DE102017003240A1 - A method for regenerating an exhaust aftertreatment device of a motor vehicle, computer program for performing the method and associated motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Beschrieben wird ein Verfahren zum Regenerieren einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, bei dem das Kraftfahrzeug eine Brennkraftmaschine aufweist, mit der im laufenden Betrieb eine Kurbelwelle antreibbar ist. Im Betrieb werden die Abgase der Abgasnachbehandlungsvorrichtung zugeleitet. Bei dem Verfahren wird die Brennkraftmaschine in einen Freilaufbetrieb versetzt, und zwar durch Entkoppeln der Brennkraftmaschine vom Antriebsstrang. Dann wird die Kurbelwelle mit einem Zusatzantrieb angetrieben bzw. gedreht, um einen für die Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung erforderlichen Sauerstoffüberschuss in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung zu erzeugen.What is described is a method for regenerating an exhaust aftertreatment device of a motor vehicle, in which the motor vehicle has an internal combustion engine with which a crankshaft can be driven during operation. In operation, the exhaust gases are supplied to the exhaust aftertreatment device. In the method, the internal combustion engine is placed in a freewheeling operation, by decoupling the internal combustion engine from the drive train. Then, the crankshaft is driven with an auxiliary drive to produce an excess of oxygen in the exhaust aftertreatment device required for the regeneration of the exhaust aftertreatment device.
Description
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Verfahren zum Regenerieren einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs. Im Speziellen betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Regenerieren einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung, insbesondere eines Abgaspartikelfilters eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine, ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens.The invention generally relates to a method for regenerating an exhaust aftertreatment device of a motor vehicle. In particular, the invention relates to a method for regenerating an exhaust aftertreatment device, in particular an exhaust gas particulate filter of a motor vehicle with an internal combustion engine, a computer program for carrying out the method.
Abgasnachbehandlungsvorrichtungen werden unter anderem eingesetzt, um Abgase, insbesondere Abgase von Brennkraftmaschinen, von umweltschädlichen Abgaskomponenten wie zum Beispiel NOx oder Abgaspartikeln zu reinigen. Abgaspartikelfilter setzten sich im Laufe des Betriebs durch in den Abgasen vorhandenen Rußpartikel zu. Zur Aufrechterhaltung der Funktionalität werden die Abgasnachbehandlungsvorrichtungen einem Regenerationsprozess unterzogen.Exhaust aftertreatment devices are used, inter alia, to purify exhaust gases, in particular exhaust gases from internal combustion engines, from environmentally harmful exhaust gas components such as, for example, NOx or exhaust gas particles. In the course of operation exhaust-gas particulate filters settle due to soot particles present in the exhaust gases. To maintain functionality, the exhaust aftertreatment devices undergo a regeneration process.
Aufgabe von Ausführungsformen der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Regenerieren einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine und speziell eines Abgaspartikelfilters eines Kraftfahrzeugs anzugeben.Object of embodiments of the invention is to provide a method for regenerating an exhaust aftertreatment device of an internal combustion engine and especially an exhaust particulate filter of a motor vehicle.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Regenerieren einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Partikelfilters für Benzinmotoren bzw. einem GPF (gasoline particle filter) oder eines Partikelfilters für Dieselmotoren bzw. einem DPF angegeben. Das Kraftfahrzeug besitzt eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Benzin- oder Dieselmotor. Bei der Brennkraftmaschine ist im laufenden Betrieb, d.h. wenn sie eingeschaltet ist und Zylinder befeuert werden, eine Kurbelwelle auf bekannte Art und Weise antreibbar und werden die Abgase der Abgasnachbehandlungsvorrichtung zugeleitet.According to a first aspect, a method for regenerating an exhaust gas aftertreatment device of a motor vehicle, in particular a particle filter for gasoline engines or a GPF (gasoline particle filter) or a particulate filter for diesel engines or a DPF is specified. The motor vehicle has an internal combustion engine, in particular a gasoline or diesel engine. In the internal combustion engine, during operation, i. when it is on and cylinders are fired, a crankshaft drivable in a known manner and the exhaust gases are fed to the exhaust aftertreatment device.
Das vorgeschlagene Verfahren umfasst dabei in einem ersten Schritt das Versetzen der Brennkraftmaschine in einen Freilaufbetrieb, was durch ein Entkoppeln der Brennkraftmaschine vom Antriebsstrang erfolgt. Beim Freilaufbetrieb, im Englischen auch sailing oder coasting genannt, rollt das Fahrzeug dank seiner kinetischen Energie ohne Antrieb, wobei die Brennkraftmaschine entweder ein- oder ausgeschaltet sein kann. Im Freilaufbetrieb wird die Brennkraftmaschine nicht geschleppt, so dass die Rollphase gegenüber dem Schubbetrieb länger ausfällt, was Kraftstoff sparen hilft.The proposed method comprises in a first step, the displacement of the internal combustion engine in a freewheeling operation, which takes place by decoupling the internal combustion engine from the drive train. When freewheeling, also called sailing or coasting in English, the vehicle rolls thanks to its kinetic energy without drive, the internal combustion engine can either be on or off. In freewheeling operation, the internal combustion engine is not dragged, so that the rolling phase over the coasting longer fails, which helps save fuel.
Vorgelagert vor diesem Schritt kann ein den Freilaufbetrieb auslösendes Ereignis von einer geeigneten Sensorik erfasst werden, insbesondere eine Betätigung der Fahrzeugkupplung durch den Fahrer, bei Vorhandensein eines manuellen oder automatischen Getriebes ein Schalten in den Normalgang, oder ein Loslassen des Gaspedals durch den Fahrer, was vollständig oder nahezu vollständig erfolgen kann. Bei einem Automatikgetriebe oder bei Vorhandensein eines um eine elektronische Kupplung ergänzen manuellen Getriebes wird die Brennkraftmaschine vom Antriebsstrang automatisiert entkoppelt bzw. wird der von der Brennkraftmaschine zu den Antriebsrädern verlaufende Kraftfluss unterbrochen.Upstream of this step, an event triggering the coasting operation can be detected by suitable sensors, in particular an actuation of the vehicle clutch by the driver, in the presence of a manual or automatic transmission, a shift to normal gear, or a release of the accelerator pedal by the driver, what complete or almost completely. In an automatic transmission or in the presence of a supplement to an electronic clutch manual transmission, the internal combustion engine is automatically decoupled from the drive train or the running of the engine to the drive wheels power flow is interrupted.
Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Antreibens der Kurbelwelle mit einem Zusatzantrieb zur Erzeugung eines für die Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung erforderlichen Sauerstoffüberschusses.The method further comprises a step of driving the crankshaft with an auxiliary drive to produce an excess of oxygen required for the regeneration of the exhaust aftertreatment device.
Bedingt durch den Sauerstoffüberschuss in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung kann ein sogenannter passiver Regenerationsprozess angestoßen werden, in dem die in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung vorhandenen Rußpartikel bzw. Ablagerungen in einer sauerstoffreichen Atmosphäre innerhalb der Abgasnachbehandlungsvorrichtung verbrannt werden, wodurch sich die Abgasnachbehandlungsvorrichtung regenerieren kann.Due to the excess of oxygen in the exhaust aftertreatment device, a so-called passive regeneration process may be initiated by burning the soot particles or deposits present in the exhaust aftertreatment device in an oxygen-rich atmosphere within the exhaust aftertreatment device, whereby the exhaust aftertreatment device may regenerate.
Im Unterschied zur bekannten Schubabschaltung (im Englischen DFCO- bzw. Deceleration-Fuel-Cut-Off-Betrieb genannt), bei dem die Kraftstoffzufuhr bei losgelassenem Gaspedal unterbrochen ist und bei dem die Brennkraftmaschine nicht vom Antriebstrang entkoppelt ist, wird gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren die Fahrzeugdynamik während des Freilaufs durch den Antriebstrang nicht beeinflusst, d.h. kommt es nicht zu einem Bremseffekt wie durch das Schleppen der Brennkraftmaschine. Weiterhin wird der Regenerationsprozess der Abgasnachbehandlungsvorrichtung im Unterschied zu dem passiven Regenerationsprozess bei der Schubabschaltung von dem Fahrzustand des Fahrzeugs nicht beeinflusst bzw. nicht beeinträchtigt.In contrast to the known overrun cutoff (called DFCO or Deceleration Fuel Cut-Off operation), in which the fuel supply is interrupted when the accelerator pedal is released and in which the internal combustion engine is not decoupled from the drive train, according to the proposed method Vehicle dynamics during the freewheel through the drive train is not affected, ie it does not come to a braking effect as by the tow of the internal combustion engine. Furthermore, unlike the passive regeneration process in the fuel cut, the regeneration process of the exhaust gas aftertreatment device is not affected or impaired by the running state of the vehicle.
Das Verfahren ermöglicht eine kontrollierte Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung während eines Freilaufbetriebs des Kraftfahrzeugs. Bei der Schubabschaltung hingegen ist eine freie Einstellung der Drehzahl und damit eine kontrollierte Regeneration nicht ohne weiteres möglich, da die Drehzahl der Brennkraftmaschine im Schubbetrieb an dem aktuell eingelegten Gang und an die Fahrzeuggeschwindigkeit gekoppelt ist.The method enables a controlled regeneration of the exhaust aftertreatment device during a freewheeling operation of the motor vehicle. In the fuel cut, however, a free adjustment of the speed and thus a controlled regeneration is not readily possible because the speed of the engine is coupled in overrun at the currently engaged gear and the vehicle speed.
Außerdem kann das Verfahren auch bei Fahrzeugen eingesetzt werden, welche über eine Start-Stopp-Funktionalität verfügen bzw. bei welchen die Brennkraftmaschine in Freilaufphasen automatisch abgeschaltet wird, denn gemäß dem Verfahren ist ein laufender Betrieb der Brennkraftmaschine nicht erforderlich. Vielmehr sorgt die (erzwungene) Drehung der Kurbelwelle dafür, dass der für den Regenerationsvorgang nötige Sauerstoff zur Abgasnachbehandlungsvorrichtung gefördert wird. Hierzu muss nur sichergestellt werden, dass Ein- und Auslassventile gleichzeitig offen sind, damit sauerstoffhaltige Frischluft vom Einlasstrakt kommend dank eines vorhandenen Druckgefälles den oder die Verbrennungsräume der Brennkraftmaschine durchströmen und in den Abgastrakt mit seiner Abgasnachbehandlungseinrichtung strömen kann. In dieser Betriebsphase agiert die Brennkraftmaschine sozusagen wie eine Luftpumpe, die die Frischluft zur Abgasnachbehandlungseinrichtung fördert.In addition, the method can also be used in vehicles which have a start-stop functionality or in which the internal combustion engine is automatically switched off in freewheeling phases, because according to the method, a running operation of the internal combustion engine is not required. Rather, the (forced) rotation of the crankshaft ensures that the for the Regeneration process required oxygen is promoted to the exhaust aftertreatment device. For this purpose, it must only be ensured that intake and exhaust valves are open at the same time, so that oxygen-containing fresh air coming from the intake tract, thanks to an existing pressure gradient, can flow through the combustion chambers of the internal combustion engine and flow into the exhaust gas tract with its exhaust aftertreatment device. In this operating phase, the internal combustion engine acts, so to speak, like an air pump, which conveys the fresh air to the exhaust aftertreatment device.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird nach dem Schritt des Versetzens der Brennkraftmaschine in einen Freilaufbetrieb die Brennkraftmaschine abgeschaltet wird, wodurch der Kraftstoffverbrauch reduziert wird.In one embodiment of the method, after the step of displacing the internal combustion engine into a freewheeling operation, the internal combustion engine is switched off, whereby the fuel consumption is reduced.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens treibt der Zusatzantrieb die Kurbelwelle mit ca. 100 bis ca. 300 Umdrehungen pro Minute an. Diese gegenüber der normalen Leerlaufdrehzahl reduzierte Drehzahl kann mit einem Elektromotor erreicht werden. Der Elektromotor kann in Kraftflussrichtung nach der Brennkraftmaschine angeordnet sein, so dass Brennkraftmaschine und Elektromotor in Serie angeordnet sind.In a further embodiment of the method, the auxiliary drive drives the crankshaft at about 100 to about 300 revolutions per minute. This compared to the normal idle speed reduced speed can be achieved with an electric motor. The electric motor may be arranged in the power flow direction after the internal combustion engine, so that the internal combustion engine and the electric motor are arranged in series.
Das Verfahren kann so ausgestaltet werden, dass die vom Zusatzantrieb zu erreichende Drehzahl im Wesentlichen wenigstens zeitabschnittsweise konstant gehalten wird. Im Wesentlichen konstant bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Drehzahl im Rahmen der Mess- bzw. Einstellgenauigkeit, insbesondere von etwa 5% bis 10%, konstant gehalten wird. Auf diese Weise kann der Sauerstoffüberschuss in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung weitgehend konstant gehalten werden, so dass sich reproduzierbarere Ergebnisse beim eingestellten Wert des Sauerstoffüberschusses einstellen lassen und die Regeneration kontrolliert erfolgen kann.The method can be configured such that the speed to be reached by the auxiliary drive is kept essentially constant at least in sections of time. Substantially constant in this context means that the rotational speed is kept constant within the scope of the measuring or setting accuracy, in particular from approximately 5% to 10%. In this way, the oxygen excess in the exhaust gas aftertreatment device can be kept substantially constant, so that reproducible results can be set at the set value of the excess oxygen and the regeneration can take place in a controlled manner.
Das Antreiben der Kurbelwelle kann durch eine kombinierte Elektromotor-Lichtmaschineneinheit mit Riemen- oder Kettenantrieb (englisch: belt alternator starter - BAS) bzw. durch dessen Elektromotor erfolgen. Möglich ist auch der Einsatz eines mit einem Elektromotor ausgestatteten manuellen Getriebes (englisch electrified manual transmission - eMT). Bei diesem dient der Elektromotor der Hybridisierung des manuellen Getriebes, indem er in definierten Betriebsphasen einer der Getriebewellen ein Drehmoment aufprägt, so dass bei geschlossener Kupplung auch die Kurbelwelle antreibbar ist. Auch möglich ist ein in Kraftflussrichtung nach der Brennkraftmaschine angeordneter (separater) Elektromotor anstelle des Elektromotors von BAS oder eMT.The driving of the crankshaft can be done by a combined electric motor-generator unit with belt or chain drive (English: belt alternator starter - BAS) or by the electric motor. It is also possible to use a manual transmission equipped with an electric motor (English electrified manual transmission - eMT). In this, the electric motor is used to hybridize the manual transmission by imposing a torque in defined operating phases of one of the transmission shafts, so that when the clutch is engaged, the crankshaft can also be driven. Also possible is a (separate) electric motor arranged in the power flow direction downstream of the internal combustion engine instead of the electric motor of BAS or eMT.
Das Abschalten der Brennkraftmaschine kann insbesondere ohne Zusatzlast durch eine graduelle bzw. sanfte, insbesondere nicht abrupte Reduzierung der Kraftstoffzufuhr bis hin zur Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr erfolgen. Durch graduelle bzw. sanfte Reduzierung der Kraftstoffzufuhr ohne Zusatzlast kann das Abschalten der Brennkraftmaschine auf besonders motorschonende Weise durchgeführt werden.The switching off of the internal combustion engine can take place in particular without additional load by a gradual or gentle, in particular not abrupt, reduction of the fuel supply up to the interruption of the fuel supply. By gradual or gentle reduction of the fuel supply without additional load, the shutdown of the engine can be performed in a particularly gentle on the engine.
Das Verfahren kann das Durchführen einer Diagnostik bzw. eines Diagnostiktests während des Freilaufbetriebs umfassen, insbesondere wenn der Freilaufbetrieb bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine erfolgt. Im Unterschied zum Schubbetrieb ist im Freilaufbetrieb aufgrund der Entkopplung der Brennkraftmaschine vom Antriebstrang eine freie Gestaltung bzw. Durchführung von Diagnostiktests möglich, ohne dabei das Fahrverhalten des Fahrzeugs zu beeinflussen bzw. zu beeinträchtigen.The method may include performing a diagnostic or a diagnostic test during the freewheeling operation, in particular when the freewheeling operation takes place with the internal combustion engine switched off. In contrast to overrun operation, a free design or implementation of diagnostic tests is possible in free-running operation due to the decoupling of the internal combustion engine from the drive train, without influencing or adversely affecting the driving behavior of the vehicle.
Zudem kann durch die Durchführung der Diagnostik während des Freilaufbetriebs die Qualität bzw. die Erfolgsrate der Diagnostik unter gleichzeitiger Minimierung des CO2-Ausstoßes erhöht werden.In addition, by performing the diagnostics during the freewheeling operation, the quality or the success rate of the diagnostics can be increased while at the same time minimizing the CO 2 emission.
Im Freilaufbetrieb kann ein Betriebszustand der Brennkraftmaschine über wenigstens einen Betriebsparameter eingestellt werden. Der Betriebsparameter ist insbesondere eine Drehzahl und/oder eine Last der Brennkraftmaschine. Durch diese Vorgehensweise kann die Diagnostik bei unterschiedlichen Betriebsmodi der Brennkraftmaschine durchgeführt werden.In freewheeling operation, an operating state of the internal combustion engine can be set via at least one operating parameter. The operating parameter is in particular a rotational speed and / or a load of the internal combustion engine. By doing so, the diagnostics can be performed at different operating modes of the internal combustion engine.
Der wenigstens eine Betriebsparameter der Brennkraftmaschine kann auch einen zeitlich variablen Betriebsparameter der Brennkraftmaschine umfassen. Die zeitliche Variabilität des wenigstens einen Betriebsparameters der Brennkraftmaschine ermöglicht eine Diagnostik unter unterschiedlichen dynamischen Bedingungen der Brennkraftmaschine.The at least one operating parameter of the internal combustion engine may also include a time-variable operating parameter of the internal combustion engine. The temporal variability of the at least one operating parameter of the internal combustion engine enables diagnostics under different dynamic conditions of the internal combustion engine.
Beim Durchführen der Diagnostik kann die Brennkraftmaschine mit einer variablen Last, insbesondere durch den Zusatzantrieb, beaufschlagt werden. Durch die Beaufschlagung der Brennkraftmaschine mit einer variablen Last können während des Diagnostiktests Fahrsituationen mit variabler Belastung der Brennkraftmaschine simuliert werden.When performing the diagnostics, the internal combustion engine with a variable load, in particular by the auxiliary drive, are acted upon. By subjecting the internal combustion engine with a variable load driving situations with variable load of the internal combustion engine can be simulated during the diagnostic test.
Das Einstellen des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine ein Einstellen eines einem Leerlauf der Brennkraftmaschine ähnlichen Betriebszustand umfasst. Dadurch können Diagnostiziertests zur Untersuchung des Leerlaufverhaltens der Brennkraftmaschine durchgeführt werden.Setting the operating state of the internal combustion engine comprises adjusting an operating state similar to an engine idling. As a result, diagnostic tests can be carried out to investigate the idling behavior of the internal combustion engine.
Die Brennkraftmaschine kann während des Diagnostiktests derart von dem Zusatzantrieb angetrieben werden, dass das Antreiben der Brennkraftmaschine einem Antreiben der Brennkraftmaschine durch den Antriebstrang während eines Schubbetriebs des Fahrzeugs entspricht. Dadurch kann während des Diagnostiktests eine Schubabschaltung insbesondere zur Diagnostik eines O2-Sensors bzw. Katalysators simuliert werden, ohne jedoch das Fahrverhalten des Fahrzeugs zu beeinflussen.The internal combustion engine can during the diagnostic test of the auxiliary drive are driven, that the driving of the internal combustion engine corresponds to a driving of the internal combustion engine by the drive train during a coasting operation of the vehicle. As a result, an overrun fuel cutoff can be simulated during the diagnostic test, in particular for the diagnosis of an O 2 sensor or catalytic converter, without, however, influencing the driving behavior of the vehicle.
Während des Diagnostiktests kann die Drehzahl bzw. die Last der Brennkraftmaschine auf möglichst niedrigem Niveau gewählt werden, insbesondere ohne dabei die Aussagekraft des Diagnostiktests zu beeinträchtigen. Dadurch kann die Sauerstoffanreicherung des Abgases bzw. der Sauerstoffüberschuss zur Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung aufrechterhalten werden.During the diagnostic test, the speed or the load of the internal combustion engine can be selected at the lowest possible level, in particular without impairing the validity of the diagnostic test. As a result, the oxygen enrichment of the exhaust gas or the excess of oxygen for the regeneration of the exhaust aftertreatment device can be maintained.
Während des Diagnostiktests kann das von der Brennkraftmaschine entwickelte Drehmoment erfasst und ausgewertet werden. Bei der Auswertung kann insbesondere der Tatsache Rechnung getragen werden, dass das im Diagnostiktest erfasste Drehmoment tendenziell niedriger ausfallen kann. Denn wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine durch den Zusatzantrieb eingestellt wird, werden etwaige Reibungskräfte durch den Zusatzantrieb und nicht durch die Brennkraftmaschine überwinden werden.During the diagnostic test, the torque developed by the internal combustion engine can be detected and evaluated. In the evaluation, in particular the fact can be taken into account that the torque detected in the diagnostic test can tend to be lower. For if the speed of the internal combustion engine is adjusted by the auxiliary drive, any friction forces will be overcome by the auxiliary drive and not by the internal combustion engine.
Die Brennkraftmaschine kann eine insbesondere einstellbare Drosselklappe aufweisen, und der Sauerstoffüberschuss in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung kann durch eine weite Öffnung, insbesondere durch eine mehr als 70%ige bzw. 80%ige Öffnung und jeweils bis zu 100%, im Speziellen durch eine maximale oder volle Öffnung, der Drosselklappe bei der abgeschalteten Brennkraftmaschine erzeugt werden.The internal combustion engine may have a particularly adjustable throttle valve, and the excess oxygen in the exhaust gas aftertreatment device may through a wide opening, in particular by a more than 70% or 80% opening and each up to 100%, in particular by a maximum or full opening , the throttle valve are generated in the shutdown internal combustion engine.
Durch die offene Drosselklappe bei abgeschalteter Brennkraftmaschine kann der Sauerstoff durch die Brennkraftmaschine hindurchfließen, ohne innerhalb der Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoff chemisch zu reagieren. Die weite bzw. die volle Öffnung der Drosselklappe sorgt zudem dafür, dass ein ausreichender Sauerstoffüberschuss für eine effiziente Regeneration zur Verfügung steht.Owing to the open throttle valve when the internal combustion engine is switched off, the oxygen can flow through the internal combustion engine without chemically reacting with a fuel within the internal combustion engine. The wide or full opening of the throttle valve also ensures that sufficient oxygen is available for efficient regeneration.
Mittels einem der Abgasnachbehandlungsvorrichtung nachgeschalteten Abgassensor kann wenigstens ein aktueller Abgasparameter erfasst werden, wobei die Brennkraftmaschine zurück in den Freilaufbetrieb ohne Drehung versetzt bzw. der Regenerationsvorgang beendet wird, wenn anhand des erfassten wenigstens eines aktuellen Abgasparameters, bspw. ein Sauerstoffwert, insbesondere eine Sauerstoffkonzentration oder ein mit diesen Parametern korrelierender Parameter, damit festgestellt wird, dass die Abgasnachbehandlungsvorrichtung sich im Wesentlichen bzw. weitgehend regeneriert hat.At least one current exhaust gas parameter can be detected by means of an exhaust gas aftertreatment device connected downstream of the exhaust gas engine. The regeneration process is terminated when the detected at least one actual exhaust gas parameter, for example an oxygen value, in particular an oxygen concentration or a parameters correlating with these parameters to determine that the exhaust aftertreatment device has substantially or substantially regenerated.
Durch den der Abgasnachbehandlungsvorrichtung nachgeschalteten Abgassensor kann somit der Regenerationsprozess dahingehend kontrolliert werden, dass der Regenerationsprozess bzw. die (erzwungene) Drehung der Brennkraftmaschine nur dann durchgeführt wird, wenn dies auch wirklich erforderlich ist. Dadurch kann der Regenerationsprozess insgesamt effizient durchgeführt werden.By the exhaust gas aftertreatment device downstream exhaust gas sensor thus the regeneration process can be controlled to the effect that the regeneration process or the (forced) rotation of the internal combustion engine is only performed when this is really necessary. As a result, the regeneration process can be carried out efficiently overall.
Als der wenigstens eine aktuelle Abgasparameter kann eine aktuelle Sauerstoffkonzentration in dem Abgas herangezogen werden, wobei der Regenerationsvorgang beendet wird, wenn die Sauerstoffkonzentration einen vordefinierten Wert überschreitet. Die Sauerstoffkonzentration bzw. die zeitliche Änderung der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas flussabwärts der Abgasnachbehandlungsvorrichtung kann als Indiz dafür dienen, inwieweit der Prozess der Verbrennung von Ablagerungen bzw. Rußpartikeln in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung fortgeschritten ist. Werden beispielweise alle Ablagerungen in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung vollständig verbrannt, so ist die Sauerstoffkonzentration nach der Abgasnachbehandlungsvorrichtung maximal.As the at least one current exhaust gas parameter, a current oxygen concentration in the exhaust gas can be used, wherein the regeneration process is ended when the oxygen concentration exceeds a predefined value. The oxygen concentration or the temporal change in the oxygen concentration in the exhaust gas downstream of the exhaust aftertreatment device can serve as an indication of the extent to which the process of combustion of deposits or soot particles in the exhaust gas aftertreatment device has progressed. For example, if all deposits in the exhaust aftertreatment device completely burned, the oxygen concentration after the exhaust aftertreatment device is maximum.
Als der wenigstens eine aktuelle Abgasparameter kann eine aktuelle CO2-Konzentration bzw. eine aktuelle Partikel-Konzentration in dem Abgas herangezogen werden, wobei der Regenerationsvorgang beendet wird, wenn die CO2-Konzentration bzw. die Feinpartikel-Konzentration einen vordefinierten Wert unterschreitet.As the at least one current exhaust gas parameter, a current CO 2 concentration or a current particle concentration in the exhaust gas can be used, wherein the regeneration process is terminated when the CO 2 concentration or the fine particle concentration falls below a predefined value.
Die CO2-Konzentration bzw. Partikel-Konzentration in dem Abgas flussabwärts der Abgasnachbehandlungsvorrichtung kann ebenfalls als Indiz dafür dienen, inwieweit der Prozess der Verbrennung von Ablagerungen bzw. Rußpartikeln in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung fortgeschritten ist. Werden beispielweise alle Ablagerungen in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung vollständig verbrannt, so ist die CO2-Konzentration minimal.The CO 2 concentration or particulate concentration in the exhaust gas downstream of the exhaust aftertreatment device may also serve as an indication of the extent to which the process of combustion of particulate matter in the exhaust aftertreatment device has progressed. For example, if all deposits in the exhaust aftertreatment device completely burned, the CO 2 concentration is minimal.
Als Zusatzantrieb der Brennkraftmaschine kann ein Elektromotor eingesetzt werden.As an additional drive of the internal combustion engine, an electric motor can be used.
Durch eine elektronische Ansteuerung des Elektromotors kann die Drehzahl der erzwungenen Drehung der Brennkraftmaschine bzw. die Last der Brennkraftmaschine während des Diagnostiktests auf einfache Weise eingestellt bzw. konstant gehalten werden.By an electronic control of the electric motor, the speed of the forced rotation of the internal combustion engine or the load of the internal combustion engine can be set or kept constant during the diagnostic test in a simple manner.
Das Kraftfahrzeug kann als Hybridfahrzeug ausgeführt sein, der neben der Brennkraftmaschine einen Elektromotor umfasst, und wobei als Zusatzantrieb der Elektromotor eingesetzt wird.The motor vehicle may be designed as a hybrid vehicle, which comprises an electric motor in addition to the internal combustion engine, and wherein the electric motor is used as an additional drive.
Das Kraftfahrzeug kann insbesondere als Hybridfahrzeug mit einem BAS oder Belt-Alternator-Starter ausgeführt sein. In der BAS-Konfiguration können der Elektromotor und die Brennkraftmaschine ein Drehmoment auf eine gemeinsame Achse erzeugen. The motor vehicle can be embodied, in particular, as a hybrid vehicle with a BAS or Belt Alternator starter. In the BAS configuration, the electric motor and the engine may generate torque on a common axis.
Die parallele Anordnung des Elektromotors und der Brennkraftmaschine in der BAS-Konfiguration kann die Drehzahl der Brennkraftmaschine durch den Elektromotor auf einfache Weise eingestellt werden. Zudem zeichnet sich die BAS-Konfiguration durch eine Kompaktheit aus, was einen kompakten und leichten Aufbau erlaubt.The parallel arrangement of the electric motor and the internal combustion engine in the BAS configuration, the rotational speed of the internal combustion engine can be adjusted by the electric motor in a simple manner. In addition, the BAS configuration is characterized by a compactness, which allows a compact and lightweight design.
Für den Zusatzantrieb der Brennkraftmaschine kann alternativ oder kumulativ ein eigens dafür vorgesehener Elektromotor vorgesehen sein. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung kann insbesondere einen Abgasfilter und/oder einen Katalysator umfassen.For the additional drive of the internal combustion engine, alternatively or cumulatively, a dedicated electric motor may be provided. The exhaust aftertreatment device may in particular comprise an exhaust gas filter and / or a catalyst.
Durch den verfahrensmäßigen Regenerationsprozess kann die Effizienz sowie die Lebensdauer des Abgasfilters bzw. des Katalysators auf einfache Weise erhöht werden.The procedural regeneration process can easily increase the efficiency and the service life of the exhaust gas filter or of the catalytic converter.
Die Drehzahl kann in einem Bereich von etwa 100 bis 300 Umdrehungen pro Minute einstellbar sein. Dadurch kann ein ausreichender Sauerstoffüberschuss zur Durchführung der Regeneration erzeugt werden. Die Drehzahl kann dabei auch in Abhängigkeit von einer aktuellen Temperatur der Abgasnachbehandlungsvorrichtung gewählt werden, wodurch eine für die aktuelle Temperatur optimale Drehzahl einstellt werden kann.The speed may be adjustable in a range of about 100 to 300 revolutions per minute. As a result, a sufficient excess of oxygen to carry out the regeneration can be generated. The speed can also be selected depending on a current temperature of the exhaust aftertreatment device, whereby an optimal for the current temperature speed can be adjusted.
Die Einstellung der Drehzahl kann als Tabelle oder Kennfeld in der Brennkraftmaschine hinterlegt sein. Insbesondere kann die Tabelle eine während der Testmessungen erfasste Abhängigkeit zwischen der aktuellen Temperatur der Abgasnachbehandlungsvorrichtung und der optimalen Drehzahl der Brennkraftmaschine enthalten.The setting of the speed can be stored as a table or map in the internal combustion engine. In particular, the table may include a detected during the test measurements dependence between the current temperature of the exhaust aftertreatment device and the optimal speed of the internal combustion engine.
Mit Hilfe der Tabelle kann die Drehzahl auf einfache Weise an die jeweils aktuelle die Temperatur der Abgasnachbehandlungsvorrichtung zur Optimierung des Regenerationsprozesses angepasst werden. Die Tabelle wird in einem nicht-flüchtigen Speicher, bspw. einem Flash-Speicher, abgelegt und der Mikroprozessor des Motorsteuergeräts greift während des Fahrbetriebs darauf zurück.Using the table, the speed can be easily adapted to the current temperature of the exhaust aftertreatment device to optimize the regeneration process. The table is stored in a non-volatile memory, for example a flash memory, and the microprocessor of the engine control unit accesses it during the driving operation.
Nach weiteren Aspekten wird ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt, d.h. ein computerlesbares Medium, auf welchem das Computerprogramm gespeichert ist, vorgeschlagen, das der Steuerung eines Regenerationsvorgangs einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs dient und das, wenn es auf einer Recheneinheit eines Fahrzeuges ausgeführt wird, die Recheneinheit anweist, das oben beschriebene Verfahren durchzuführen. Das Computerprogramm ermöglicht insbesondere durch eine Einhaltung einer im Wesentlichen konstanten Drehzahl der erzwungenen Drehung der Brennkraftmaschine eine kontrollierte Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung während eines Freilaufbetriebs des Kraftfahrzeugs.In other aspects, a computer program and a computer program product, i. proposed a computer-readable medium on which the computer program is stored, which is used to control a regeneration process of an exhaust aftertreatment device of a motor vehicle and which, when executed on a computing unit of a vehicle, instructs the arithmetic unit to perform the method described above. The computer program enables a controlled regeneration of the exhaust aftertreatment device during a freewheeling operation of the motor vehicle, in particular by maintaining a substantially constant speed of the forced rotation of the internal combustion engine.
Es wird ferner ein Kraftfahrzeug angegeben, das eine Brennkraftmaschine mit einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung sowie einen Elektromotor umfasst. Das Kraftfahrzeug zeichnet sich durch eine effiziente Abgasnachbehandlung bzw. Filterung sowie durch einen umweltfreundlichen Betrieb aus.There is also provided a motor vehicle comprising an internal combustion engine with an exhaust aftertreatment device and an electric motor. The motor vehicle is characterized by an efficient exhaust aftertreatment or filtering and by an environmentally friendly operation.
Das Kraftfahrzeug kann insbesondere als Hybridfahrzeug ausgebildet sein, welcher neben der Brennkraftmaschine einen Elektromotor aufweist und derart ausgebildet ist, dass die Brennkraftmaschine im ausgeschalteten Zustand durch den Elektromotor des Hybridmotors antreibbar ist. Wie oben dargestellt kann der Elektromotor von einem BAS oder von einem eMT bereitgestellt werden oder ein separater Elektromotor sein.The motor vehicle may in particular be designed as a hybrid vehicle, which has an electric motor in addition to the internal combustion engine and is designed such that the internal combustion engine can be driven in the off state by the electric motor of the hybrid motor. As indicated above, the electric motor may be provided by a BAS or eMT or may be a separate electric motor.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
-
1a zeigt schematisch ein Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel, -
1b zeigt schematisch ein Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, -
1b zeigt schematisch ein Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, -
2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Regenerieren einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel, -
3 zeigt beispielhaft einen zeitlichen Ablauf des Freilaufbetriebs mit bzw. ohne Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung.
-
1a shows schematically a drive system of a motor vehicle according to an embodiment, -
1b schematically shows a drive system of a motor vehicle according to a second embodiment, -
1b shows schematically a drive system of a motor vehicle according to a third embodiment, -
2 shows a flowchart of a method for regenerating an exhaust aftertreatment device according to an embodiment, -
3 shows an example of a timing of the freewheeling operation with or without regeneration of the exhaust aftertreatment device.
In diesem Ausführungsbeispiel besitzt das Hybridfahrzeug eine kombinierte Elektromotor-Lichtmaschineneinheit
Der Riementrieb zwischen der Brennkraftmaschine
Das Antriebssystem umfasst auch einen Abgastrakt
Das in der Brennkraftmaschine erzeugte Abgas wird über die Abgasleitung
Der Abgassensor
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Abgasnachbehandlungsvorrichtung
Der Abgassensor
Das Flussdiagramm
Von einer Ausgangssituation
Wird im Abfrageschritt
Der Freilauf kann insbesondere ausgelöst werden, wenn der Fahrer den Fuß vom Gaspedal nimmt. Daraufhin wird der Antriebsstrang automatisch durch das Automatikgetriebe oder mit Hilfe einer elektronischen Kupplung, beispielsweise bei Fahrzeugen mit manuellen Getriebe, von der Brennkraftmaschine entkoppelt. The freewheel can be triggered in particular when the driver takes his foot off the gas pedal. Then the drive train is automatically decoupled from the engine by the automatic transmission or by means of an electronic clutch, for example in vehicles with manual transmission.
Während des Freilaufbetriebs wird im Abfrageschritt
Wird im Abfrageschritt
Darauf folgt ein Schritt
Zum Antreiben der der Kurbelwelle kann auch je nach Ausführungsform ein dedizierter Elektromotor oder der Startermotor der Brennkraftmaschine
Im Abfrageschritt
Wird in dem Abfrageschritt
Gemäß einem weiteren Durchführungsbeispiel umfasst das Verfahren das Durchführen eines Diagnostiktests.According to another embodiment, the method includes performing a diagnostic test.
Der Diagnostiktest kann insbesondere während des Freilaufbetriebs, also nach dem Verfahrensschritt
Insbesondere kann der Diagnostiktest nach dem Abfrageschritt
Gemäß einem Durchführungsbeispiel kann der Diagnostiktest nach dem Abfrageschritt
Gemäß einem Durchführungsbeispiel kann der Diagnostiktest mit einem Regenerationsprozess der Abgasnachbehandlungsvorrichtung kombiniert werden. Insbesondere kann beim Diagnostiktest die Drehzahl bzw. die Last der Brennkraftmaschine derart niedrig gehalten werden, dass ein für die passive Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung erforderlicher Sauerstoffüberschuss bzw. eine Sauerstoffanreicherung in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung erzielt wird.According to an embodiment, the diagnostic test may be combined with a regeneration process of the exhaust after-treatment device. In particular, during the diagnostic test, the speed or the load of the internal combustion engine can be kept so low that an oxygen excess or oxygen enrichment required for the passive regeneration of the exhaust gas aftertreatment device is achieved in the exhaust gas aftertreatment device.
Die obere Kurve zeigt eine beispielhafte Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit v = v(t) von der Zeit t schematisch. An einem bestimmten Zeitpunkt t0 findet das Freilauf auslösende Ereignis statt, worauf eine Freilauf- bzw. Ausrollphase folgt, in der die Fahrzeuggeschwindigkeit monoton abnimmt. Am Ende der Freilaufphase beschleunigt sich das erneut durch die Brennkraftmaschine angetriebene Fahrzeug, was an dem Anstieg der v(t) nach der Zeit t2 zu sehen ist.The upper curve shows an exemplary dependency of the vehicle speed v = v (t) of the time t schematically. At a certain time t 0 , the freewheel triggering event takes place, followed by a freewheeling or coasting phase in which the vehicle speed decreases monotonically. At the end of the freewheeling phase, the vehicle driven again by the internal combustion engine accelerates, which can be seen from the increase in the value of v (t) after time t 2 .
Der zeitliche Ablauf des Freilaufbetriebs wird anhand der Drehzahl RPM (revolutions per minute) der Brennkraftmaschine
Diese Parameter werden jeweils für den Freilaufbetreib ohne bzw. mit der Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung gezeigt. Dabei entspricht die jeweils untere Kurve dem Freilauf im Regenerationsmodus. Der Regenerationsmodus wird durch Index R gekennzeichnet.These parameters are respectively for the freewheeling operation without or with the regeneration of Exhaust after-treatment device shown. The lower curve corresponds to the freewheel in the regeneration mode. The regeneration mode is indicated by index R.
Wie man an der Zeitabhängigkeit der Drehzahl RPM der Brennkraftmaschine ohne Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung erkennen kann, nimmt die Drehzahl RPM unmittelbar nach der Einleitung des Freilaufbetriebs an dem Zeitpunkt t0 steil ab, und bleibt die gesamte restliche Zeitdauer des Freilaufbetriebs auf dem Null-Niveau, was einer kompletten Abschaltung der Brennkraftmaschine entspricht.As can be seen from the time dependency of the engine speed RPM without regeneration of the exhaust aftertreatment device, the RPM speed decreases sharply immediately after the initiation of the coasting operation at the time t 0 , and the entire remaining time of the coasting operation remains at the zero level a complete shutdown of the internal combustion engine corresponds.
Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die Brennkraftmaschine durch eine Start-Stopp-Steuerung auf Detektion eines den Freilauf auslösenden Ereignisses - beispielweise einer Betätigung der Kupplung - hin automatisch abgeschaltet wird. Am Ende der Ausrollphase bzw. Freilaufphase zum Zeitpunkt t2 wird insbesondere durch die Start-Stopp-Steuerung die Brennkraftmaschine wieder angelassen und die Drehzahl RPM steigt wieder an.This is the case, for example, when the internal combustion engine is automatically switched off by a start-stop control upon detection of an event triggering the freewheel-for example, an actuation of the clutch. At the end of the coasting phase or freewheeling phase at time t 2 , the internal combustion engine is restarted in particular by the start-stop control and the rotational speed RPM rises again.
In dem Regenerationsmodus fällt die Drehzahl RPMR nach dem Zeitpunkt t0 insgesamt langsamer ab bis zu einer Drehzahl von etwa 200 Umdrehungen pro Minute, die dann bis zur Beendigung des Regenerationsvorgangs am Zeitpunkt t1 anhand der Drehung durch den Elektromotor
Die unteren zwei Kurven zeigen die Sauerstoffzufuhr P(O2) ohne (die obere der beiden Kurven) und mit der Regeneration.The lower two curves show the oxygen supply P (O 2 ) without (the upper of the two curves) and with the regeneration.
Wie man an der oberen Kurve erkenn kann, wird die Sauerstoffzufuhr ohne Regenerationsbetrieb mit dem Abschalten der Brennkraftmaschine
Beim Freilauf mit der Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung hingegen steigt die Sauerstoffzufuhr schnell an und bleibt bis zum Zeitpunkt t1 bzw. bis zum Abschluss des Regenerationsprozesses auf einem relativ hohen Niveau. Diese Erhöhung der Sauerstoffzufuhr PR(O2) ist auf die weite bzw. volle Öffnung der Drosselklappe der Brennkraftmaschine zurückzuführen. Der Öffnungswinkel der Drosselklappe kann hierbei im Bereich von ca. 70° bis ca. 90°, insbesondere von ca. 80° bis ca. 90° gewählt werden, wobei 0° eine vollständig geschlossene und 90° (dies entspricht einer Öffnung von 100%) eine vollständig offene Drosselklappe bedeutet.When freewheeling with the regeneration of the exhaust aftertreatment device, however, the oxygen supply increases rapidly and remains until the time t 1 or until the completion of the regeneration process at a relatively high level. This increase in the oxygen supply P R (O 2 ) is due to the wide or full opening of the throttle valve of the internal combustion engine. The opening angle of the throttle valve can be selected in the range of about 70 ° to about 90 °, in particular from about 80 ° to about 90 °, where 0 ° is a fully closed and 90 ° (this corresponds to an opening of 100% ) means a fully open throttle.
Die Erhöhung der Sauerstoffzufuhr führt zu einem ausreichenden Sauerstoffüberschuss, um eine passive Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung einzuleiten, so dass die Freilaufphase des Fahrzeugs effizient für die Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung
Wird insbesondere anhand der von dem Abgassensor
Die Beendigung des Regenerationsprozesses findet in diesem Beispiel am Zeitpunkt t1 statt, was daran zu erkennen ist, dass die Drehzahl RPMR wieder bis zu Null abfällt, und bis zum Ende der Freilaufphase, also bis zum Zeitpunkt t2 auf dem Null-Niveau bleibt.The termination of the regeneration process takes place in this example at the time t 1 , which can be seen from the fact that the speed RPM R drops back to zero, and until the end of the freewheeling phase, ie until the time t 2 remains at the zero level ,
Obwohl zumindest eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden Beschreibung gezeigt wurde, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genannten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann einen Plan zur Umsetzung zumindest einer beispielhaften Ausführungsform zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Anordnung von in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elementen gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äquivalente zu verlassen.Although at least one exemplary embodiment has been shown in the foregoing description, various changes and modifications may be made. The above embodiments are merely examples and are not intended to limit the scope, applicability, or configuration of the present disclosure in any way. Rather, the foregoing description provides those skilled in the art with a scheme for practicing at least one example embodiment, which may make numerous changes in the function and arrangement of elements described in an exemplary embodiment without departing from the scope of the appended claims and their legal equivalents ,
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Antriebssystemdrive system
- 22
- Motorengine
- 33
- BrennkraftmaschineInternal combustion engine
- 44
- Elektromotorelectric motor
- 4a4a
- kombinierte Elektromotor-Lichtmaschineneinheitcombined electric motor-alternator unit
- 4b4b
- Lichtmaschinealternator
- 4c4c
- Strichstroke
- 4d4d
- Elektromotorelectric motor
- 4e4e
- Elektromotorelectric motor
- 55
- Antriebsstrangpowertrain
- 66
- Kurbelwellecrankshaft
- 77
- Getriebetransmission
- 88th
- Kupplungclutch
- 99
- Abgastraktexhaust tract
- 1010
- Abgasnachbehandlungsvorrichtungexhaust aftertreatment device
- 1111
- Abgassensorexhaust gas sensor
- 1212
- Abgasleitungexhaust pipe
- 1313
- Pfeilarrow
- 1414
- Katalysatorcatalyst
- 1515
- Partikelfilter particulate Filter
- 100100
- Flussdiagram des VerfahrensFlowchart of the process
- 101101
- ÄusgangssituationÄusgangssituation
- 110110
- Abfrageschrittinquiry step
- 120120
- FreilaufbetriebFreewheeling operation
- 130130
- Abfrageschrittinquiry step
- 140140
- Abschaltung der BrennkraftmaschineShutdown of the internal combustion engine
- 160160
- RegenerierenRegenerate
- 170170
- Abfrageschrittinquiry step
Claims (13)
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DE102017003240.8A DE102017003240A1 (en) | 2017-04-04 | 2017-04-04 | A method for regenerating an exhaust aftertreatment device of a motor vehicle, computer program for performing the method and associated motor vehicle |
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Publications (1)
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ID=63525724
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Legal Events
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: LKGLOBAL ] LORENZ & KOPF PARTG MBB PATENTANWAE, DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |