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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug zur Ausführung des Betriebsverfahrens.
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Im Stand der Technik ist beispielsweise aus der
DE 10 2013 111 110 A1 bekannt, dass Motoren mit Abgasrückführungssystemen konfiguriert werden können, um zumindest einen Teil des Abgases von einer Motorauslasspassage zu einer Motoransaugpassage umzuleiten. Mittels Abgasrückführung (AGR) können Motorpumparbeiten sowie NOx-Emissionen reduziert werden. So bedingt die Abgasrückführung bei Drosselarbeitsbedingungen, dass die Drossel für die gleiche Motorlast in einem größeren Ausmaß geöffnet wird. Durch Reduzieren der Drosselung des Motors können Pumpverluste reduziert werden, wodurch die Kraftstoffeffizienz verbessert wird. Ferner kann mit der Abgasrückführung die Verbrennungstemperatur reduziert werden, was eine während der Verbrennung generierte NOx-Menge reduziert.
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Die
DE 10 2011 101 079 A1 zeigt ein Verfahren zur Regeneration von NOx-Speicherkatalysatoren von Dieselmotoren mit Niederdruck-AGR. Insbesondere bezieht sich die
DE 10 2011 101 079 A1 auf die Regeneration von Stickoxid-Speicherkatalysatoren während besonderer Fahrsituationen des Fahrzeugs.
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Aus der
DE 10 2008 048 854 A1 ist eine Regelungsstrategie für ein Katalysatorkonzept zur Abgasnachbehandlung mit mehreren Stickoxid-Speicherkatalysatoren bekannt. Das Katalysatorkonzept offenbart, dass im Abgasstrang eines Fahrzeugs mindestens zwei Stickoxid-Speicherkatalysatoren eingesetzt werden. Das erste ggf. motornahe Aggregat wird gefolgt von einem oder mehreren, ggf. im Unterboden des Fahrzeugs befindlichen Stickoxid-Speicherkatalysatoren. Abhängig von der Überschreitung von Stickoxid-Schwellenwerten hinter den Stickoxid-Speicherkatalysatoren werden diese dann regeneriert.
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Die
DE 10 2010 063 872 A1 offenbart Verfahren und Systeme zum Betreiben eines turbogeladenen Motors, der einen vor einer Turboladerturbine positionierten Partikelfilter, einen hinter der Turbine positionierten Katalysator und eine zwischen einem Motorauspuff und einem Motoreinlass gekoppelte AGR-Passage enthält. So umfasst das Verfahren das Umlenken von Abgas von einem Punkt hinter dem Filter zum Motoreinlass über die AGR-Passage und das Justieren einer Menge von umgelenktem Abgas auf der Basis von Filterarbeitsbedingungen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Parameter für zumindest eine Abgasnachbehandlungseinrichtung einfacher beeinflussen und die Abgasnachbehandlungseinrichtung damit besser steuern zu können.
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Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Betriebsverfahren nach Anspruch 1 sowie einem Kraftfahrzeug nach Anspruch 6. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren für ein Kraftfahrzeug mit einem Motor, einem Zuluftstrang, einem Abgasstrang, einem in dem Abgasstrang angeordneten Stickoxidadsorber, einem Injektor, der ausgebildet ist, Kraftstoff in eine Brennkammer des Motors oder in den Abgasstrang einzubringen, und einem Abgasrückführungsstrang, der ausgebildet ist, Abgas aus dem Abgasstrang von einer stromabwärts der zweiten Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordneten Abgasentnahmestelle an eine in dem Zuluftstrang angeordnete Abgaseinleitstelle zu leiten, wird, wenn in einer Stickoxidadsorberprüfung durch Abgleichen zumindest eines Stickoxidadsorber-Istwerts mit einem Stickoxidadsorber-Sollwert ein Bedarf einer Maßnahme festgestellt wird, in einer Maßnahmendurchführung die Maßnahme durchgeführt. Die Maßnahme umfasst, dem Motor während eines Schubbetriebs des Kraftfahrzeugs Ladungsgas, das zurückgeführtes Abgas aufweist, zuzuführen und gleichzeitig Kraftstoff in den Motor oder in den Abgasstrang einzubringen und dadurch den Stickoxidadsorber mit fettem Abgas zu durchspülen. Insbesondere wird dem Motor während des Schubbetriebs Ladungsgas, das komplett aus zurückgeführtem Abgas gebildet ist, zugeführt. Dabei wird in der Stickoxidadsorberprüfung eine Stickoxidadsorbertemperatur betrachtet und es wird das zurückgeführte Abgas gekühlt, wenn der Stickoxidadsorber-Istwert für die Stickoxidadsorbertemperatur größer ist als der Stickoxidadsorber-Sollwert für die Stickoxidadsorbertemperatur.
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Mit der Durchspülung des Stickoxidadsorbers mit zurückgeführtem Abgas, wird eine Abkühlung des Stickoxidadsorbers zumindest verringert. Der Stickoxidadsorber wird damit zumindest zeitweise in einem bestimmten Temperaturbereich gehalten.
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Der Stickoxidadsorber und gegebenenfalls weitere Abgasnachbehandlungseinrichtungen werden innerhalb von vordefinierten Parametern gehalten oder in diese gebracht, in denen die Abgasnachbehandlungseinrichtungen optimal funktionieren. Dadurch können die Abgasnachbehandlungseinrichtungen kleiner dimensioniert und damit kostengünstiger sein als in herkömmlichen Systemen.
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Mit dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren ist vorteilhaft eine Möglichkeit geschaffen, die Betriebsbedingungen des Stickoxidadsorbers und gegebenenfalls weiterer Abgasnachbehandlungseinrichtungen zu beeinflussen. Die gewünschte Beeinflussung ergibt sich dabei entweder direkt während des Betriebsverfahrens oder auch unmittelbar nachdem das Kraftfahrzeug aus dem Schubbetrieb in einen Fahrbetrieb zurückgekehrt ist.
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Mit der Einbringung des Kraftstoffs während der Maßnahme wird die Abgaszusammensetzung beeinflusst. Ein fetteres Abgas, das unverbrannte Kohlenwasserstoffe aufweist, kann erzeugt werden. Der Kraftstoff kann dabei insbesondere in einer Nacheinspritzung in die Brennkammer des Motors oder in den Abgasstrang stromaufwärts des Stickoxidadsorbers eingebracht werden.
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Mit der Überprüfung der Stickoxidadsorbertemperatur wird vorteilhaft festgestellt, ob der Stickoxidadsorber eine Temperatur aufweist, die geeignet ist die adsorbierten Stickoxide zu desorbieren oder zu konvertieren, je nach Ausgestaltung des Stickoxidadsorbers.
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Durch Kühlen des zurückgeführten Abgases kann die Temperatur des Stickoxidadsorbers unterhalb einer oberen Schwelle gehalten werden, auch trotz Kraftstoffinjektion. Die Temperaturen des Stickoxidadsorbers und gegebenenfalls weiterer Abgasnachbehandlungs-einrichtungen können somit vorteilhaft nach oben begrenzt werden. Mit dem Kühlen des zurückgeführten Abgases, was stromaufwärts eines im Zuluftstrang angeordneten Verdichters geschieht, wird der Verdichter davor bewahrt durch zu heißes zurückgeführtes Abgas Schaden zu nehmen.
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Ist der Stickoxidadsorber-Istwert für die Stickoxidadsorbertemperatur kleiner als der Stickoxidadsorber-Sollwert kann der Massenstrom des zurückgeführten Abgases beziehungsweise das Ladungsgas auch an den Kühlern vorbeigeleitet werden.
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Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren wird insbesondere nach einem Kaltstart ausgeführt, um eine Anspringtemperatur des Stickoxidadsorbers und/oder weiterer Abgasnachbehandlungseinrichtungen zu erreichen
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In einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens wird die Maßnahme unter der Voraussetzung durchgeführt, dass in einer Kraftfahrzeugprüfung durch Abgleichen eines Kraftfahrzeug-Istwerts mit einem Kraftfahrzeug-Sollwert eine Fähigkeit des Kraftfahrzeugs, die Maßnahme auszuführen, festgestellt wird. Insbesondere wird in der Kraftfahrzeugprüfung eine Kraftfahrzeuggeschwindigkeit oder eine Motordrehzahl oder eine Kraftfahrzeuglast oder eine Kraftstoffeinspritzmenge oder eine Bremspedalposition oder eine Fahrpedalposition oder eine Navigationsinformation oder eine Verkehrsinformation oder eine Geschwindigkeitsregelanlageinformation betrachtet. Es können auch mehrere der aufgezählten Daten in Kombination oder nacheinander betrachtet werden.
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Damit wird der aktuelle Zustand des Kraftfahrzeugs mit berücksichtigt und es kann ermittelt werden, ob aus dem aktuellen Zustand des Kraftfahrzeugs eine Herbeiführung der gewünschten Konditionen möglich oder wahrscheinlich ist.
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So wird in der Kraftfahrzeugprüfung insbesondere die Fähigkeit des Kraftfahrzeugs, die Maßnahme auszuführen, in Abhängigkeit von einer Erfolgswahrscheinlichkeit festgestellt, die aus einem Abgleich mit einem erfassten Fahrprofil ermittelt wird.
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Dadurch lässt sich vorhersagen, ob die für eine Regeneration oder Konvertierung benötigte Zeit vermutlich vorhanden sein wird, bevor das Kraftfahrzeug in einen für die Durchspülung ungünstigen Zustand gerät.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist geeignet, das erfindungsgemäße Betriebsverfahren durchzuführen. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst dazu einen Motor, einen Zuluftstrang, einen Abgasstrang, einen in dem Abgasstrang angeordneten Stickoxidadsorber, einen Injektor, der ausgebildet ist, Kraftstoff in eine Brennkammer des Motors oder in den Abgasstrang einzubringen, und einen Abgasrückführungsstrang. Der Abgasrückführungsstrang ist ausgebildet, Abgas aus dem Abgasstrang von einer stromabwärts des Stickoxidadsorbers angeordneten Abgasentnahmestelle an eine in dem Zuluftstrang angeordnete Abgaseinleitstelle zu leiten. Zudem weist das Kraftfahrzeug zumindest ein Ventil eine Stickoxidadsorberwerterfassungseinheit, eine Kraftfahrzeugwerterfassungseinheit sowie eine Steuereinheit auf, die ausgebildet ist, einen Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs zu erkennen und das zumindest eine Ventil während des Schubbetriebs in der Weise zu stellen, dass dem Motor Ladungsgas, das zurückgeführtes Abgas aufweist, zuführbar ist, und gleichzeitig den Injektor zu betätigen.
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Damit ist vorteilhaft ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, mit welchem es ermöglicht ist, eine Abgasrückführung während eines Schubbetriebs des Kraftfahrzeugs vorzunehmen und dadurch Einfluss auf die Betriebsparameter des Stickoxidadsorbers und gegebenenfalls weiterer Abgasnachbehandlungseinrichtungen zu nehmen.
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Mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ist es ermöglicht, die Abgasrückführung mit einer Einspritzung von Kraftstoff zu kombinieren und Einfluss auf die Zusammensetzung des Abgasstroms auch während eines Schubbetriebs des Kraftfahrzeugs zu nehmen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs weist das Kraftfahrzeug einen im Abgasrückführungsstrang angeordneten Abgaskühler und einen Abgaskühlerbypass, der ausgebildet ist, zurückgeführtes Abgas um den Abgaskühler herum zu leiten, auf.
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Mit dem Abgaskühler ist es ermöglicht, die Temperatur des zurückgeführten Abgases nach oben zu begrenzen.
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Mit dem Abgaskühlerbypass ist es ermöglicht, das zurückgeführte Abgas um den Abgaskühler herum zu leiten und das zurückgeführte Abgas vom Einfluss des Abgaskühlers bei Bedarf auszunehmen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs weist das Kraftfahrzeug einen im Zuluftstrang stromabwärts der Abgaseinleitstelle angeordneten Ladeluftkühler und einen Ladeluftkühlerbypass, der ausgebildet ist, Ladungsgas um den Ladeluftkühler herum zu leiten, auf.
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Mit dem Ladeluftkühler ist es ermöglicht, die Temperatur des Ladungsgases nach oben zu begrenzen.
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Mit dem Ladeluftkühlerbypass ist es ermöglicht, das Ladungsgas um den Ladeluftkühler herum zu leiten und das Ladungsgas vom Einfluss des Ladeluftkühlers auszunehmen.
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Das Kraftfahrzeug kann zusätzlich einen Harnstofflösungsinjektor zur Einbringung von Harnstofflösung in den Abgasstrang aufweisen.
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Damit ist es ermöglicht, zusätzlich eine Selektive Katalytische Reduktion in der zweiten Abgasnachbehandlungseinrichtung zu unterstützen.
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Ausgestaltungs- und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen schematisch:
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1 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug in einer ersten beispielhaften Ausgestaltung;
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2 das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug in Ausübung eines erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens in einer ersten beispielhaften Ausführung;
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3 das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug in Ausübung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens in einer zweiten beispielhaften Ausführung;
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4 das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug in einer zweiten beispielhaften Ausgestaltung in Ausübung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens in einer dritten beispielhaften Ausführung; und
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5 das erfindungsgemäße Betriebsverfahren in einem Flussdiagramm.
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In den 1 bis 4 ist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug 10 in beispielhaften Ausgestaltungen dargestellt. Das Kraftfahrzeug 10 weist einen Motor 11 auf, der ein Verbrennungsmotor ist. Wie es üblich ist, ist das Kraftfahrzeug 10 mit einem Zuluftstrang 12, der ausgebildet ist, Ladungsgas 35 zum Motor 11 zu leiten, und einem Abgasstrang 13, der ausgebildet ist Abgas 36 vom Motor 11 weg zu leiten, versehen.
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Das Kraftfahrzeug 10 ist ausgebildet eine Abgasrückführung, insbesondere eine Niederdruck-Abgasrückführung zu betreiben. Dazu weist das Kraftfahrzeug 10 einen Abgasrückführungsstrang 19 auf. Der Abgasrückführungsstrang 19 ist mit dem Abgasstrang 13 an einer Abgasentnahmestelle 24 und mit dem Zuluftstrang 12 an einer Abgaseinleitstelle 25 gekoppelt. Mit dem Abgasrückführungsstrang 19 ist eine Schleife ausgebildet, die von der Abgasentnahmestelle 24 im Abgasstrang 13 über den Abgasrückführungsstrang 19 zur Abgaseinleitstelle 25 im Zuluftstrang 12 und über den Motor 11 wieder zur Abgasentnahmestelle 24 führt. Der Abgasrückführungsstrang 19 ist ausgebildet, zumindest einen Teil des durch den Abgasstrang 13 strömenden Abgases 36 zu dem Zuluftstrang 12 zu leiten. Dieser Teil ist hier als zurückgeführtes Abgas 37 bezeichnet. Der übrige Teil ist hier als abgegebenes Abgas 38 deklariert. Das Kraftfahrzeug 10 ist insbesondere in der Weise ausgebildet, dass der gesamte Massenstrom des Abgases 36 durch den Abgasrückführungsstrang 19 zu dem Zuluftstrang 12 zurückgeführt werden kann. Der Massenstrom des Abgases 36 ist dabei gleich dem Massenstrom des zurückgeführten Abgases 37. Das Abgas 36 zirkuliert dabei in der Schleife.
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Das Ladungsgas 35 ist während eines Normalbetriebs mit Abgasrückführung, dargestellt in 1, grundsätzlich aus Frischluft 30 und zurückgeführtem Abgas 37 in beliebigen Verhältnissen erzeugbar. Insbesondere ist das Kraftfahrzeug 10 in der Weise ausgebildet, das Ladungsgas 35 zu 100 % aus zurückgeführtem Abgas 37 zu bilden. Der Massenstrom des Ladungsgases 35 ist dabei gleich dem Massenstrom des zurückgeführten Abgases 37. Der Massenstrom der Frischluft 30 beträgt dabei Null. In dieser Weise ist das Kraftfahrzeug 10 in den 2 bis 4 dargestellt.
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Zum Einstellen des Verhältnisses von Frischluft 30 und zurückgeführtem Abgas 37 in dem Ladungsgas 35 weist das Kraftfahrzeug 10 wenigstens ein Ventil 26, 32, 33 auf. In der in den 1 bis 3 dargestellten Variante weist das Kraftfahrzeug 10 ein Kombinationsventil 26 im Zuluftstrang 12 auf. In der 4 ist eine alternative Ausgestaltung dargestellt, bei der das Kraftfahrzeug 10 eine Einlassdrosselklappe 32 im Zuluftstrang 12 und eine Auslassdrosselklappe 33 im Abgasstrang 13 aufweist.
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Das Kombinationsventil 26 ist im Zuluftstrang 12 an der Abgaseinleitstelle 25 angeordnet. Das Kombinationsventil 26 ist ausgebildet sowohl den Abgasrückführungsstrang 19 für ein Durchströmen von zurückgeführtem Abgas 37 in verschiedenen Graden freizugeben beziehungsweise zu sperren als auch den Zuluftstrang 12 für ein Einströmen von Frischluft 30 in verschiedenen Graden freizugeben beziehungsweise zu sperren. In Abhängigkeit der Stellung des Kombinationsventils 26 sind die Massenstromanteile der Frischluft 30 und des zurückgeführten Abgases 37 in dem Massenstrom des Ladungsgases 35 variierbar.
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Die Einlassdrosselklappe 32 ist im Zuluftstrang 12 stromaufwärts der Abgaseinleitstelle 25 angeordnet. Die Einlassdrosselklappe 32 ist ausgebildet, den Zuluftstrang 12 für ein Einströmen von Frischluft 30 in verschiedenen Graden freizugeben beziehungsweise zu sperren. In Abhängigkeit der Stellung der Einlassdrosselklappe 32 ist der Massenstrom der Frischluft 30 variierbar.
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Die Auslassdrosselklappe 33 ist im Abgasstrang 13 stromabwärts der Abgasentnahmestelle 24 angeordnet. Die Auslassdrosselklappe 33 ist ausgebildet, den Abgasstrang 13 für ein Ausströmen von abgegebenem Abgas 38 in verschiedenen Graden freizugeben beziehungsweise zu sperren. In Abhängigkeit der Stellung der Auslassdrosselklappe 33 ist der Massenstrom des abgegebenen Abgases 38 variierbar.
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Das Kraftfahrzeug 10 weist bevorzugt mehrere Abgasnachbehandlungseinrichtungen auf. So umfasst das Kraftfahrzeug 10 zumindest einen Stickoxidadsorber 22. Der Stickoxidadsorber 22 kann auch als Adsorber mit Konvertierungsfunktion ausgestaltet sein. Zudem umfasst das Kraftfahrzeug 10 insbesondere eine zweite Abgasnachbehandlungseinrichtung 23. Der Stickoxidadsorber 22 und die zweite Abgasnachbehandlungseinrichtung 23 sind im Abgasstrang 13 stromaufwärts der Abgasentnahmestelle 24 angeordnet. Der Stickoxidadsorber 22 und die zweite Abgasnachbehandlungseinrichtung 23 können auch in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein. Zudem kann das Kraftfahrzeug 10 weitere Abgasnachbehandlungseinrichtungen aufweisen. In der gezeigten Ausgestaltung umfasst das Kraftfahrzeug 10 eine dritte Abgasnachbehandlungseinrichtung 40, welche hier stromabwärts der Abgasentnahmestelle 24 angeordnet ist.
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Die zweite Abgasnachbehandlungseinrichtung 23 kann ein Partikelfilter, oder ein SCR-Katalysator. Der Partikelfilter kann mit einer SCR-Beschichtung versehen sein. SCR steht dabei, wie es bekannt ist, für Selektive Katalytische Reduktion. Der SCR-Katalysator kann in bekannter Manier als passives oder aktives System ausgebildet sein.
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In der gezeigten Ausgestaltung ist das Kraftfahrzeug 10 ferner mit einem Turbolader 14 versehen. Dieser umfasst einen im Zuluftstrang 13 angeordneten Verdichter 15, der in bekannter Manier von einer im Abgasstrang 13 angeordneten Abgasturbine 16 antreibbar ist. Die Abgasturbine 16 ist dabei stromaufwärts der Abgasentnahmestelle 24 und stromaufwärts des Stickoxidadsorbers 22 sowie der zweiten Abgasnachbehandlungseinrichtung 23 angeordnet.
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Das Kraftfahrzeug 10 umfasst insbesondere einen Ladeluftkühler 18 zum Kühlen des Ladungsgases 35. Der Ladeluftkühler 18 ist im Zuluftstrang 12 stromabwärts des Verdichters 15 und stromaufwärts des Motors 11 angeordnet. Ferner kann das Kraftfahrzeug 10 einen Ladeluftkühlerbypass 17 umfassen, der ausgebildet ist, das Ladungsgas 35 am Ladeluftkühler 18 vorbei zu leiten. Der Ladeluftkühlerbypass 17 ist parallel zum Ladeluftkühler 18 angeordnet mit einer Abzweigung stromaufwärts des Ladeluftkühlers 18 und einer Einmündung stromabwärts des Ladeluftkühlers 18. Zur Steuerung des Massenstroms des Ladungsgases 35 durch den Ladeluftkühlerbypass 17 ist insbesondere im Ladeluftkühlerbypass 17 ein Ladeluftkühlerbypassventil 27 vorgesehen. Das Ladeluftkühlerbypassventil 27 ist ausgebildet, den Ladeluftkühlerbypass 17 für ein Durchströmen von Ladungsgas 35 in verschiedenen Graden freizugeben beziehungsweise zu sperren. In der 2 ist ein Massenstrom des Ladungsgases 35 durch den Ladeluftkühlerbypass 17 dargestellt. Das Ladeluftkühlerbypassventil kann auch als Umschaltventil ausgebildet und stromabwärts oder stromaufwärts des Ladeluftkühlers angeordnet sein.
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Das Kraftfahrzeug 10 kann zudem einen Abgaskühler 20 zum Kühlen des Abgases 36, insbesondere zum Kühlen des zurückgeführten Abgases 37, aufweisen. Der Abgaskühler 20 ist insbesondere im Abgasrückführungsstrang 19 angeordnet. Ferner kann das Kraftfahrzeug 10 einen Abgaskühlerbypass 21 umfassen, der ausgebildet ist, das zurückgeführte Abgas 37 am Abgaskühler 20 vorbei zu leiten. Der Abgaskühlerbypass 21 ist parallel zum Abgaskühler 20 angeordnet mit einer Abzweigung stromaufwärts des Abgaskühlers 20 und einer Einmündung stromabwärts des Abgaskühlers 20. Zur Steuerung des Massenstroms des zurückgeführten Abgases 37 durch den Abgaskühlerbypass 21 ist insbesondere im Abgaskühlerbypass 21 ein Abgaskühlerbypassventil 28 vorgesehen. Das Abgaskühlerbypassventil 28 ist ausgebildet, den Abgaskühlerbypass 21 für ein Durchströmen von zurückgeführtem Abgas 37 in verschiedenen Graden freizugeben beziehungsweise zu sperren. In der 2 ist ein Massenstrom des zurückgeführten Abgases 37 durch den Abgaskühlerbypass 21 dargestellt. Das Abgaskühlerbypassventil 28 kann auch als Umschaltventil ausgebildet und stromabwärts oder stromaufwärts des Abgaskühlers 20 angeordnet sein.
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Der Motor 11 des Kraftfahrzeugs 10 verfügt insbesondere über eine Direkteinspritzung. Dazu kann der Motor 11 einen ersten Injektor 29 aufweisen, der ausgebildet ist, Kraftstoff 31 in eine Brennkammer 34 des Motors 11 zu spritzen und/oder einen zweiten Injektor 68, der ausgebildet ist, Kraftstoff in den Abgasstrang 13 einzubringen. In der in den 1 bis 4 gezeigten beispielhaften Ausgestaltung weist das Kraftfahrzeug 10 sowohl den ersten Injektor 29 als auch den zweiten Injektor 68 auf.
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Ferner kann das Kraftfahrzeug einen Harnstofflösungsinjektor umfassen, der ausgebildet ist, Harnstofflösung (Urea) in den Abgasstrang einzubringen. Der Harnstofflösungsinjektor ist dabei beispielsweise stromaufwärts der zweiten Abgasnachbehandlungseinrichtung 23 angeordnet. Der Harnstofflösungsinjektor kann ebenso ausgebildet sein, anstelle der Harnstofflösung, aus der im Abgas Ammoniak gebildet wird, auch einen anderen Stoff einzubringen, der im SCR-Katalysator ein Reduktionsmittel zur Verfügung stellt oder dieses selbst ist, insbesondere Ammoniak.
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Das Kraftfahrzeug 10 umfasst erfindungsgemäß eine Stickoxidadsorberwerterfassungseinheit 41, die ausgebildet ist zumindest einen aktuellen Wert des Stickoxidadsorbers 22 zu erfassen. Dieser Stickoxidadsorber-Istwert A kann ein Wert der Größen Stickoxidlast oder Stickoxidschlupf oder Sauerstoffanteil oder Stickoxidadsorbertemperatur sein.
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Zudem umfasst das Kraftfahrzeug 10 eine Kraftfahrzeugwerterfassungseinheit 42, die ausgebildet ist zumindest einen aktuellen Wert des Kraftfahrzeugs 10 zu erfassen. Dieser Kraftfahrzeug-Istwert C kann ein Wert der Größen Kraftfahrzeuggeschwindigkeit oder Motordrehzahl oder Kraftfahrzeuglast oder Kraftstoffeinspritzmenge oder Bremspedalposition oder Fahrpedalposition sein oder auch eine Navigationsinformation oder eine Verkehrsinformation oder eine Geschwindigkeitsregelanlageinformation.
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Die Stickoxidadsorberwerterfassungseinheit 41 und die Kraftfahrzeugwerterfassungseinheit 42 können in andere Systeme des Kraftfahrzeugs 10 integriert sein und beispielsweise Sensoren im Motor 11 und/oder im Abgasstrang 13 umfassen.
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Ferner umfasst das Kraftfahrzeug 10 eine Steuereinheit 39, die insbesondere ein Motorsteuergerät ist. Die Steuereinheit 39 ist ausgebildet, die Ventile 26, 27, 28, 32, 33 zu stellen und den zumindest einen Injektor 29, 68, zu betätigen. Dazu verfügt das Kraftfahrzeug 10 über geeignete Aktuatoren. Ferner ist die Steuereinheit 39 ausgebildet, einen Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs 10 zu erkennen. Dazu ist die Steuereinheit 39 insbesondere mit der Kraftfahrzeugwerterfassungseinheit 42 verbunden. Die Steuereinheit 39 ist ausgebildet, den gegenwertigen Zustand des Kraftfahrzeugs 10 zu erfassen. Die Steuereinheit 39 ist zudem mit der Stickoxidadsorberwerterfassungseinheit 41 verbunden und ausgebildet, den gegenwertigen Zustand des Stickoxidadsorbers 22 zu erfassen.
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Das Kraftfahrzeug 10 ist ausgebildet das erfindungsgemäße Betriebsverfahren 60 durchzuführen. In den 2 bis 4 ist dargestellt, wie das Kraftfahrzeug 10 das Betriebsverfahren 60 in verschiedenen Ausführungen ausübt. In der 5 ist das erfindungsgemäße Betriebsverfahren 60 in einer beispielhaften Ausführung von einem Start 61 bis zu einem Ende 67 in einem Flussdiagramm dargestellt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren 60 wird eine Maßnahme ausgeführt. Die Maßnahme umfasst, dass dem Motor 11 während eines Schubbetriebs des Kraftfahrzeugs 10 Ladungsgas 35 zur Verfügung gestellt, das zurückgeführtes Abgas 37 aufweist. Dazu wird im Unterschied zu dem in der 1 gezeigten Normalbetrieb die Zufuhr von Frischluft 30 gedrosselt, insbesondere auf Null, und der Abgasrückführungsstrang 19 freigegeben. Insbesondere wird dem Motor 11 ein Ladungsgas zur Verfügung gestellt, das ausschließlich aus zurückgeführtem Abgas 37 gebildet ist. In dieser Weise ist es in den 2 bis 4 dargestellt. In den 2 und 3 wird das Kombinationsventil 26 in der Weise gestellt, dass der Massenstrom der Frischluft 30 gleich Null ist. Gleichzeitig ist der Abgasrückführungsstrang 19 freigegeben. In der 4 wird der Massenstrom der Frischluft 30 dadurch auf Null gestellt, dass die Einlassdrosselklappe 32 geschlossen wird. Um gleichzeitig die Abgasrückführung herbei zu führen, wird auch die Auslassdrosselklappe 33 geschlossen.
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Der Stickoxidadsorber 22 wird je nach Ausgestaltung durch das erfindungsgemäße Betriebsverfahren 60 dazu angeregt, die in ihm adsorbierten Stickoxide zu desorbieren oder zu konvertieren. Zudem kann der Stickoxidadsorber 22 angeregt werden, NH3 Moleküle zu bilden, die anschließend zu einer Konvertierung verwendet werden.
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Während des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens 60 wird im Umfang der Maßnahme zudem eine vordefinierte Menge an Kraftstoff 31 in die Brennkammer 34 und/oder in den Abgasstrang 13 eingebracht. Dies kann entweder durch einen einzigen oder durch mehrere Einspritzvorgänge ausgeführt werden. In den 2 bis 4 ist eine Einspritzung in die Brennkammer 34 dargestellt. Anstelle der Einspritzung in die Brennkammer 34 oder zusätzlich zur Einspritzung in die Brennkammer 34 kann auch eine Einspritzung von Kraftstoff 31 in den Abgasstrang 13 vorgenommen werden. Durch die Einspritzung von Kraftstoff 31 wird ein fettes Abgas 36 erzeugt. Das fette Abgas 36 wird zur Spülung des Stickoxidadsorbers 22 verwendet. Durch ein Überangebot von Kraftstoff 31 kann zudem eine NH3-Produktion im Stickoxidadsorber 22 angeregt werden. Diese NH3-Moleküle können verwendet werden, um in der zweiten Abgasnachbehandlungseinrichtung 23 Stickoxide zu konvertieren. Es ist zusätzlich möglich, dass die Maßnahme umfasst, Harnstofflösung in den Abgasstrang 13 einzubringen. Dadurch wird die Konvertierung von Stickoxiden unterstützt.
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In der in der 5 dargestellten Ausführung des Betriebsverfahrens 60 wird nach dem Start 62 eine Stickoxidadsorberwerterfassung 62 durchgeführt. Dabei wird zumindest ein Stickoxidadsorber-Istwert A erfasst. Dieser Stickoxidadsorber-Istwert A ist ein Wert für eine Stickoxidadsorbertemperatur. Zusätzlich dazu kann der Stickoxidadsorber-Istwert A insbesondere ein Wert für eine Stickoxidlast oder für einen Stickoxidschlupf oder auch für einen Sauerstoffanteil.
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Anschließend wird der Stickoxidadsorber-Istwert A in einer Stickoxidadsorberprüfung 63 mit einem vorgegebenen Stickoxidadsorber-Sollwert B abgeglichen. Weichen beispielsweise die Stickoxidadsorber-Istwerte A für die Stickoxidlast oder für den Stickoxidschlupf von den Stickoxidadsorber-Sollwerten B ab, kann ein Bedarf der Maßnahme festgestellt werden und in einer Maßnahmendurchführung 66 wenigstens eine Maßnahme zu diesem Zweck ergriffen werden.
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Durch Prüfung der Stickoxidadsorbertemperatur kann festgestellt werden, ob der Stickoxidadsorber 22 eine für die Maßnahme geeignete Temperatur aufweist. Liegt beispielsweise der Stickoxidadsorber-Istwert A für die Stickoxidadsorbertemperatur über dem Stickoxidadsorber-Sollwert B für die Stickoxidadsorbertemperatur, kann der Stickoxidadsorber 22 durch Nutzung des Ladeluftkühlers 18 oder des Abgaskühlers 20 gekühlt werden. Mittels des Ladeluftkühlers 18 kann das Ladungsgas 35 während des Schubbetriebs gekühlt werden, siehe 3. Mittels des Abgaskühlers 20 kann das zurückgeführte Abgas 37 während des Schubbetriebs gekühlt werden, siehe 3.
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Liegt beispielsweise der Stickoxidadsorber-Istwert A für die Stickoxidadsorbertemperatur unter dem Stickoxidadsorber-Sollwert B für die Stickoxidadsorbertemperatur, können die Massenströme an dem Ladeluftkühler 18 und/oder dem Abgaskühler 20 vorbeigeleitet werden. Das zurückgeführte Abgas 37 kann durch den Abgaskühlerbypass 21 an dem Abgaskühler 20 vorbei geleitet werden, indem das Abgaskühlerbypassventil 28 geöffnet wird. Das Ladungsgas 35 kann durch den Ladeluftkühlerbypass 17 an dem Ladeluftkühler 18 vorbei geleitet werden, indem das Ladeluftkühlerbypassventil 27 geöffnet wird.
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Es ist auch möglich einen Umfang der erforderlichen Maßnahmen durch die Stickoxidadsorberprüfung 63 zu ermitteln. Durch Prüfung des Sauer-stoffanteils im Abgas 36 kann insbesondere eine Zeitdauer bestimmt werden, wie lange die Maßnahme für eine erfolgreiche Ausführung zu betreiben ist. Auch kann festgestellt werden, um welchen Wert die Stickoxidadsorbertemperatur geändert werden soll, damit die gewünschte Reaktion eintritt.
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Es sind verschiedene Kombinationen von Abgasrückführung, Kraftstoffeinbringung, Harnstofflösungseinbringung und Kühlung denkbar, die in Abhängigkeit des Stickoxidadsorber-Istwerts A ausgeführt werden können.
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In der in der 5 gezeigten Ausführung wird zudem in einer Kraftfahrzeugwerterfassung 64 zumindest ein Kraftfahrzeug-Istwert C erfasst. Dieser Kraftfahrzeug-Istwert C kann insbesondere ein Wert für eine Kraftfahrzeuggeschwindigkeit, eine Motordrehzahl, eine Kraftfahrzeuglast, eine Kraftstoffeinspritzmenge, eine Bremspedalposition oder auch eine Fahrpedalposition sein. Zudem kann auch eine Navigationsinformation, eine Geschwindigkeitsregelanlageinformation, oder eine Verkehrsinformation erfasst werden. Die Navigationsinformation kann von einem ins Kraftfahrzeug integrierten System oder von einem externen System stammen und beispielsweise die Daten über die Kraftfahrzeugposition, das hinterlegte Fahrziel oder die Streckentopographie enthalten. Die Verkehrsinformation kann von Verkehrsleitsystemen oder anderen Kraftfahrzeugen via Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikation stammen.
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Anschließend an die Kraftfahrzeugwerterfassung 64 kann der Kraftfahrzeug-Istwert C in einer Kraftfahrzeugprüfung 65 mit einem vorgegebenen Kraftfahrzeug-Sollwert D abgeglichen werden. Durch die Kraftfahrzeugprüfung 65 kann eine Fähigkeit des Kraftfahrzeugs 10 festgestellt werden, die Maßnahme gegenwärtig auszuführen. Wird die Fähigkeit des Kraftfahrzeugs 10, die Maßnahme auszuführen, festgestellt, so wird diese in der Maßnahmendurchführung 66 ausgeübt.
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Dabei kann die Kraftfahrzeugprüfung 65 eine Prüfung einer Erfolgswahrscheinlichkeit umfassen. Die Erfolgswahrscheinlichkeit kann insbesondere aus einem Abgleich mit einem über einen bestimmten Zeitraum erfassten Fahrprofil erfolgen. Das Fahrprofil kann dabei aus gesammelten Kraftfahrzeug-Istwerten C generiert werden. Es wird insbesondere eine Prognose über die Fähigkeit, die Maßnahme eine bestimmte Dauer auszuführen, gestellt. Die dabei zugrunde gelegte Dauer ist insbesondere eine, die in der Stickoxidadsorberprüfung 63 für die erfolgreiche Ausführung der Maßnahme ermittelt wurde. Die Maßnahmendurchführung 66 wird in dem Fall ausgeübt, dass die Wahrscheinlichkeit eine vordefinierte Höhe hat.
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Bei dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren können die Sollwerte B, D selbstverständlich auch Wertbereiche sein. Die Istwerte A, C können gemessen oder berechnet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 11
- Motor
- 12
- Zuluftstrang
- 13
- Abgasstrang
- 14
- Turbolader
- 15
- Verdichter
- 16
- Abgasturbine
- 17
- Ladeluftkühlerbypass
- 18
- Ladeluftkühler
- 19
- Abgasrückführungsstrang
- 20
- Abgaskühler
- 21
- Abgaskühlerbypass
- 22
- Stickoxidadsorber
- 23
- Zweite Abgasnachbehandlungseinrichtung
- 24
- Abgasentnahmestelle
- 25
- Abgaseinleitstelle
- 26
- Kombinationsventil
- 27
- Ladeluftkühlerbypassventil
- 28
- Abgaskühlerbypassventil
- 29
- Erster Injektor
- 30
- Frischluft
- 31
- Kraftstoff
- 32
- Einlassdrosselklappe
- 33
- Auslassdrosselklappe
- 34
- Brennkammer
- 35
- Ladungsgas
- 36
- Abgas
- 37
- Zurückgeführtes Abgas
- 38
- Abgeleitetes Abgas
- 39
- Steuereinheit
- 40
- Dritte Abgasnachbehandlungseinrichtung
- 41
- Stickoxidadsorberwerterfassungseinheit
- 42
- Kraftfahrzeugwerterfassungseinheit
- 60
- Betriebsverfahren
- 61
- Start
- 62
- Stickoxidadsorberwerterfassung
- 63
- Stickoxidadsorberprüfung
- 64
- Kraftfahrzeugwerterfassung
- 65
- Kraftfahrzeugprüfung
- 66
- Maßnahmendurchführung
- 67
- Ende
- 68
- Zweiter Injektor
- A
- Stickoxidadsorber-Istwert
- B
- Stickoxidadsorber-Sollwert
- C
- Kraftfahrzeug-Istwert
- D
- Kraftfahrzeug-Sollwert
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013111110 A1 [0002]
- DE 102011101079 A1 [0003, 0003]
- DE 102008048854 A1 [0004]
- DE 102010063872 A1 [0005]
