DE102016219041A1 - A method for regenerating an exhaust aftertreatment system, in particular a NOx storage catalyst of an autonomously driving vehicle in conjunction with low-pressure exhaust gas recirculation and control device for an exhaust aftertreatment system and vehicle - Google Patents

A method for regenerating an exhaust aftertreatment system, in particular a NOx storage catalyst of an autonomously driving vehicle in conjunction with low-pressure exhaust gas recirculation and control device for an exhaust aftertreatment system and vehicle Download PDF

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Abstract

Der Gegenstand der Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Regeneration eines NOx-Speicher-Katalysators während des Betriebs eines autonom fahrenden Fahrzeugs. Das Verfahren nutzt die Ansteuerung eines Übersetzungsgetriebes, eines Verbrennungsmotors und einer Abgasrückführschleife, sowie die Möglichkeiten des autonomen Fahrens, so dass sich für die Regeneration des NOx-Speicher-Katalysators günstige Betriebsbedingungen ergeben. Die Erfindung umfasst weiterhin eine Vorrichtung ausgebildet zum Durchführen des Verfahrens und ein Fahrzeug welches eine zur Durchführung des Verfahrens ausgebildete Vorrichtung umfasst.The subject of the application relates to a method for the regeneration of a NOx storage catalyst during the operation of an autonomously driving vehicle. The method uses the control of a transmission gear, an internal combustion engine and an exhaust gas recirculation loop, as well as the possibilities of autonomous driving, so that there are favorable operating conditions for the regeneration of the NOx storage catalyst. The invention further comprises a device designed to carry out the method and a vehicle which comprises a device designed for carrying out the method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regeneration einer Abgasnachbehandlungsanlage, insbesondere eines NOx-Speicher-Katalysators während des Betriebs eines autonom fahrenden Fahrzeugs. The invention relates to a method for the regeneration of an exhaust aftertreatment system, in particular a NOx storage catalyst during operation of an autonomously driving vehicle.

Verbrennungsmotoren erzeugen beim Betrieb häufig erhebliche Mengen von Stickoxiden (NOx). Insbesondere bei in Kraftfahrzeugen eingesetzten Diesel- und Otto-Motoren liegen die Stickoxid-Mengen im Rohabgas in der Regel über den zulässigen Grenzwerten, so dass eine Abgasnachbehandlung zur Verringerung der NOx-Emissionen notwendig ist. Bei vielen Motoren erfolgt die Reduktion der Stickoxide durch die im Abgas enthaltenen nicht-oxidierten Bestandteile, nämlich durch Kohlenmonoxid (CO) und unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC), mit Hilfe eines Dreiwegekatalysators. Insbesondere bei Diesel- und Otto-Magermotoren steht dieses Verfahren jedoch nicht zur Verfügung, da durch den hohen Sauerstoffanteil im Abgas die Reduzierung von NOx nicht bzw. kaum erfolgt. Vor allem bei mager betriebenen Ottomotoren, aber auch bei Dieselmotoren wird daher gemäß einem verbreiteten Verfahren ein NOx-Speicher-Katalysators (auch „LNT“ von englisch „Lean NOx Trap“) eingesetzt, der die im Abgas des Verbrennungsmotors enthaltenen Stickoxide anlagert. Wenn das Aufnahmevermögen des NOx-Speicher-Katalysators erschöpft ist, wird dieser üblicherweise durch „fetten“ Betrieb (Betrieb mit Kraftstoffüberschuss) des Verbrennungsmotors regeneriert. Ein Verfahren zum Regenerieren eines Stickoxid-Speicherkatalysators ist bspw. in DE 10 2009 014 360 A1 offenbart.Internal combustion engines often generate considerable amounts of nitrogen oxides (NO x ) during operation. In particular, in diesel and petrol engines used in motor vehicles, the amounts of nitrogen oxide in the raw exhaust gas are generally above the permissible limits, so that an exhaust aftertreatment to reduce NO x emissions is necessary. In many engines, the reduction of nitrogen oxides by the non-oxidized constituents contained in the exhaust gas, namely by carbon monoxide (CO) and unburned hydrocarbons (HC), using a three-way catalyst. However, this method is not available in particular in the case of diesel and Otto lean-burn engines, since the reduction of NO x does not or hardly occurs due to the high proportion of oxygen in the exhaust gas. Especially in lean-burn gasoline engines, but also in diesel engines therefore a NOx storage catalyst (also "LNT" of English "lean NOx trap") is used according to a common method, which accumulates the nitrogen oxides contained in the exhaust of the engine. If the capacity of the NOx storage catalyst is exhausted, it is usually regenerated by "rich" operation (operation with excess fuel) of the internal combustion engine. A method for regenerating a nitrogen oxide storage catalyst is, for example, in DE 10 2009 014 360 A1 disclosed.

Eine weitere handelsübliche Maßnahme zur Reduktion der Stickoxidemissionen von Verbrennungsmotoren besteht in der Abgasrückführung. Abgasrückführungssystemen sind üblicherweise so ausgeführt, dass sie zumindest einen Teil des Abgases von einer Motorauslasspassage zu einer Motoransaugpassage umleiten können. Mittels Abgasrückführung können bei Motoren mit einer Drosseleinrichtung Motorpumparbeiten sowie NOx-Emissionen reduziert werden. So bedingt die Abgasrückführung bei Teillastbetrieb des Verbrennungsmotors, dass die Drossel für die gleiche Motorlast in einem größeren Ausmaß geöffnet wird. Durch Reduzieren der Drosselung des Motors können Pumpverluste reduziert werden, wodurch der Wirkungsgrad verbessert wird. Mit der Abgasrückführung kann die lokale Flammenfronttemperatur reduziert werden, was eine während der Verbrennung generierte NOx-Menge reduziert.Another commercial measure for the reduction of nitrogen oxide emissions from internal combustion engines is the exhaust gas recirculation. Exhaust gas recirculation systems are usually designed to divert at least a portion of the exhaust gas from an engine exhaust passage to an engine intake passage. Exhaust gas recirculation can reduce engine pump work and NOx emissions in engines with a throttle device. Thus, the exhaust gas recirculation at partial load operation of the internal combustion engine, the throttle for the same engine load is opened to a greater extent. By reducing the throttling of the motor, pumping losses can be reduced, thereby improving the efficiency. With exhaust gas recirculation, the local flame front temperature can be reduced, which reduces an amount of NOx generated during combustion.

Durch entsprechende Anordnung von durch eine Steuerungseinrichtung ansteuerbaren Ventilen ist der Anteil des zurückgeführten Abgases an der dem Motor zugeführten Ladung üblicherweise variabel. Im Laufe der Entwicklung von Verbrennungsmotoren ist der realisierte maximale Anteil des zurückgeführten Abgases an der dem Motor zugeführten Ladung immer weiter gestiegen. In handelsüblichen Systemen zum Beispiel für Dieselmotoren sind Anteile von 0% bis ca. 60% rückgeführtes Abgas je nach Betriebspunkt des Verbrennungsmotors üblich. In Sonderausführungen sind bereits bis 100% Anteil des zurückgeführten Abgases an der dem Motor zugeführten Ladung möglich. Der Anteil des zurückgeführten Abgases an der dem Motor zugeführten Ladung wird auch als Abgasrückführrate bezeichnet.By appropriate arrangement of controllable by a control valve, the proportion of recirculated exhaust gas at the charge supplied to the engine is usually variable. In the course of development of internal combustion engines, the realized maximum proportion of recirculated exhaust gas at the charge supplied to the engine has continued to increase. In commercially available systems, for example for diesel engines are shares of 0% to about 60% recirculated exhaust gas depending on the operating point of the internal combustion engine usual. In special versions, up to 100% of the recirculated exhaust gas is possible at the charge supplied to the engine. The proportion of the recirculated exhaust gas to the charge supplied to the engine is also referred to as exhaust gas recirculation rate.

Moderne handelsübliche Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren, sind mit einem oder mehreren Abgasturboladern ausgestattet. Bei einer Abgasturboladeranordnung wird das vom Verbrennungsmotor produzierte Abgas durch eine Turbine geleitet. Dem Abgas wird in der Turbine durch Expansion Enthalpie entzogen. Üblicherweise ist ein Verdichter durch eine Welle mit der Turbine verbunden. Die dem Abgas entzogene Enthalpie treibt so den Verdichter an. Der Verdichter verdichtet die dem Verbrennungsmotor zuzuführende Ladung bevor diese in den Verbrennungsmotor geleitet wird.Modern commercially available internal combustion engines, in particular diesel engines, are equipped with one or more exhaust gas turbochargers. In an exhaust gas turbocharger arrangement, the exhaust gas produced by the internal combustion engine is passed through a turbine. The exhaust gas is extracted from the turbine by expansion enthalpy. Typically, a compressor is connected by a shaft to the turbine. The enthalpy extracted from the exhaust gas thus drives the compressor. The compressor compresses the charge to be supplied to the engine before it is fed into the engine.

Je nach Anordnung der Vorrichtung zur Abgasrückführung relativ zur Abgasturboladeranordnung spricht man von einer Niederdruck- oder einer Hochdruck-Abgasrückführung. Erfolgt die Entnahme des zurückzuführenden Abgases stromaufwärts der Abgasturboladerturbine, spricht man von Hochdruck-Abgasrückführung. Erfolgt die Entnahme des zurückzuführenden Abgases stromabwärts der Abgasturboladerturbine, spricht man von Niederdruck-Abgasrückführung.Depending on the arrangement of the device for exhaust gas recirculation relative to the exhaust gas turbocharger arrangement is called a low-pressure or high-pressure exhaust gas recirculation. If the removal of the recirculated exhaust gas upstream of the exhaust gas turbocharger turbine, one speaks of high-pressure exhaust gas recirculation. If the removal of the recirculated exhaust gas downstream of the turbocharger turbine, one speaks of low-pressure exhaust gas recirculation.

Der Betriebszustand eines Verbrennungsmotors bestimmt unter anderem den Abgasvolumenstrom V .A, die Abgastemperatur TA und das Luft-Kraftstoffverhältnis λ des durch einen NOx-Speicherkatalysator strömenden Abgases. Diese Parameter, insbesondere das Luft-Kraftstoffverhältnis λ, haben Einfluss auf die Regeneration des NOx-Speicherkatalysators. Für eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysator wird der Verbrennungsmotor mit Kraftstoffüberschuss (λ < 1) betrieben, was ein „fettes“ Abgas mit hohem CO und HC-Gehalt erzeugt. Dabei wird das im NOx-Speicher-Katalysator angelagerte NOx mit im Abgas enthaltenen Kohlenwasserstoffen HC und Kohlenmonoxid CO in ungefährliches Kohlendioxid CO2, Wasser H2O und Stickstoff N2 umgewandelt.The operating state of an internal combustion engine determines inter alia the exhaust gas volume flow V. A , the exhaust gas temperature T A and the air-fuel ratio λ of the exhaust gas flowing through a NOx storage catalyst. These parameters, in particular the air-fuel ratio λ, have an influence on the regeneration of the NOx storage catalytic converter. For regeneration of the NOx storage catalyst, the internal combustion engine is operated with excess fuel (λ <1), which generates a "rich" exhaust gas with high CO and HC content. In this case, the NOx stored in the NOx storage catalyst is converted into harmless carbon dioxide CO 2 , water H 2 O and nitrogen N 2 with hydrocarbons HC and carbon monoxide CO contained in the exhaust gas.

Generell erzeugt ein fetter Betrieb eines Verbrennungsmotors einen erhöhten Kraftstoffverbrauch gegenüber einem regulären Betrieb. Daher werden möglichst kurze, seltene und effiziente Regenerationen des NOx-Speicherkatalysators angestrebt.In general, a rich operation of an internal combustion engine produces increased fuel consumption over regular operation. Therefore, as short as possible, rare and efficient regeneration of the NOx storage catalyst are sought.

Ein „fetter“ Betrieb des Verbrennungsmotors bei sehr hohen Drehzahlen und Lasten zur Regeneration des NOx-Speicherkatalysators ist ungünstig. Solche Betriebszustände resultieren in sehr hohen Abgasvolumenströmen und damit Strömungsgeschwindigkeiten im NOx-Speicherkatalysator. Bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten und damit kurzen Verweilzeiten im NOx-Speicherkatalysator kann eine unvollständige Umsetzung der HC und CO mit dem angelagerten NOx auftreten. Die Regeneration des NOx-Speicherkatalysators erfordert dann einen längeren fetten Motorbetrieb. Üblicherweise wird daher eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators bei niedrigen Abgasvolumenströmen und damit niedriger Drehzahl und Last des Verbrennungsmotors angestrebt. A "fat" operation of the internal combustion engine at very high speeds and loads for the regeneration of the NOx storage catalyst is unfavorable. Such operating conditions result in very high exhaust gas volume flows and thus flow rates in the NOx storage catalytic converter. At high flow velocities and thus short residence times in the NOx storage catalyst, an incomplete conversion of the HC and CO can occur with the accumulated NOx. The regeneration of the NOx storage catalyst then requires a longer rich engine operation. Usually, therefore, a regeneration of the NOx storage catalyst at low exhaust gas flow rates and thus low speed and load of the internal combustion engine is desired.

Es sind Verfahren zur Regeneration von NOx-Speicherkatalysatoren bekannt, welche Abgasrückführungseinrichtungen nutzen, um die Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators unter günstigen Bedingungen durchzuführen. Diese Verfahren basieren auf der Idee, eine Ladung mit sehr fettem Luft-Kraftstoffgemisch zu erzeugen und möglichst große Anteile dieser Ladung durch Anwendung einer hohen Abgasrückführrate mehrfach durch den NOx-Speicherkatalysator zu leiten. Besonders effektiv lassen sich solche Verfahren mit einer Abgasrückführrate von 100% durchführen. Dies erfordert dementsprechend ein Fahrzeug mit Abgasrückführeinrichtungen, die es ermöglichen, die Ladung des Verbrennungsmotors vollständig aus zurückgeführtem Abgas zu bilden. Methods are known for the regeneration of NOx storage catalytic converters which use exhaust gas recirculation devices in order to carry out the regeneration of a NOx storage catalytic converter under favorable conditions. These methods are based on the idea of generating a charge with a very rich air-fuel mixture and to pass as many shares of this charge as possible through the NOx storage catalytic converter by using a high exhaust gas recirculation rate. Such methods can be carried out particularly effectively with an exhaust gas recirculation rate of 100%. This accordingly requires a vehicle with exhaust gas recirculation devices that make it possible to completely charge the charge of the internal combustion engine from recirculated exhaust gas.

Solche Verfahren zur Regeneration von NOx-Speicherkatalysatoren unter Nutzung einer hoher Abgasrückführrate unterliegen allerdings Einschränkungen. Ein Betrieb eines Verbrennungsmotors unter Abgabe von mechanischer Leistung bei 100% Abgasrückführrate ist nur extrem kurzzeitig möglich, bis der in der Ladung vorhandene freie Sauerstoff O2 zur Verbrennung aufgebraucht ist. Dies ist bei niedrigem Luft-Kraftstoffverhältnis, wie zur Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators notwendig, theoretisch nach einem Arbeitsspiel des Verbrennungsmotors und damit bei Fahrzeugmotoren im Betrieb nach einem Bruchteil einer Sekunde der Fall.However, such methods for the regeneration of NOx storage catalysts using a high exhaust gas recirculation rate are subject to restrictions. Operation of an internal combustion engine with delivery of mechanical power at 100% exhaust gas recirculation rate is possible only extremely briefly until the free oxygen O 2 present in the charge has been used up for combustion. This is at a low air-fuel ratio, as necessary for the regeneration of a NOx storage catalyst, theoretically after a cycle of the internal combustion engine and thus in vehicle engines in operation after a fraction of a second of the case.

Dementsprechend ist in der Praxis eine Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators mit fettem Luft-Kraftstoffgemisch unter Nutzung von hohen Abgasrückführraten nur im Schubbetrieb möglich. Schubbetrieb heißt, der Verbrennungsmotor wird durch äußere mechanische Energiezufuhr angetrieben. Ein solcher Schubbetrieb tritt beispielsweise auf, wenn bei einem gewöhnlichen Fahrzeug mit Verbrennungsmotor der Fahrer während der Fahrt den Fuß komplett von Fahrpedal nimmt und nicht eine eventuell vorhandene Kupplung betätigt. Das Fahrzeug verzögert dann durch die Bremswirkung des Verbrennungsmotors, der Verbrennungsmotor wird durch die kinetische Energie der Bewegung des Fahrzeugs angetrieben.Accordingly, in practice, a regeneration of a NOx storage catalyst with rich air-fuel mixture using high exhaust gas recirculation rates only in overrun mode is possible. Push mode means, the internal combustion engine is driven by external mechanical energy supply. Such a pushing operation occurs, for example, when in a conventional vehicle with an internal combustion engine, the driver completely takes the foot of the accelerator pedal while driving and does not actuate a possibly existing clutch. The vehicle then decelerates by the braking action of the internal combustion engine, the internal combustion engine is driven by the kinetic energy of the movement of the vehicle.

Nachteilig für die Durchführung solcher Prozesse zur Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators mit fettem Luft-Kraftstoffgemisch unter Nutzung von hohen Abgasrückführraten ist die im Vorhinein unbekannte Dauer einer solchen Phase des Schubbetriebs. Die Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators dauert üblicherweise 5–10 Sekunden. Wird während des Betriebs eines Fahrzeugs von einer Steuerungseinrichtung des Verbrennungsmotors und der Abgasrückführeinrichtung sowohl ein Schubbetrieb als auch ein Regenerationsbedarf des NOx-Speicherkatalysators festgestellt, kann diese einen Regenerationsbetrieb einleiten. A disadvantage for the implementation of such processes for the regeneration of a NOx storage catalyst with a rich air-fuel mixture using high exhaust gas recirculation rates is the previously unknown duration of such a phase of the overrun operation. The regeneration of a NOx storage catalyst usually takes 5-10 seconds. If during the operation of a vehicle by a control device of the internal combustion engine and the exhaust gas recirculation device, both a coasting operation and a regeneration requirement of the NOx storage catalyst is determined, this can initiate a regeneration operation.

Zum Einleiten des Regenerationsbetriebs wird eine Ladung mit fettem Luft-Kraftstoffgemisch erzeugt und die Ladung des Verbrennungsmotors durch Ansteuerung der Abgasrückführeinrichtung vollständig aus rückgeführtem Abgas gebildet.To initiate the regeneration operation, a charge with rich air-fuel mixture is generated and the charge of the internal combustion engine is formed by controlling the exhaust gas recirculation device completely from recirculated exhaust gas.

Die Regeneration des NOx-Speicherkatalysators beginnt. Wird nun aber vor Beendigung einer vollständigen Regeneration des NOx-Speicherkatalysators vom Fahrer der Schubbetrieb beendet, weil zum Beispiel das Fahrzeug beschleunigt werden soll, muss die Regeneration mit vollständig zurückgeführtem Abgas abgebrochen werden. Die unter Einsatz von Kraftstoff erzeugte fette Ladung „geht verloren“ und damit steigt der Kraftstoffverbrauch. The regeneration of the NOx storage catalyst begins. However, if the driver stops the overrun operation before the completion of a complete regeneration of the NOx storage catalytic converter because, for example, the vehicle is to be accelerated, the regeneration must be aborted with the exhaust gas completely recirculated. The fat charge generated by using fuel "gets lost" and thus increases fuel consumption.

Die DE 101 58 480 C1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Motors eines Kraftfahrzeuges. In einem ersten Schritt erfolgt ein Erfassen von Fahrzustandsparametern des Motors und/oder des Kraftfahrzeugs über einen vorgegebenen Zeitraum. Danach erfolgt ein Ermitteln von Wahrscheinlichkeiten von Kenngrößen für den zukünftigen Betrieb des Motors in Abhängigkeit der erfassten Fahrzustandsparameter. Schließlich erfolgt ein Einstellen von Betriebsparametern des Motors in Abhängigkeit der ermittelten Wahrscheinlichkeitswerte für die Kenngrößen.The DE 101 58 480 C1 discloses a method and apparatus for operating an engine of a motor vehicle. In a first step, driving condition parameters of the engine and / or of the motor vehicle are recorded over a predetermined period of time. This is followed by determination of probabilities of parameters for the future operation of the engine as a function of the detected driving state parameters. Finally, setting of operating parameters of the engine takes place as a function of the ascertained probability values for the parameters.

Ein autonom fahrendes Fahrzeug kann sich definitionsgemäß ohne Eingriffe eines Fahrers in seiner Umgebung bewegen. Ein Fahrer bzw. Passagier des Fahrzeugs gibt ein Ziel der Fahrt vor und muss danach keine weiteren Handlungen vollziehen. Das autonom fahrende Fahrzeug legt eine Route vom momentanen Standort zum Zielort fest und fährt diese selbständig ab. Das heißt das autonom fahrende Fahrzeug wählt selbständig seine Geschwindigkeit und Fahrtrichtung und reagiert auf Verkehrsereignisse. Dazu bedienen sich autonom fahrende Fahrzeuge verschiedener Sensoren, Kommunikationsmittel und Steuerungseinrichtungen.By definition, an autonomously driving vehicle can move in its surroundings without intervention by a driver. A driver or passenger of the vehicle specifies a destination of the ride and must then perform no further actions. The autonomously driving vehicle determines a route from the current location to the destination and drives it off automatically. That means the autonomously driving vehicle chooses its own speed and direction and reacts to traffic events. For this purpose, autonomous vehicles use various sensors, communication means and control devices.

Beispielsweise können von einem autonom fahrenden Fahrzeug GPS-Daten genutzt werden, um eine momentane Position und Geschwindigkeit des Fahrzeugs festzustellen. Beispielsweise über ein Mobilfunknetz können einem autonom fahrenden Fahrzeug lokale Straßenkarten oder Daten zur aktuellen Verkehrslage elektronisch bereitgestellt werden. Auch kann ein autonom fahrendes Fahrzeug mit anderen Fahrzeugen, die mit entsprechenden Einrichtungen ausgerüstet sind, kommunizieren, um Verkehrsereignisse frühzeitig zu erkennen und Fahrprofile zu koordinieren. For example, GPS data can be used by an autonomous vehicle to determine a current position and speed of the vehicle. For example, via a mobile network, an autonomously driving vehicle can be provided electronically with local road maps or data on the current traffic situation. Also, an autonomous vehicle may communicate with other vehicles equipped with appropriate facilities to detect traffic events early and to coordinate driving profiles.

Autonom fahrende Fahrzeuge nehmen ihre Umgebung üblicherweise durch verschiedene Sensoren wahr, die beispielsweise auf sichtbarem Licht, Infrarotstrahlung oder Radarstrahlung basieren können. Mittels entsprechender elektronischer Datenverarbeitungseinrichtungen und Steuerungseinrichtungen werden die verfügbaren Informationen verarbeitet und die entsprechenden Komponenten des Fahrzeugs wie beispielsweise Lenkung, Bremsen, Verbrennungsmotor und Übersetzungsgetriebe angesteuert. Autonomous vehicles typically perceive their environment through various sensors that may be based, for example, on visible light, infrared radiation or radar radiation. By means of appropriate electronic data processing devices and control devices, the available information is processed and the corresponding components of the vehicle such as steering, brakes, internal combustion engine and transmission gear are controlled.

Ein Beispiel für ein autonom fahrendes Fahrzeug ist in DE 39 12 353 A1 offenbart.An example of an autonomously driving vehicle is in DE 39 12 353 A1 disclosed.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Regeneration einer Abgasnachbehandlungsanlage eines insbesondere mager betriebenen Verbrennungsmotors anzugeben, welches in einem autonom fahrenden Fahrzeug betreibbar ist. The object of the invention is to provide an improved method for the regeneration of an exhaust aftertreatment system of a particularly lean-burned internal combustion engine, which is operable in an autonomously driving vehicle.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine entsprechende Steuerungseinrichtung zum Durchführen des Verfahrens und ein Fahrzeug, welches eine solche Steuereinrichtung umfasst, zur Verfügung zu stellen.A further object of the invention is to provide a corresponding control device for carrying out the method and a vehicle comprising such a control device.

Die oben gestellten Aufgaben werden durch ein Verfahren sowie durch eine Steuerungseinrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 bis 16 sowie ein Fahrzeug welches eine solche Steuerungseinrichtung umfasst, gelöst. The objects set out above are achieved by a method and by a control device having the features of the independent claims 1 to 16 as well as a vehicle comprising such a control device.

Offenbart wird ein Verfahren zur Regeneration eines NOx-Speicher-Katalysators eines autonom fahrenden Fahrzeuges. Das autonom fahrende Fahrzeug umfasst einen Verbrennungsmotor und eine Abgasrückführeinrichtung. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:

  • A: Prüfen eines Regenerationsbedarfs des NOx-Speicherkatalysators; dies kann zum Beispiel durch Vergleich einer rechnerisch ermittelten NOx-Beladung mit einem NOx-Beladungs-Schwellwert erfolgen. Durch diese Prüfung können unnötige Regenerationen vermieden werden.
  • B: Wenn ein Regenerationsbedarf des NOx-Speicher-Katalysators festgestellt wurde, Festlegen eines SOLL-Wertfensters für zumindest einen Betriebsparameter des NOx-Speicher-Katalysators. Beispielsweise kann für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ des Abgases stromaufwärts des NOx-Speicher-Katalysators und für einen Abgasvolumenstrom (V .A) durch den NOx-Speicher-Katalysators ein SOLL-Wertfenster festgelegt werden. Aber auch für die Temperatur (T) des NOx-Speicher-Katalysators die Temperatur TA des Abgases (5), welches durch den NOx-Speicher-Katalysators (1) strömt, kann ein Sollwert-Fenster festgelegt werden.
Disclosed is a method for the regeneration of a NOx storage catalyst of an autonomously driving vehicle. The autonomously driving vehicle comprises an internal combustion engine and an exhaust gas recirculation device. The method comprises the following steps:
  • A: checking a regeneration requirement of the NOx storage catalytic converter; This can be done for example by comparing a calculated NOx load with a NOx loading threshold. This test helps to avoid unnecessary regeneration.
  • B: When a regeneration demand of the NOx storage catalyst has been determined, setting a target value window for at least one operating parameter of the NOx storage catalyst. For example, for an air-fuel ratio λ of the exhaust gas upstream of the NOx storage catalyst and for a volumetric flow of exhaust gas (V, A ) through the NOx storage catalyst, a set value window may be set. But also for the temperature (T) of the NOx storage catalyst, the temperature T A of the exhaust gas ( 5 ), which by the NOx storage catalyst ( 1 ), a setpoint window can be set.

Durch die Festlegung dieser SOLL-Wertfenster wird eine Regeneration des NOx-Speicher-Katalysators in einem günstigen Betriebsbereich sichergestellt. Dies begünstigt eine vollständige und effektive Regeneration.By determining these desired value windows, a regeneration of the NOx storage catalyst is ensured in a favorable operating range. This promotes a complete and effective regeneration.

Wenn für den Abgasvolumenstrom (V .A) durch den NOx-Speicher-Katalysator ein SOLL-Wertfenster festgelegt wird, kann dieses von einem oberen Schwellwert für den Abgasvolumenstrom (V .A) begrenzt sein. Damit wird sichergestellt, dass die Verweilzeiten des fetten Abgases im NOx-Speicher-Katalysator ausreichend lang sind, um eine möglichst vollständige Umsetzung des CO und HC im Abgas zu ermöglichen.

  • C: Ermitteln eines Betriebsprofils des Verbrennungsmotors und der Abgasrückführeinrichtung, in dem der IST-Wert des zumindest einen Betriebsparameters des NOx-Speicher-Katalysators das SOLL-Wertfenster des zumindest einen Betriebsparameters des NOx-Speicher-Katalysators durchläuft.
If a desired value window is defined for the exhaust gas volume flow (V A ) by the NOx storage catalytic converter, this can be limited by an upper threshold value for the exhaust gas volume flow rate (V A ). This ensures that the residence times of the rich exhaust gas in the NOx storage catalyst are sufficiently long to allow the fullest possible implementation of the CO and HC in the exhaust gas.
  • C: Determining an operating profile of the internal combustion engine and of the exhaust gas recirculation device, in which the actual value of the at least one operating parameter of the NOx storage catalytic converter passes through the target value window of the at least one operating parameter of the NOx storage catalytic converter.

Beispielsweise kann das Betriebsprofils des Verbrennungsmotors und der Abgasrückführeinrichtung Kombinationen einer momentanen Last (MD), eines momentanen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (λ), einer momentanen Drehzahl (n) und einer Abgasrückführrate (AGR%) umfassen. Dies sind ein Satz Parameter, die für die Betriebsparameter des NOx-Speicherkatalysators besonders großen Einfluss haben.For example, the operating profile of the internal combustion engine and the exhaust gas recirculation device may include combinations of a current load (M D ), a current air-fuel ratio (λ), a current speed (n), and an exhaust gas recirculation rate (EGR%). These are a set of parameters that have a particularly large influence on the operating parameters of the NOx storage catalyst.

Insbesondere kann das Betriebsprofil des Verbrennungsmotors und der Abgasrückführeinrichtung ein Betriebsprofil sein, in welchem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ) ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ < 1) ist. Dies ist förderlich für eine Regeneration des NOx-Speicher-Katalysators.In particular, the operating profile of the internal combustion engine and the exhaust gas recirculation device may be an operating profile in which the air-fuel ratio (λ) is a rich air-fuel ratio (λ <1). This is conducive to regeneration of the NOx storage catalyst.

Auch kann das Betriebsprofil des Verbrennungsmotors und der Abgasrückführeinrichtung ein Betriebsprofil ist, in welchem dem Verbrennungsmotor zurückgeführtes Abgas zugeführt wird (AGR% > 0). Dies ist wie oben beschrieben besonders vorteilhaft für eine im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch effiziente Regeneration des NOx-Speicher-Katalysators.

  • D: Ermitteln eines von dem Fahrzeug zu durchfahrenden Fahrprofils des autonom fahrenden Fahrzeugs (2), in welchem der Verbrennungsmotor und die Abgasrückführeinrichtung innerhalb des in (C) ermittelten Betriebsprofils betrieben werden. Das von dem Fahrzeug zu durchfahrende Fahrprofil kann beispielsweise eine Geschwindigkeit des autonom fahrenden Fahrzeuges und die aktivierte Gangstufe eines Übersetzungsgetriebes des autonom fahrenden Fahrzeuges umfassen. Wenn das Übersetzungsgetriebe ein stufenloses CVS-Getriebe ist, dann bezeichnet die Gangstufe eine gewählte Übersetzung aus dem Übersetzungsbereich des CVS-Getriebes. Dadurch, dass ein Fahrprofil ermittelt wird, in welchem der Verbrennungsmotor und die Abgasrückführeinrichtung innerhalb des in (C) ermittelten Betriebsprofils betrieben werden, liegen während des Fahrprofils günstige Bedingungen für eine effiziente und vollständige Regeneration des NOx-Speicherkatalysators vor.
  • E: Durchfahren des in (D) ermittelten Fahrprofils. Wenn das ermittelte Fahrprofil durchfahren wird, wird eine vollständige und effiziente Regernation des NOx-Speicherkatalysators unterstützt.
Also, the operating profile of the internal combustion engine and the exhaust gas recirculation device may be an operating profile in which exhaust gas recirculated to the internal combustion engine is supplied (EGR%> 0). As described above, this is particularly advantageous for an efficient regeneration of the NOx storage catalyst in terms of fuel consumption.
  • D: Determining a driving profile of the autonomously driving vehicle to be traversed by the vehicle ( 2 ), in which the internal combustion engine and the exhaust gas recirculation device are operated within the operating profile determined in (C). The driving profile to be traveled by the vehicle can include, for example, a speed of the autonomously driving vehicle and the activated gear stage of a transmission of the autonomously driving vehicle. If the transmission gear is a continuously variable CVS transmission, then the gear stage designates a selected gear ratio from the transmission range of the CVS transmission. By determining a driving profile in which the internal combustion engine and the exhaust gas recirculation device are operated within the operating profile determined in (C), favorable conditions for efficient and complete regeneration of the NOx storage catalytic converter are present during the driving profile.
  • E: Passing through the travel profile determined in (D). If the determined driving profile is passed through, a complete and efficient regeneration of the NOx storage catalytic converter is supported.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Betriebsprofil des Verbrennungsmotors und der Abgasrückführeinrichtung ein n-dimensionaler Parameterraum sein, welcher ausschließlich Parametersätze enthält, deren Anwendung einen Betrieb des Verbrennungsmotors und der Abgasrückführeinrichtung beschreiben, in dem sich der mindestens eine Betriebsparameter des NOx-Speicher-Katalysators in dem für diesen Betriebsparameter gewählten SOLL-Wertfenster bewegt.In the method according to the invention, the operating profile of the internal combustion engine and the exhaust gas recirculation device can be an n-dimensional parameter space which contains only parameter sets whose application describe an operation of the internal combustion engine and the exhaust gas recirculation device, in which the at least one operating parameter of the NOx storage catalyst in the moves to the desired value window selected for this operating parameter.

Beispielsweise kann das Betriebsprofils des Verbrennungsmotors und der Abgasrückführeinrichtung Kombinationen einer momentanen Last (MD), eines momentanen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (λ), einer momentanen Drehzahl (n) und einer Abgasrückführrate (AGR%) umfassen, welche in einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ des Abgases stromaufwärts des NOx-Speicher-Katalysators und einem Abgasvolumenstrom (V .A) durch den NOx-Speicher-Katalysators resultieren, die im in Verfahrensschritt (B) festgelegten SOLL-Wertfenster liegen. So wird sichergestellt, dass der Verbrennungsmotor und die Abgasrückführeinrichtung so betrieben werden, dass für die Regeneration des NOx-Speicher-Katalysators günstige Bedingungen vorherrschen.For example, the operating profile of the internal combustion engine and exhaust gas recirculation means may include combinations of instantaneous load (M D ), instantaneous air-fuel ratio (λ), instantaneous speed (n), and exhaust gas recirculation rate (EGR%) present in an air-fuel Ratio λ of the exhaust gas upstream of the NOx storage catalyst and an exhaust gas volume flow (V A ) by the NOx storage catalyst resulting in the target value window set in step (B). This ensures that the internal combustion engine and the exhaust gas recirculation device are operated in such a way that favorable conditions prevail for the regeneration of the NOx storage catalytic converter.

Das Betriebsprofil des Verbrennungsmotors und der Abgasrückführeinrichtung kann insbesondere ein n-dimensionaler Parameterraum ist, welcher ausschließlich Parametersätze enthält, deren Anwendung einen Betrieb des Verbrennungsmotors und der Abgasrückführeinrichtung beschreiben, in dem sich der mindestens eine Betriebsparameter des NOx-Speicher-Katalysators ohne Unterbrechung bis zum Erreichen einer vollständigen Regeneration des NOx-Speicher-Katalysators in dem für diesen Betriebsparameter gewählten SOLL-Wertfenster bewegt. So wird eine unvollständige Regeneration des NOx-Speicher-Katalysators vermieden, was vorteilhaft für den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs ist.The operating profile of the internal combustion engine and the exhaust gas recirculation device can in particular be an n-dimensional parameter space which exclusively contains parameter sets whose application describe an operation of the internal combustion engine and the exhaust gas recirculation device in which the at least one operating parameter of the NOx storage catalytic converter reaches its destination without interruption a complete regeneration of the NOx storage catalyst moves in the selected for this operating parameter desired value window. Thus, an incomplete regeneration of the NOx storage catalyst is avoided, which is advantageous for the fuel consumption of the vehicle.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann als Fahrprofil des autonom fahrenden Fahrzeuges ein Fahrprofil eingestellt werden, in dem der Verbrennungsmotor und die Abgasrückführeinrichtung in dem für sie in Verfahrensschritt (C) gewählten Betriebsprofil betrieben werden. In einem solchen Fahrprofil ist die Regeneration des NOx-Speicherkatalysators vorteilhaft effektiv durchführbar. In the context of the method according to the invention, a driving profile can be set as the driving profile of the autonomously driving vehicle, in which the internal combustion engine and the exhaust gas recirculation device are operated in the operating profile selected for them in process step (C). In such a driving profile, the regeneration of the NOx storage catalyst is advantageously carried out effectively.

Um dies zu erreichen, nehmen die Geschwindigkeit des Fahrzeuges und der Gradient der Geschwindigkeit des Fahrzeuges nur Werte an, deren resultierende Lasten MD und Drehzahlen des Verbrennungsmotors innerhalb eines aus Kombinationen einer aktivierten Gangstufe des Fahrzeuges und dem n-dimensionalen Parameterraum des gewählten Betriebsprofils des Verbrennungsmotors und der Abgasrückführeinrichtung gelegenen Parameterraums liegen. Die Verwendung dieser Vorschrift erleichtert die Ermittlung eines Fahrprofils, in dem der Verbrennungsmotor und die Abgasrückführeinrichtung während des Fahrprofils in dem für sie bestimmten Betriebsprofil betrieben werden.To achieve this, the speed of the vehicle and the gradient of the speed of the vehicle only take on values, the resulting loads M D and engine speeds within one of combinations of an activated ratio of the vehicle and the n-dimensional parameter space of the selected operating profile of the internal combustion engine and the exhaust gas recirculation parameter space lying. The use of this rule facilitates the determination of a driving profile in which the internal combustion engine and the exhaust gas recirculation device are operated during the driving profile in the operating profile intended for them.

Eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet einen Abstand zwischen dem autonom fahrende Fahrzeug und einem im Straßenverkehr voraus fahrenden Fahrzeug als variablen Parameter, um ein Fahrprofil festzulegen. Auch in einem solchen Fahrprofil nehmen die Geschwindigkeit des Fahrzeuges und der Gradient der Geschwindigkeit des Fahrzeuges nur Werte an, deren resultierende Lasten MD und Drehzahlen des Verbrennungsmotors innerhalb eines aus Kombinationen einer aktivierten Gangstufe des Fahrzeuges und dem n-dimensionalen Parameterraum des gewählten Betriebsprofils des Verbrennungsmotors und der Abgasrückführeinrichtung gelegenen Parameterraums liegen.A further embodiment of the method according to the invention uses a distance between the autonomously driving vehicle and a vehicle driving ahead in the road as a variable parameter in order to determine a driving profile. Even in such a driving profile, the speed of the vehicle and the gradient of the speed of the vehicle only take values, the resulting loads M D and engine speeds within one of combinations of an activated gear ratio of the vehicle and the n-dimensional parameter space of the selected operating profile of the internal combustion engine and the exhaust gas recirculation parameter space lying.

Die Nutzung des Abstands zwischen dem autonom fahrenden Fahrzeug und einem im Straßenverkehr voraus fahrenden Fahrzeug als variablen Parameter unterstützt die Ermittlung eines Fahrprofils, in dem der Verbrennungsmotor und die Abgasrückführeinrichtung während des Fahrprofils in dem für sie bestimmten Betriebsprofil betrieben werden.The use of the distance between the autonomously driving vehicle and a road ahead driving vehicle as a variable parameter supports the determination of a driving profile in which the internal combustion engine and the exhaust gas recirculation device are operated during the driving profile in the specific operating profile for them.

Auch kann das erfindungsgemäße Verfahren so ausgebildet sein, dass elektronisch bereitgestellte Information berücksichtigt werden, um ein Fahrprofil einzustellen. Solche Informationen können die Verkehrslage auf möglichen Fahrstrecken des autonom fahrenden Fahrzeugs betreffen. Die Nutzung dieser Informationen unterstützt die Ermittlung eines Fahrprofils, in dem der Verbrennungsmotor und die Abgasrückführeinrichtung während des Fahrprofils in dem für sie bestimmten Betriebsprofil betrieben werden.The method according to the invention can also be designed so that electronically provided information is taken into account Adjust driving profile. Such information may relate to the traffic situation on possible routes of the autonomously driving vehicle. The use of this information supports the determination of a driving profile in which the internal combustion engine and the exhaust gas recirculation device are operated during the driving profile in the operating profile intended for them.

Die elektronisch bereitgestellten Informationen zur Ermittlung des Betriebsprofils (C) können also zumindest von einem Verkehrsleitsystem übermittelte Informationen umfassen, bspw. Informationen über die Fahrstrecke und/oder Informationen über die Verkehrslage. Die vom Verkehrsleitsystem übermittelten Informationen können dabei über Lichtzeichenanlagen an das Fahrzeug übermittelt werden. Es besteht auch die Möglichkeit, zur Ermittlung des Betriebsprofils (C) zumindest Informationen heranzuziehen, welche mit weiteren autonom fahrenden Fahrzeugen ausgetauscht wurden.The information provided electronically to determine the operating profile (C) can therefore comprise at least information transmitted by a traffic control system, for example information about the route and / or information about the traffic situation. The information transmitted by the traffic control system can be transmitted to the vehicle via traffic lights. It is also possible to use for determining the operating profile (C) at least information that has been exchanged with other autonomously driving vehicles.

In einer weiteren Ausprägung kann das erfindungsgemäße Verfahren so ausgebildet sein, dass mit anderen autonom fahrenden Fahrzeugen ausgetauschte Information verwendet werden, um ein Fahrprofil einzustellen. So können zum einen Informationen, die anderen Fahrzeugen zeitlich früher zur Verfügung stehen als dem den Prozess ausführenden autonom fahrenden Fahrzeug, bei der Festlegung des Fahrprofils berücksichtigt werden. In a further embodiment, the method according to the invention can be designed so that information exchanged with other autonomously driving vehicles is used to set a driving profile. Thus, on the one hand, information that is available to other vehicles earlier in time than the autonomously driving vehicle executing the process can be taken into account when determining the driving profile.

Auch können von anderen Fahrzeugen festgelegte Fahrprofile zur Festlegung eines eigenen Fahrprofils verwendet werden. Verschiedene autonom fahrende Fahrzeuge können sich so untereinander koordinieren, um beispielsweise vorteilhaft kraftstoffsparende Fahrprofile festzulegen. Insgesamt unterstützt die Berücksichtigung des Austauschs von Informationen zwischen autonom fahrenden Fahrzeugen die Ermittlung eines Fahrprofils, in dem der Verbrennungsmotor und die Abgasrückführeinrichtung während des Fahrprofils in dem für sie bestimmten Betriebsprofil betrieben werden.Also defined by other vehicles driving profiles can be used to determine a separate driving profile. Various autonomously driving vehicles can thus coordinate with each other, for example, to set advantageous fuel-efficient driving profiles. Overall, the consideration of the exchange of information between autonomous vehicles supports the determination of a driving profile in which the internal combustion engine and the exhaust gas recirculation device are operated during the driving profile in the operating profile intended for them.

Der erfindungsgemäße Prozess kann auch so ausgebildet sein, dass Informationen mit Lichtzeichenanlagen (umgangssprachlich Verkehrsampeln) ausgetauscht werden. Beispielsweise können Informationen über bevorstehende Ampelphasen vorteilhaft dazu verwendet werden, Fahrprofile festzulegen, in denen der Verbrennungsmotor und die Abgasrückführeinrichtung während des Fahrprofils in dem für sie bestimmten Betriebsprofil betrieben werden.The process according to the invention can also be designed so that information is exchanged with traffic light systems (colloquially traffic lights). For example, information about impending traffic light phases can be advantageously used to determine driving profiles in which the internal combustion engine and the exhaust gas recirculation device are operated during the driving profile in the operating profile intended for them.

Teil der Offenbarung ist auch eine Steuerungseinrichtung zum Betrieb eines autonom fahrenden Fahrzeugs, die zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung kann dazu unter anderem den Verbrennungsmotor, das Übersetzungsgetriebe, und die Abgasrückführeinrichtung ansteuern sowie Betriebsparameter ermitteln.Part of the disclosure is also a control device for operating an autonomously driving vehicle, which is designed for application of the method according to the invention. Among other things, the control device according to the invention can control the internal combustion engine, the transmission gear, and the exhaust gas recirculation device and determine operating parameters.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein autonom fahrendes Fahrzeug, umfassend einen Verbrennungsmotor, einen NOx-Speicher-Katalysator, ein Übersetzungsgetriebe, und eine Abgasrückführeinrichtung, welches eine erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung umfasst.Another aspect of the invention is an autonomously driving vehicle comprising an internal combustion engine, a NOx storage catalyst, a transmission gear, and an exhaust gas recirculation device comprising a control device according to the invention.

Weitere Merkmale und Vorteile gehen aus der nachfolgend angeführten detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung hervor. Das Ausführungsbeispiel wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert. Es zeigt: Further features and advantages will be apparent from the following detailed description of an embodiment of the invention. The embodiment will be explained in more detail with reference to the figures. It shows:

1 stark schematisiert ein erfindungsgemäßes Fahrzeug; und 1 highly schematic of a vehicle according to the invention; and

2 ein erfindungsgemäßes Verfahren 2 a method according to the invention

1 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung beispielhaft ein erfindungsgemäßes autonom fahrendes Fahrzeug 2, welches ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Ein solches autonom fahrendes Fahrzeug 2 umfasst mindestens einen NOx-Speicher-Katalysator 1, einen Verbrennungsmotor 3, eine Abgasrückführeinrichtung 8, ein Übersetzungsgetriebe 4 und eine erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung 10. In dieser beispielhaften Ausführung umfasst das autonom fahrende Fahrzeug 2 auch eine Turbine 7, und einen Verdichter 9. 1 shows a highly schematic representation of an inventive autonomously driving vehicle by way of example 2 , which is designed to carry out a method according to the invention. Such an autonomously driving vehicle 2 includes at least one NOx storage catalyst 1 , an internal combustion engine 3 , an exhaust gas recirculation device 8th , a translation gearbox 4 and a control device according to the invention 10 , In this exemplary embodiment, the autonomous vehicle includes 2 also a turbine 7 , and a compressor 9 ,

Bei dem Verbrennungsmotor 3 kann es sich um einen handelsüblichen Diesel- oder Otto-Motor handeln. Diese können mit verschiedenen Verbrennungs- und Gemischaufbereitungsverfahren ausgebildet sein und mit verschiedenen Brennstoffen betrieben werden. Für die vorliegende Erfindung von besonderer Relevanz sind Verbrennungsmotoren 3, die zumindest zeitweise im Magerbetrieb (mit Luftüberschuss) und mit Kraftstoffen aus Kohlenwasserstoffverbindungen betrieben werden. Solche Verbrennungsmotoren 3 stoßen Abgas 5 aus, welches NOx enthält. Beispiele dafür sind handelsübliche PKW- und LKW-Dieselmotoren.In the internal combustion engine 3 It can be a commercial diesel or gasoline engine. These can be designed with various combustion and mixture treatment processes and operated with different fuels. For the present invention of particular relevance are internal combustion engines 3 which are at least temporarily operated in lean operation (with excess air) and with fuels from hydrocarbon compounds. Such internal combustion engines 3 encounter exhaust 5 out, which contains NOx. Examples of this are commercially available passenger car and truck diesel engines.

NOx-Speicher-Katalysatoren 1 werden beispielweise in Verbindung mit handelsüblichen mager betriebenen Verbrennungsmotoren 3 in Fahrzeugen verbaut. Sie sind im Abgasstrang stromabwärts des Verbrennungsmotors 3 angeordnet und werden dementsprechend von dem Abgas 5, welches vom Verbrennungsmotor 3 ausgestoßen wird, durchströmt. NOx-Speicher-Katalysatoren 1 können auch in andere Komponenten zur Abgasnachbehandlung, zum Beispiel Partikelfilter, integriert sein.NOx storage catalysts 1 For example, in conjunction with commercially available lean-burn internal combustion engines 3 installed in vehicles. They are in the exhaust system downstream of the internal combustion engine 3 arranged and are accordingly of the exhaust gas 5 that of the internal combustion engine 3 is expelled, flows through. NOx storage catalysts 1 can also be integrated into other components for exhaust aftertreatment, for example particulate filters.

Zwischen Verbrennungsmotor 3 und NOx-Speicherkatalysator 1 ist die Turbine 7 im Abgas 5 angeordnet. Sie entzieht dem Abgas 5 durch Expansion eine Enthalpie und stellt die entzogene Enthalpie als eine mechanische Turbo-Lader-Energie bereit. Mit der mechanischen Turbo-Lader-Energie wird der durch eine Welle mit der Turbine 7 verbundene Verdichter 9 angetrieben. Der Verdichter 9 verdichtet eine dem Verbrennungsmotor 3 zugeführte Ladung 12. Between internal combustion engine 3 and NOx storage catalyst 1 is the turbine 7 in the exhaust 5 arranged. It extracts the exhaust gas 5 enthalpy through expansion and provides the extracted enthalpy as a mechanical turbo-supercharger energy. With the mechanical turbocharger energy is going through a shaft with the turbine 7 connected compressors 9 driven. The compressor 9 compresses a the internal combustion engine 3 supplied charge 12 ,

Diese Anordnung von Turbine 7 und Verdichter 9 entspricht einem handelsüblichen Abgasturbolader, wie er insbesondere zur Standardausrüstung von modernen Dieselmotoren gehört. Das erfindungsgemäße Verfahren ist selbstverständlich auch in Fahrzeugen ohne Abgasturbolader anwendbar. Zwischen Verdichter 9 und Verbrennungsmotor 3 können noch weitere Komponenten wie Wärmetauscher oder Drosselklappen angeordnet sein. Dies hat aber keine direkte Relevanz für das erfindungsgemäße Verfahren.This arrangement of turbine 7 and compressors 9 corresponds to a commercial exhaust gas turbocharger, as it belongs in particular to the standard equipment of modern diesel engines. Of course, the method according to the invention can also be used in vehicles without an exhaust gas turbocharger. Between compressors 9 and internal combustion engine 3 can be arranged other components such as heat exchangers or throttle valves. However, this has no direct relevance for the method according to the invention.

Die Abgasrückführeinrichtung 8 ist so ausgebildet, dass sie veränderliche Anteile des Abgases 5 stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators 1 umleiten kann und diese stromaufwärts des Verdichters 9 in die dem Verbrennungsmotor 3 zugeführte Ladung 12 einleiten kann. So kann die dem Verbrennungsmotor 3 zugeführte Ladung 12 aus veränderlichen Anteilen einer Frischluft 11 und Abgas 5 zusammengesetzt werden. Für den erfindungsgemäßen Prozess von besonderer Relevanz sind Abgasrückführeinrichtungen 8, die es erlauben die dem Verbrennungsmotor 3 zugeführte Ladung 12 vollständig aus Abgas 5 bestehen zu lassen, was einer Abgasrückführrate (AGR%) von 100% entspricht.The exhaust gas recirculation device 8th is designed so that it has variable proportions of the exhaust gas 5 downstream of the NOx storage catalyst 1 and can redirect these upstream of the compressor 9 in the internal combustion engine 3 supplied charge 12 can initiate. So can the engine 3 supplied charge 12 from variable proportions of fresh air 11 and exhaust 5 be assembled. Exhaust gas recirculation systems are of particular relevance to the process according to the invention 8th that allow the internal combustion engine 3 supplied charge 12 completely made of exhaust gas 5 which corresponds to an exhaust gas recirculation rate (EGR%) of 100%.

Die Abgasrückführeinrichtung 8 ist in dem in 1 exemplarisch dargestellten Beispiel als Niederdruckabgasrückführung ausgebildet. Auch andere Ausführungen sind möglich, solange die Entnahme des zurückzuführenden Anteils des Abgases 5 stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators 1 erfolgt und hohe Abgasrückführraten, idealerweise 100%, möglich sind. Die Abgasrückführeinrichtung 8 kann eines oder mehrere Ventile sowie einen oder mehrere Wärmetauscher umfassen. Die genaue Ausführung ist für den erfindungsgemäßen Prozess allerdings nicht relevant.The exhaust gas recirculation device 8th is in the in 1 exemplified example designed as low pressure exhaust gas recirculation. Other embodiments are possible as long as the removal of the recirculated portion of the exhaust gas 5 downstream of the NOx storage catalyst 1 takes place and high exhaust gas recirculation rates, ideally 100%, are possible. The exhaust gas recirculation device 8th may include one or more valves and one or more heat exchangers. However, the exact execution is not relevant to the process according to the invention.

Eine mechanische Energie 6 wird vom Verbrennungsmotor 3 erzeugt und an das Übersetzungsgetriebe 4 geleitet. Das Übersetzungsgetriebe setzt die vom Verbrennungsmotor 3 erzeugte mechanische Energie auf ein wählbares Drehzahlniveau um und leitet sie an die Antriebsräder des Fahrzeugs weiter. Das Übersetzungsgetriebe kann dabei beispielsweise als typisches Automatikgetriebe mit Planetenradsätzen, als automatisiertes Schaltgetriebe oder auch als CVS-Getriebe ausgebildet sein. A mechanical energy 6 is from the combustion engine 3 generated and to the transmission gear 4 directed. The transmission gear sets those of the internal combustion engine 3 generated mechanical energy to a selectable speed level and passes it to the drive wheels of the vehicle on. The transmission gear can be designed, for example, as a typical automatic transmission with planetary gear sets, as an automated manual transmission or as a CVS transmission.

Zwischen Verbrennungsmotor 3 und Übersetzungsgetriebe 4 kann beispielsweise eine Kupplung oder ein Drehmomentenwandler angeordnet sein. Für die vorliegende Erfindung ist die genaue Ausbildung irrelevant, solange verschiedene mechanische Übersetzungen bereitgestellt werden und das Übersetzungsgetriebe 4 durch die Steuerungseinrichtung 10 angesteuert werden kann. Between internal combustion engine 3 and transmission gear 4 For example, a clutch or a torque converter can be arranged. For the present invention, the exact design is irrelevant as long as various mechanical translations are provided and the transmission gear 4 by the control device 10 can be controlled.

Bei dem autonom fahrenden Fahrzeug 2 kann es sich um einen PKW oder LKW handeln. Aber auch eine Ausbildung als Wasserfahrzeug (Boot oder Schiff) oder als Motorrad wäre theoretisch denkbar.In the autonomously driving vehicle 2 it can be a car or truck. But training as a watercraft (boat or ship) or as a motorcycle would be theoretically conceivable.

2 zeigt beispielhaft ein erfindungsgemäßes Verfahren. In einem Schritt A wird zunächst geprüft, ob ein Regenerationsbedarf für den NOx-Speicherkatalysator 1 vorliegt. Dies kann zum Beispiel durch Vergleich einer rechnerisch ermittelten NOx-Beladung mit einem Schwellwert erfolgen. Nur wenn ein solcher Regenerationsbedarf festgestellt wird, ist eine Regeneration vorteilhaft, da ansonsten unnötiger Kraftstoffverbrauch verursacht wird. 2 shows an example of a method according to the invention. In a step A, it is first checked whether a regeneration requirement for the NOx storage catalyst 1 is present. This can be done, for example, by comparing a calculated NOx load with a threshold value. Regeneration is advantageous only if such a need for regeneration is identified, otherwise unnecessary fuel consumption is caused.

Wenn ein Regenerationsbedarf festgestellt wurde, wird in einem Schritt B ein SOLL-Wertfenster für zumindest einen Betriebsparameter des NOx-Speicher-Katalysators 1 festgelegt. Beispielsweise könnte ein SOLL-Wertfenster für einen Abgas-Volumenstrom (V .A) durch den NOx-Speicher-Katalysator 1 von 100 Kubikmeter/Stunde bis 180 Kubikmeter/Stunde, für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ von 0,85 bis 0,9 und eine Temperatur des Abgases von 300°Celsius bis 400°Celsius festgelegt werden. If a regeneration requirement has been determined, in a step B a setpoint value window for at least one operating parameter of the NOx storage catalyst is determined 1 established. For example, a target value window for an exhaust gas volume flow (V A ) could be provided by the NOx storage catalyst 1 from 100 cubic meters / hour to 180 cubic meters / hour, for an air-fuel ratio λ of 0.85 to 0.9, and a temperature of the exhaust gas of 300 ° Celsius to 400 ° Celsius.

Bei der Festlegung der SOLL-Wertfenster sind unter anderem die konstruktiven Gegebenheiten sowie die chemischen Eigenschaften des NOx-Speicherkatalysators zu beachten. Wenn diese bekannt und berücksichtigt sind, lassen sich SOLL-Wertfenster für die Betriebsparameter des NOx-Speicher-Katalysators 1 festlegen, die eine effiziente und vollständige Regeneration begünstigen. When determining the target value windows, among other things, the structural conditions as well as the chemical properties of the NOx storage catalytic converter must be taken into account. If these are known and taken into account, SOLL value windows can be used for the operating parameters of the NOx storage catalyst 1 that promote efficient and complete regeneration.

Beispielsweise kann bei bekannter Geometrie des NOx-Speicher-Katalysators 1 ein Abgasvolumenstrom-Schwellwert bestimmt werden, oberhalb dessen die Umsetzung der HC und CO-Anteile des Abgases 5 auf Grund zu kurzer Verweilzeit im NOx-Speicher-Katalysator 1 unvorteilhaft unvollständig wird. Damit ist beispielsweise eine obere Grenze des SOLL-Wertfensters für den Abgasvolumenstrom V .A definiert.For example, with known geometry of the NOx storage catalyst 1 an exhaust gas volumetric flow threshold value can be determined above which the conversion of the HC and CO fractions of the exhaust gas 5 due to a short residence time in the NOx storage catalyst 1 unfavorably incomplete. Thus, for example, an upper limit of the target value window for the exhaust gas volume flow V. A defines.

Eine untere Grenze des SOLL-Wertfensters für den Abgasvolumenstrom V .A kann beispielsweise aus strömungstechnischen Gegebenheiten innerhalb des NOx-Speicher-Katalysators 1 resultieren. Unterhalb eines Schwellwerts des Abgasvolumenstroms V .Akönnten manche Bereiche des NOx-Speicher-Katalysators 1 nicht ausreichend durchströmt werden. Auch könnte sich unterhalb eines Schwellwerts des Abgasvolumenstroms V .A eine impraktikabel lange Regenerationszeit von zum Beispiel mehr als 10 Sekunden ergeben.A lower limit of the target value window for the exhaust gas volume flow V. A can for example from fluidic conditions within of the NOx storage catalyst 1 result. Below a threshold value of the exhaust gas volumetric flow V. A could be some areas of the NOx storage catalyst 1 are not sufficiently flowed through. Also, below a threshold value of the exhaust gas volume flow V. A results in an impractically long regeneration time of, for example, more than 10 seconds.

In einem Schritt C wird ein Betriebsprofil für den Verbrennungsmotor 3 und die Abgasrückführeinrichtung 8 festgelegt, welche in Betriebsparametern für den NOx-Speicher-Katalysator 1 resultieren, die innerhalb der in Verfahrensschritt B festgelegten SOLL-Wertfenster liegen. Der Parameter Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ kann beispielsweise direkt aus dem festgelegten SOLL-Wertbereich für die Betriebsparameter des NOx-Speicher-Katalysators 1 für das Betriebsprofil des Verbrennungsmotors 3 übernommen werden.In a step C, an operating profile for the internal combustion engine 3 and the exhaust gas recirculation device 8th determined in operating parameters for the NOx storage catalyst 1 result, which lie within the specified in step B setpoint value window. The parameter air-fuel ratio λ can, for example, directly from the specified setpoint value range for the operating parameters of the NOx storage catalyst 1 for the operating profile of the internal combustion engine 3 be taken over.

Da das erfindungsgemäße Verfahren auf eine möglichst effektive Regeneration des NOx-Speicher-Katalysators 1 abzielt, sind vor allem Betriebsprofile für den Verbrennungsmotor 3 und die Abgasrückführeinrichtung 8 relevant, die eine hohe Abgasrückführrate AGR%, möglichst 100%, und ein fettes Luft-Kraftstoffgemisch λ aufweisen. Ein Betriebsprofil für den Verbrennungsmotor 3 und die Abgasrückführeinrichtung 8 kann also beispielsweise die Parameter AGR% = 100% und Luft-Kraftstoffgemisch λ = 0,9 umfassen.Since the inventive method to the most effective regeneration of the NOx storage catalyst 1 is aimed primarily at operating profiles for the internal combustion engine 3 and the exhaust gas recirculation device 8th relevant, which have a high exhaust gas recirculation EGR%, preferably 100%, and a rich air-fuel mixture λ. An operating profile for the internal combustion engine 3 and the exhaust gas recirculation device 8th For example, it may include the parameters EGR% = 100% and air-fuel mixture λ = 0.9.

Wenn die Ladung 12 des Verbrennungsmotors 3 vollständig aus zurückgeführtem Abgas besteht (AGR% = 100%), kann der Verbrennungsmotor 3 keine mechanische Energie abgeben. Die Last MD muss daher negativ sein, der Verbrennungsmotors 3 muss also von einem äußeren Drehmoment bewegt werden. Das Drehmoment kann aus der Bewegungsenergie, oder potentiellen Energie bei Bergabfahrt, des Fahrzeugs 2 erzeugt werden. Das Moment muss groß genug sein, die Reibung und die Ladungswechselarbeit des Verbrennungsmotors 3 zu überwinden. If the charge 12 of the internal combustion engine 3 completely composed of recirculated exhaust gas (EGR% = 100%), the internal combustion engine can 3 do not give off any mechanical energy. The load M D must therefore be negative, the internal combustion engine 3 must therefore be moved by an external torque. The torque may be from the kinetic energy, or potential energy during downhill driving, of the vehicle 2 be generated. The moment has to be big enough, the friction and the charge cycle of the internal combustion engine 3 to overcome.

Der Wert des Parameters Last MD hängt daher neben der konstruktiven Ausführung des Verbrennungsmotors 3 unter anderem von dessen Drehzahl und der konstruktiven Ausführung und Einstellung aller Ladungswechselorgane ab. Die Ladungswechselorgane umfassen die Abgasrückführeinrichtung 8, Verdichter 9 und Turbine 7 und alle Verbindungsleitungen. Im Beispiel liegt der Parameterbereich zwischen –10Nm und –20Nm.The value of the parameter Last M D therefore depends on the structural design of the internal combustion engine 3 among other things its speed and the design and setting of all charge exchange organs. The charge exchange devices comprise the exhaust gas recirculation device 8th , Compressor 9 and turbine 7 and all connection lines. In the example, the parameter range is between -10Nm and -20Nm.

Wenn AGR% = 100% festgesetzt ist, ergeben sich für den Parameter Drehzahl n des Verbrennungsmotors 3 obere und untere Schwellwerte hauptsächlich aus den Grenzen des SOLL-Wertfensters für den Abgasvolumenstrom V .A. Andere Einflüsse auf den Abgasvolumenstrom V .A umfassen die Einstellung einer eventuell vorhandenen Drosselklappe oder eines variablen Ventiltriebs. Beispielsweise könnte der Bereich für den Parameter Drehzahl n des Verbrennungsmotors 3 zwischen 1000 1/min und 2500 1/min liegen.If EGR% = 100% is set, this results in the parameter speed n of the internal combustion engine 3 upper and lower threshold values mainly from the limits of the target value window for the exhaust gas volume flow V. A. Other influences on the exhaust gas volume flow V. A includes the setting of a possibly existing throttle or a variable valve train. For example, the range for the parameter speed n of the internal combustion engine 3 between 1000 1 / min and 2500 1 / min.

Da die Last des Verbrennungsmotors 3 negativ ist und daher aus der kinetischen oder potentiellen Energie des Fahrzeugs 2 erzeugt wird, ist eine konstante oder steigende Drehzahl während des Regenerationsbetriebs nur bei Bergabfahrt oder starkem Rückenwind für das Fahrzeug 2 möglich. Dies wird bei der Festlegung des Motorbetriebsprofils beachtet.Because the load of the internal combustion engine 3 is negative and therefore from the kinetic or potential energy of the vehicle 2 is generated, a constant or increasing speed during the regeneration operation only when driving downhill or strong tailwind for the vehicle 2 possible. This is taken into account when determining the engine operating profile.

Abschließend für Verfahrensschritt C ist ein oder mehrere plausible Betriebsprofile für den Verbrennungsmotor 3 und die Abgasrückführeinrichtung 8 festzulegen, welche in einer vollständigen Regeneration des NOx-Speicher-Katalysators 1 resultieren. Vollständige Regeneration heißt, dass alles im NOx-Speicherkatalysator 1 angelagerte NOx vollständig umgesetzt wird. Denkbar wäre zum Beispiel ein linear abfallender Drehzahlverlauf von 2500 1/min nach 1500 1/min über eine Zeit von 10 Sekunden bei AGR% = 100% und einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ = 0,9.Finally, for method step C is one or more plausible operating profiles for the internal combustion engine 3 and the exhaust gas recirculation device 8th determine which in a complete regeneration of the NOx storage catalyst 1 result. Complete regeneration means everything in the NOx storage catalyst 1 accumulated NOx is fully implemented. It would be conceivable, for example, a linear declining speed curve of 2500 1 / min after 1500 1 / min over a period of 10 seconds at EGR% = 100% and an air-fuel ratio λ = 0.9.

In Schritt D der beispielhaften Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Fahrprofil festgelegt, das von dem autonom fahrenden Fahrzeug 2 zu durchfahren ist und in welchem der Verbrennungsmotor 3 und die Abgasrückführeinrichtung 8 in dem in Verfahrensschritt C festgelegten Betriebsprofil betrieben werden.In step D of the exemplary representation of the method according to the invention, a driving profile is determined that of the autonomously driving vehicle 2 to pass through and in which the internal combustion engine 3 and the exhaust gas recirculation device 8th be operated in the specified in step C operating profile.

Die auf das Fahrzeug 2 wirkende Beschleunigung umfasst die Komponenten der Fahrwiderstände inklusive Resultierende eventueller Hangabtriebskraft und Windgeschwindigkeiten sowie die durch das Übersetzungsgetriebe 4 übersetzte Last MD des Verbrennungsmotors 3. Im dargestellten Beispiel wird das Fahrprofil umfassend Geschwindigkeit des Fahrzeugs 2 und Einstellung des Übersetzungsgetriebes 4 so festgelegt, dass die resultierende Beschleunigung die Drehzahl des Verbrennungsmotors 3 bei den in Verfahrensschritt C vorgegebenen Parametern für Verbrennungsmotor 3 und Abgasrückführeinrichtung 8 innerhalb von 10 Sekunden von 2500 1/min nach 1500 1/min fallen lässt. Eine solche Festlegung basiert auf bekannten Fahrwiderständen und Fahrstrecke des Fahrzeugs 2.The on the vehicle 2 acting acceleration includes the components of the driving resistances including resultant of any downgrade force and wind speeds as well as by the transmission gear 4 translated load M D of the internal combustion engine 3 , In the example shown, the driving profile is the speed of the vehicle 2 and setting the gearbox 4 set so that the resulting acceleration is the speed of the engine 3 at the parameters specified in method step C for internal combustion engine 3 and exhaust gas recirculation device 8th drop from 2500 rpm to 1500 rpm within 10 seconds. Such a determination is based on known driving resistances and driving distance of the vehicle 2 ,

Zur Ermittlung eines solchen Fahrprofils kann der Abstand des autonom fahrenden Fahrzeugs 2 zu einem vorausfahrenden als variabler Parameter genutzt werden. Beispielsweise kann das autonom fahrende Fahrzeug temporär dichter auf ein vorausfahrendes Fahrzeug auffahren um durch die kurzzeitig erhöhte Geschwindigkeit mehr kinetische Energie für eine Regeneration zur Verfügung zu haben. Während der Regeneration kann es sich dann auf einen größeren Abstand zurückfallen lassen.To determine such a driving profile, the distance of the autonomously moving vehicle 2 to be used as a variable parameter to a preceding one. For example, the autonomously driving vehicle can temporarily drive closer to a vehicle in front in order to increase the kinetic energy due to the temporarily increased speed to have a regeneration available. During regeneration, it can then fall back to a greater distance.

Um die Ermittlung eines solchen Fahrprofils zu unterstützen, können neben elektronisch bereitgestellte Informationen über die geographischen Gegebenheiten der Wegstrecke des autonom fahrenden Fahrzeugs 2 mit Steigungen, Gefällen und möglichen Geschwindigkeiten auch weitere Informationen verwendet werden. Es können beispielsweise elektronische bereitgestellte Informationen über die Verkehrslage verwendet werden um eine Durchführbarkeit des Fahrprofils sicherzustellen. In order to support the determination of such a driving profile, in addition to electronically provided information about the geographical conditions of the route of the autonomously driving vehicle 2 With gradients, gradients and possible speeds also more information can be used. For example, electronic information about the traffic situation can be used to ensure the feasibility of the driving profile.

Es können auch Informationen mit anderen Fahrzeugen ausgetauscht werden. Wenn es sich um autonom fahrende Fahrzeuge handelt, können beispielswiese Fahrprofile anderer autonom fahrender Fahrzeuge berücksichtigt und Fahrprofile zwischen Fahrzeugen synchronisiert werden. Es können auch Informationen mit Lichtzeichenanlagen (Verkehrsampeln) ausgetauscht werden. Beispielsweise können so anstehende Rot- oder Grünphasen einer Ampel berücksichtigt werden.It is also possible to exchange information with other vehicles. When it comes to autonomously driving vehicles, for example, driving profiles of other autonomously driving vehicles can be considered and driving profiles can be synchronized between vehicles. It is also possible to exchange information with traffic lights (traffic lights). For example, pending red or green phases of a traffic light can be taken into account.

Insgesamt kann so ein Fahrprofil festgelegt werden, welches eine vollständige und effektive Regeneration des NOx-Speicherkatalysators unterstützt und in einem das autonom fahrende Fahrzeug 2 umgebenden Verkehr durchführbar ist.Overall, such a driving profile can be determined, which supports a complete and effective regeneration of the NOx storage catalytic converter and in an autonomously driving vehicle 2 surrounding traffic is feasible.

In Verfahrensschritt D wird das in C ermittelte Fahrprofil vom autonom fahrenden Fahrzeug 2 durchfahren. Während das ermittelte Fahrprofil durchfahren wird, wird der NOx-Speicherkatalysator 1 regeneriert. In method step D, the driving profile determined in C is determined by the autonomously driving vehicle 2 passed through. While the determined driving profile is traversed, the NOx storage catalytic converter 1 regenerated.

Eine erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung 10 ist ausgebildet ein erfindungsgemäßes Verfahren zu überwachen und durchzuführen. Dazu umfasst die Steuerungseinrichtung 10 elektronische Schaltkreise, Datenträger und Ein- und Ausgangsschnittstellen. Die Steuerungseinrichtung 10 ist dazu ausgebildet, den Verbrennungsmotor 3, das Übersetzungsgetriebe 4 und Lenkung und Bremse des autonom fahrenden Fahrzeugs 2 anzusteuern. Die Steuerungseinrichtung 10 kann auch mit anderen Steuerungseinrichtungen des autonom fahrenden Fahrzeugs 2 kommunizieren, in diese integriert sein oder diese umfassen.A control device according to the invention 10 is designed to monitor and perform a method according to the invention. For this purpose, the control device comprises 10 electronic circuits, data carriers and input and output interfaces. The control device 10 is adapted to the internal combustion engine 3 , the transmission gear 4 and steering and braking of the autonomously driving vehicle 2 head for. The control device 10 can also be used with other control devices of the autonomously driving vehicle 2 communicate, be integrated in or include these.

Die Steuerungseinrichtung 10 kann auch dazu ausgebildet sein, einen elektronischen Informationsaustausch vorzunehmen, beispielsweise über Mobilfunknetzwerke, mit anderen Fahrzeugen oder Lichtzeichenanlagen.The control device 10 may also be adapted to carry out an electronic exchange of information, for example via mobile networks, with other vehicles or traffic lights.

Durch den erfindungsgemäßen Prozess kann die Regeneration des NOx-Speicher-Katalysators 1 durch Nutzung einer Abgasrückführeinrichtung 8 und der Freiheitsgrade eines autonom fahrenden Fahrzeugs 2 vorteilhaft effektiv erfolgen, da sie immer unter vorteilhaften Bedingungen durchgeführt wird, welche bis zum Erreichen einer vollständigen Regeneration ununterbrochen vorliegen. Somit können der Kraftstoffverbrauch und der Schadstoffausstoß des autonom fahrenden Fahrzeugs 2 gegenüber einem Fahrzeug mit einem gewöhnlichen Regenerationsprozess für einen NOx-Speicherkatalysator reduziert werden.By the process according to the invention, the regeneration of the NOx storage catalyst 1 by using an exhaust gas recirculation device 8th and the degrees of freedom of an autonomously driving vehicle 2 advantageously carried out effectively, since it is always carried out under advantageous conditions, which are continuously present until a complete regeneration. Thus, the fuel consumption and pollutant emissions of the autonomously driving vehicle 2 be reduced to a vehicle with a normal regeneration process for a NOx storage catalyst.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
NOx-Speicher-Katalysator NOx storage catalyst
22
Autonom fahrendes Fahrzeug Autonomous vehicle
33
Verbrennungsmotor internal combustion engine
44
Übersetzungsgetriebe up gear
55
Abgas exhaust
6 6
Energieenergy
77
Turbine turbine
88th
Abgasrückführeinrichtung Exhaust gas recirculation device
99
Verdichter compressor
1010
Steuerungseinrichtung control device
1111
Frischluft fresh air
1212
Ladung charge
λλ
Luft-Kraftstoff-Verhältnis Air-fuel ratio
AGR%AGR%
Abgasrückführrate Exhaust gas recirculation rate
MD M D
Last des Verbrennungsmotors Load of the internal combustion engine
nn
Drehzahl rotation speed
TT
Temperatur des NOx-Speicher-Katalysators Temperature of the NOx storage catalyst
V .A V. A
Abgasvolumenstrom Exhaust gas volume flow
TA T A
Abgastemperatur  exhaust gas temperature
A, A‘, A‘‘, B, C, D, E, FA, A ', A ", B, C, D, E, F
Schritte des Verfahrens Steps of the procedure

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102009014360 A1 [0002] DE 102009014360 A1 [0002]
  • DE 10158480 C1 [0016] DE 10158480 C1 [0016]
  • DE 3912353 A1 [0020] DE 3912353 A1 [0020]

Claims (19)

Verfahren zur Regeneration eines NOx-Speicher-Katalysators (1) eines autonom fahrenden Fahrzeuges (2) mit einem Verbrennungsmotor (3) und einer Abgasrückführeinrichtung (8), aufweisend folgende Schritte: – A: Prüfen eines Regenerationsbedarfs des NOx-Speicherkatalysators (1); – B: Wenn ein Regenerationsbedarf des NOx-Speicher-Katalysators (1) festgestellt wird, Festlegen eines SOLL-Wertfensters für zumindest einen Betriebsparameter des NOx-Speicher-Katalysators (1), – C: Ermitteln eines Betriebsprofils des Verbrennungsmotors (3) und der Abgasrückführeinrichtung (8), in dem der IST-Wert des zumindest einen Betriebsparameters des NOx-Speicher-Katalysators (1) das SOLL-Wertfenster des zumindest einen Betriebsparameters des NOx-Speicher-Katalysators (1) durchläuft; – D: Ermitteln eines von dem Fahrzeug (2) zu durchfahrenden Fahrprofils des autonom fahrenden Fahrzeugs (2), in welchem der Verbrennungsmotor (3) und die Abgasrückführeinrichtung (8) innerhalb des in (C) ermittelten Betriebsprofils betrieben werden; – E: Durchfahren des in (D) ermittelten Fahrprofils.Process for the regeneration of a NOx storage catalyst ( 1 ) of an autonomous vehicle ( 2 ) with an internal combustion engine ( 3 ) and an exhaust gas recirculation device ( 8th ), comprising the following steps: - A: checking a regeneration requirement of the NOx storage catalyst ( 1 ); B: When a regeneration requirement of the NOx storage catalyst ( 1 ), setting a desired value window for at least one operating parameter of the NOx storage catalyst ( 1 ), - C: determining an operating profile of the internal combustion engine ( 3 ) and the exhaust gas recirculation device ( 8th ), in which the actual value of the at least one operating parameter of the NOx storage catalyst ( 1 ) the desired value window of the at least one operating parameter of the NOx storage catalyst ( 1 goes through; D: determining one of the vehicle ( 2 ) to be traveled driving profile of the autonomously driving vehicle ( 2 ), in which the internal combustion engine ( 3 ) and the exhaust gas recirculation device ( 8th ) are operated within the operating profile determined in (C); - E: driving through the driving profile determined in (D). Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der zumindest eine Betriebsparameter des NOx-Speicher-Katalysators (1) zumindest einen Parameter von Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ des Abgases stromaufwärts des NOx-Speicher-Katalysators (1), Temperatur (T) des NOx-Speicher-Katalysators (1), Abgasvolumenstrom (V .A) durch den NOx-Speicher-Katalysator (1) und Temperatur TA des Abgases (5), welches durch den NOx-Speicher-Katalysator (1) strömt, umfasst. The method of claim 1, wherein the at least one operating parameter of the NOx storage catalyst ( 1 ) at least one parameter of air-fuel ratio λ of the exhaust gas upstream of the NOx storage catalyst (FIG. 1 ), Temperature (T) of the NOx storage catalyst ( 1 ), Exhaust gas volume flow (V A ) through the NOx storage catalyst ( 1 ) and temperature T A of the exhaust gas ( 5 ), which through the NOx storage catalyst ( 1 ) flows. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Parameter des Betriebsprofils des Verbrennungsmotors (3) und der Abgasrückführeinrichtung (8) eine momentane Last (MD), ein momentanes Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ), eine momentane Drehzahl (n) und eine Abgasrückführrate (AGR%) umfassen. Method according to one of the preceding claims, in which the parameters of the operating profile of the internal combustion engine ( 3 ) and the exhaust gas recirculation device ( 8th ) comprise a current load (M D ), a current air-fuel ratio (λ), a current speed (n) and an exhaust gas recirculation rate (EGR%). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das in (D) ermittelte Fahrprofil die Geschwindigkeit des autonom fahrenden Fahrzeuges (2) und die aktivierte Gangstufe eines Übersetzungsgetriebes (4) umfasst.Method according to one of the preceding claims, in which the driving profile determined in (D) determines the speed of the autonomously driving vehicle ( 2 ) and the activated gear ratio of a transmission ( 4 ). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das Betriebsprofil des Verbrennungsmotors (3) und der Abgasrückführeinrichtung (8) ein Betriebsprofil ist, in welchem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ) ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ < 1) ist.Method according to one of the preceding claims, in which the operating profile of the internal combustion engine ( 3 ) and the exhaust gas recirculation device ( 8th ) is an operating profile in which the air-fuel ratio (λ) is a rich air-fuel ratio (λ <1). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das Betriebsprofil des Verbrennungsmotors (3) und der Abgasrückführeinrichtung (8) ein Betriebsprofil ist, in welchem dem Verbrennungsmotor (3) zurückgeführtes Abgas zugeführt wird (AGR% > 0).Method according to one of the preceding claims, in which the operating profile of the internal combustion engine ( 3 ) and the exhaust gas recirculation device ( 8th ) is an operating profile in which the internal combustion engine ( 3 ) recirculated exhaust gas is supplied (EGR%> 0). Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem der zumindest eine Betriebsparameter des NOx-Speicher-Katalysators (1) zumindest den Abgasvolumenstrom (V .A) durch den NOx-Speicher-Katalysators (1) umfasst und das in Verfahrensschritt (C) festgelegte Sollwertfenster ein Sollwertfenster ist, das von einem oberen Schwellwert für den Abgasvolumenstrom (V .A) durch den NOx-Speicher-Katalysators (1) begrenzt wird.Method according to one of claims 2 to 6, wherein the at least one operating parameter of the NOx storage catalyst ( 1 ) at least the exhaust gas volume flow (V, A ) through the NOx storage catalyst ( 1 ) and the setpoint window defined in method step (C) is a setpoint window which is dependent on an upper threshold value for the exhaust gas volume flow (V A ) by the NOx storage catalytic converter ( 1 ) is limited. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das Betriebsprofil des Verbrennungsmotors (3) und der Abgasrückführeinrichtung (8) ein n-dimensionaler Parameterraum ist, welcher ausschließlich Parametersätze enthält, deren Anwendung einen Betrieb des Verbrennungsmotors (3) und der Abgasrückführeinrichtung (8) beschreiben, in dem sich der mindestens eine Betriebsparameter des NOx-Speicher-Katalysators (1) in dem für diesen Betriebsparameter gewählten SOLL-Wertfenster bewegt.Method according to one of the preceding claims, in which the operating profile of the internal combustion engine ( 3 ) and the exhaust gas recirculation device ( 8th ) is an n-dimensional parameter space containing only parameter sets whose application is an operation of the internal combustion engine ( 3 ) and the exhaust gas recirculation device ( 8th ) in which the at least one operating parameter of the NOx storage catalyst ( 1 ) in the SETPOINT value window selected for this operating parameter. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Betriebsparameter des NOx-Speicher-Katalysators (1) sich ohne Unterbrechung bis zum Erreichen einer vollständigen Regeneration des NOx-Speicher-Katalysators (1) in dem für diesen Betriebsparameter gewählten SOLL-Wertfenster bewegt. A method according to claim 8, characterized in that the at least one operating parameter of the NOx storage catalyst ( 1 ) without interruption until a complete regeneration of the NOx storage catalyst ( 1 ) in the SETPOINT value window selected for this operating parameter. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, bei dem der Verbrennungsmotor (3) und die Abgasrückführeinrichtung (8) in dem für sie in Verfahrensschritt (C) gewählten Betriebsprofil betrieben werden, indem als Fahrprofil des autonom fahrenden Fahrzeuges (2) ein Fahrprofil eingestellt wird, in welchem die Geschwindigkeit des Fahrzeuges (2) und der Gradient der Geschwindigkeit des Fahrzeuges (2) nur Werte annehmen, deren resultierende Lasten MD und Drehzahlen des Verbrennungsmotors (2) innerhalb eines aus Kombinationen einer aktivierten Gangstufe des Übersetzungsgetriebes (4) und dem n-dimensionalen Parameterraum des gewählten Betriebsprofils des Verbrennungsmotors (3) und der Abgasrückführeinrichtung (8) gelegenen Parameterraums liegen.Method according to one of Claims 8 to 9, in which the internal combustion engine ( 3 ) and the exhaust gas recirculation device ( 8th ) are operated in the operating profile selected for them in method step (C) by using as the driving profile of the autonomously moving vehicle ( 2 ) a driving profile is set, in which the speed of the vehicle ( 2 ) and the gradient of the speed of the vehicle ( 2 ) only assume values whose resulting loads M D and speeds of the internal combustion engine ( 2 ) within one of combinations of an activated gear ratio of the transmission ( 4 ) and the n-dimensional parameter space of the selected operating profile of the internal combustion engine ( 3 ) and the exhaust gas recirculation device ( 8th ) are located parameter space. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass für das Einstellen des Fahrprofils ein Abstand zu einem im Straßenverkehr vorausfahrenden Fahrzeug als variablen Parameter verwendet wird.A method according to claim 10, characterized in that for setting the driving profile, a distance to a vehicle driving ahead in the vehicle is used as a variable parameter. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass für das Einstellen des Fahrprofils elektronisch bereitgestellte Informationen berücksichtigt werden.Method according to one of claims 10 to 11, characterized in that for the Setting the driving profile electronically provided information will be considered. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronisch bereitgestellten Informationen zur Ermittlung des Betriebsprofils (C) zumindest von einem Verkehrsleitsystem übermittelte Informationen umfassen.A method according to claim 12, characterized in that the electronically provided information for determining the operating profile (C) comprise at least information transmitted by a traffic control system. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das die vom Verkehrsleitsystem übermittelten Informationen zumindest Informationen über die Fahrstrecke umfassen.A method according to claim 13, characterized in that the information transmitted by the traffic control system information includes at least information about the route. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Verkehrsleitsystem übermittelten Informationen zumindest Informationen über die Verkehrslage umfassen.Method according to claim 13 or 14, characterized in that the information transmitted by the traffic control system comprises at least information about the traffic situation. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Verkehrsleitsystem übermittelten Informationen über Lichtzeichenanlagen an das Fahrzeug (2) übermittelt werden. Method according to one of claims 13 to 15, characterized in that the traffic control system transmitted information about traffic lights to the vehicle ( 2 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronisch bereitgestellten Informationen zur Ermittlung des Betriebsprofils (C) zumindest Informationen, welche mit weiteren autonom fahrenden Fahrzeugen ausgetauscht wurden, umfassen.Method according to one of claims 12 to 16, characterized in that the electronically provided information for determining the operating profile (C) at least include information that has been exchanged with other autonomously driving vehicles. Steuerungseinrichtung (10) für den Betrieb eines autonom fahrenden Fahrzeugs (2) einschließlich der Ansteuerung eines Verbrennungsmotors (3), der Ansteuerung eines Übersetzungsgetriebes (4), der Ansteuerung der Abgasrückführeinrichtung (8) und der Regeneration eines NOx-Speicher-Katalysators (1) während des Betriebs des autonom fahrenden Fahrzeuges (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (10) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.Control device ( 10 ) for the operation of an autonomous vehicle ( 2 ) including the control of an internal combustion engine ( 3 ), the control of a transmission gear ( 4 ), the control of the exhaust gas recirculation device ( 8th ) and the regeneration of a NOx storage catalyst ( 1 ) during operation of the autonomous vehicle ( 2 ), characterized in that the control device ( 10 ) is designed for carrying out the method according to one of the preceding claims. Autonom fahrendes Fahrzeug (2), umfassend einen Verbrennungsmotor (3), einen NOx-Speicher-Katalysator (1), ein Übersetzungsgetriebe (4) und eine Abgasrückführeinrichtung (8) dadurch gekennzeichnet, dass es eine Steuerungseinrichtung (10) nach Anspruch 16 umfasst.Autonomous vehicle ( 2 ) comprising an internal combustion engine ( 3 ), a NOx storage catalyst ( 1 ), a transmission gear ( 4 ) and an exhaust gas recirculation device ( 8th ) characterized in that it comprises a control device ( 10 ) according to claim 16.
DE102016219041.5A 2015-11-03 2016-09-30 A method for regenerating an exhaust aftertreatment system, in particular a NOx storage catalyst of an autonomously driving vehicle in conjunction with low-pressure exhaust gas recirculation and control device for an exhaust aftertreatment system and vehicle Ceased DE102016219041A1 (en)

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DE102016219041.5A Ceased DE102016219041A1 (en) 2015-11-03 2016-09-30 A method for regenerating an exhaust aftertreatment system, in particular a NOx storage catalyst of an autonomously driving vehicle in conjunction with low-pressure exhaust gas recirculation and control device for an exhaust aftertreatment system and vehicle

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