Wesentlichen Rußpartikel verstanden, die auf Kohlenstoff basieren und bei der Verbrennung von Kraftstoff in dem Verbrennungsmotor12 gebildet werden und im Anschluss in dem Partikelfilter30 aus einem Abgasstrom gefiltert werden. - Der Partikelfilter
30 wird im Normalbetrieb des Verbrennungsmotors12 von Verbrennungsgasen durchströmt. Beim Abschalten des Verbrennungsmotors12 werden das Erzeugen eines Verbrennungsgemisches in dem Verbrennungsmotor12 sowie dessen Verbrennung gestoppt. Der Verbrennungsmotor12 läuft ohne aktives Bremsen in einer Trudelbewegung aus. Das Auslaufen des Verbrennungsmotors12 betrifft also einen passiven Betrieb ohne Verbrennung, in dem kinetische Energie des Verbrennungsmotors12 bzw. des fest mit dem Verbrennungsmotor12 verbundenen Teils des Antriebsstrangs10 dessen Zylinder bewegt. -
1 zeigt weiterhin eine Messvorrichtung32 zum Messen einer Temperatur des Partikelfilters30 , die hier als Temperatursensor ausgeführt ist. Die Messvorrichtung32 ist mit einer Steuerungseinheit34 verbunden, um die gemessene Temperatur des Partikelfilters30 an diese zu übertragen. Die Steuerungseinheit34 steuert hier den Verbrennungsmotor12 wie auch die Kupplungseinheit18 . Darüber hinaus kann die Steuerungseinheit34 auch das Getriebe20 bzw. das Anfahrelement24 steuern. - Nachfolgend wir unter Bezug auf
2 ein Verfahren zur Regeneration des Partikelfilters30 beschrieben. Einzelne Verfahrensschritte können dabei in unterschiedlichen Abfolgen durchgeführt werden, wie sich aus der nachfolgenden Beschreibung ergibt. - Das Verfahren beginnt in Schritt S100 mit einem Überprüfen der Temperatur des Partikelfilters
30 . Die Temperatur wird mit der Messvorrichtung32 bestimmt und an die Steuerungseinheit34 übertragen. - In Schritt S110 wird der Verbrennungsmotor
12 angesteuert, um eine Temperaturerhöhung im Partikelfilter30 durchzuführen. Die Steuerungseinheit34 hat einen Befehl zum Abschalten des Verbrennungsmotors12 erhalten oder selber ermittelt, dass der Verbrennungsmotor12 abgeschaltet werden soll. Abhängig von der in Schritt S100 ermittelten Temperatur des Partikelfilters30 ermittelt die Steuerungseinheit34 , ob die Abgase des Verbrennungsmotors12 im vorhergehenden Betrieb den Partikelfilter30 ausreichend erhitzt haben, um in dem Partikelfilter30 eine Regeneration durchzuführen. - Andernfalls wird der Verbrennungsmotor
12 angesteuert, beispielsweise mit lambda-split, einen fetten Betrieb des Verbrennungsmotors12 , oder andere Maßnahmen, um die Verbrennung anzupassen und die Temperatur in dem Partikelfilter30 zu erhöhen. - In Schritt S120 wird der Verbrennungsmotor
12 zu einem Zeitpunkt t0 abgeschaltet. Es wird kein Gemisch in den Zylindern des Verbrennungsmotors12 bereitgestellt, und eine Erzeugung von Zündfunken wird gestoppt. Beim Drehen der Antriebswelle16 wird von dem Verbrennungsmotor12 Luft zu dem Partikelfilter30 gefördert. Es beginnt ein Austrudeln des Verbrennungsmotors12 . - In Schritt S130 wird die Kupplungseinheit
18 mit einem Schlupf geschlossen. Auch das teilweise Schließen der Kupplungseinheit erfolgt zum Zeitpunkt t0. Vorliegend erfolgt durch den Schlupf eine Übertragung von etwa 20% bis 30% des Drehmoments des Antriebsstrangs10 auf den Verbrennungsmotor12 . Anstatt die Kupplungseinheit18 vollständig zu öffnen, um kinetische Energie des Fahrzeugs nicht an den Verbrennungsmotor12 zu übertragen, erfolgt eine teilweise Einkopplung des Verbrennungsmotors12 . - Entsprechendes ist in
3 dargestellt im Vergleich mit einem Austrudeln des Verbrennungsmotors12 ohne Schlupf, d.h. mit geöffneter Kupplungseinheit18 . Ein sich ergebender erster Drehzahlverlauf40 entspricht einem Austrudeln des Verbrennungsmotors12 mir vollständig geöffneter Kupplungseinheit18 , wenn beispielsweise die Temperatur des Partikelfilters30 zu niedrig zur Regeneration ist. Die Drehzahl fällt ab dem Zeitpunkt to relativ schnell ab verglichen mit einem zweiten und dritten Drehzahlverlauf42 ,44 , bei denen jeweils die Kupplungseinheit18 mit Schlupf geschlossen ist. Die entsprechende Betätigung der Kupplungseinheit18 ergibt sich aus4 . Eine erste Kupplungsbetätigungskurve50 zeigt, dass die Kupplungseinheit18 in Übereinstimmung mit dem ersten Drehzahlverlauf40 vor dem Zeitpunkt to vollständig geschlossen und danach vollständig geöffnet ist. In Übereinstimmung mit dem zweiten und dritten Drehzahlverlauf42 ,44 ist die Kupplungseinheit18 vor dem Zeitpunkt to vollständig geschlossen und danach mit Schlupf geschlossen. Dies ist in einer zweiten und dritten Kupplungsbetätigungskurve52 ,54 in4 gezeigt. - Während des Austrudelns des Verbrennungsmotors
12 wird durch die Zylinder Luft in den Partikelfilter30 gefördert, wodurch dieser regeneriert wird. Dabei wird durch ein Einstellen des Schlupfes und abhängig von der Temperatur des Partikelfilters30 die Belüftung des Partikelfilters30 bedarfsgerecht durchgeführt. Je mehr des Drehmoments des Antriebsstrangs10 auf den Verbrennungsmotor12 übertragen wird, desto länger wird der Verbrennungsmotor12 auslaufen und dem Partikelfilter30 Luft zuführen. - Schritt S140 betrifft ein Überwachen der Motordrehzahl und ein Öffnen der Kupplungseinheit
18 beim Erreichen einer Leerlaufdrehzahl oder eines Stillstands des Verbrennungsmotors12 . Dies unterscheidet den zweiten und dritten Drehzahlverlauf42 ,44 . Der zweite Drehzahlverlauf42 zeigt ein Austrudeln des Verbrennungsmotors12 bis zum Stillstand, während der dritte Drehzahlverlauf42 zeigt, dass beim Erreichen einer Leerlaufdrehzahl zu einem Zeitpunkt t1 des Verbrennungsmotors12 die Kupplungseinheit18 vollständig geöffnet wird, wie die entsprechenden Verläufe der zweiten und dritten Kupplungsbetätigungskurve52 ,54 zeigen. - Bezugszeichenliste
-
- Antriebsstrang
- 10
- Verbrennungsmotor
- 12
- Elektromotor
- 14
- Antriebswelle
- 16 18
- Getriebe
- 20
- Schwingungsdämpfer
- 22
- Anfahrelement
- 24
- erste Starteinrichtung
- 26
- zweite Starteinrichtung
- 28
- Partikelfilter
- 30
- Temperatursensor
- 32
- Steuerungseinheit
- 34
- erster Drehzahlverlauf
- 40
- zweiter Drehzahlverlauf
- 42
- dritter Drehzahlverlauf
- 44
- erste Kupplungsbetätigungskurve
- 50
- zweite Kupplungsbetätigungskurve
- 52
- dritte Kupplungsbetätigungskurve
- 54
Claims (10)
- Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters (30), der im Abgasstrang eines Verbrennungsmotors (12) eines Fahrzeugs angeordnet ist, wobei das Fahrzeug einen Antriebsstrang (10) mit dem Verbrennungsmotor (12) und einer Kupplungseinheit (18) aufweist, und die Kupplungseinheit (18) den Verbrennungsmotor (12) trennbar mit einem Getriebe (20) verbindet, umfassend die Schritte Abschalten des Verbrennungsmotors (12), und Schließen der Kupplungseinheit (18) mit einem Schlupf.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen zusätzlichen Schritt zum Ansteuern des Verbrennungsmotors (12) umfasst, um vor dem Abschalten des Verbrennungsmotors (12) eine Temperaturerhöhung im Partikelfilter (30) durchzuführen. - Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen zusätzlichen Schritt zum Überprüfen einer Temperatur des Partikelfilters (30) vor dem Abschalten des Verbrennungsmotors (12) umfasst, wobei der Schritt des Schließens der Kupplungseinheit (18) mit einem Schlupf abhängig von der Temperatur des Partikelfilters (30) erfolgt. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Schließen der Kupplungseinheit (18) mit einem Schlupf ein Schließen der Kupplungseinheit (18) zur Übertragung von 10% bis 90% eines Drehmoments des Antriebsstrangs auf den Verbrennungsmotor (12), vorzugsweise zur Übertragung von 15% bis 40% des Drehmoments des Antriebsstrangs auf den Verbrennungsmotor, besonders bevorzugt zur Übertragung von 20% bis 30% des Drehmoments des Antriebsstrangs auf den Verbrennungsmotor umfasst.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Schritt zur Tastpunktadaption der Kupplungseinheit (18) umfasst.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Schritt zum Überwachen einer Motordrehzahl und Öffnen der Kupplungseinheit (18) beim Erreichen einer Leerlaufdrehzahl oder einem Stillstand des Verbrennungsmotors (12) umfasst.
- Fahrzeug mit einem Antriebsstrang (10) umfassend einen Verbrennungsmotor (12) und eine Kupplungseinheit (18), um den Verbrennungsmotor (12) mit einem Getriebe (20) zu verbinden, sowie einem Partikelfilter (30), der im Abgasstrang des Verbrennungsmotors (12) angeordnet ist, und einer Steuerungseinheit (34) zum Ansteuern des Verbrennungsmotors (12) und der Kupplungseinheit (18), wobei die Steuerungseinheit (34) ausgeführt ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
- Fahrzeug nach
Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug eine Messvorrichtung zum Messen einer Temperatur des Partikelfilters (30) aufweist, wobei die Messvorrichtung (32) mit der Steuerungseinheit (34) verbunden ist, um die Temperatur an die Steuerungseinheit (34) zu übertragen. - Fahrzeug nach einem der
Ansprüche 7 oder8 , dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (10) zusätzlich einen Elektromotor (14) aufweist, der zwischen dem Verbrennungsmotor (12) und dem Getriebe (20) angeordnet ist, und die Kupplungseinheit (18) zwischen dem Verbrennungsmotor (12) und dem Elektromotor (14) angeordnet ist. - Fahrzeug nach einem der
Ansprüche 7 bis9 , dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (10) zusätzlich eine Start-Stop-on-the-move-Vorrichtung aufweist, die zwischen dem Verbrennungsmotor (12) und dem Getriebe (20) angeordnet ist, und die Kupplungseinheit (18) zwischen dem Verbrennungsmotor (12) und der Start-Stop-on-the-move-Vorrichtung angeordnet ist.
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