DE102017218829A1 - Method for operating an exhaust aftertreatment device - Google Patents
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- F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) zum Reinigen eines Abgasstromes eines Kraftfahrzeugs (2) mit einem Hybridantrieb (4) mit einer Brennkraftmaschine (6) und einer elektrischen Maschine (8), bei dem erfasst wird, ob eine Gefahr erhöhter NOx-Emissionen durch die Brennkraftmaschine (6) besteht, und auf eine erfasste Gefahr hin eine Leistungsverzweigung zwischen der Brennkraftmaschine (6) und der motorisch betriebenen elektrischen Maschine (8) angepasst wird. The invention relates to a method for operating an exhaust aftertreatment device (6) for cleaning an exhaust gas flow of a motor vehicle (2) with a hybrid drive (4) with an internal combustion engine (6) and an electric machine (8), which detects whether a danger is increased NOx emissions by the internal combustion engine (6), and is adjusted to a detected risk towards a power split between the internal combustion engine (6) and the motor-driven electric machine (8).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung zum Reinigen eines Abgasstromes eines Kraftfahrzeugs mit einem Hybridantrieb mit einer Brennkraftmaschine und einer elektrischen Maschine. Ferner betrifft die Erfindung eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Abgasnachbehandlungsvorrichtung.The invention relates to a method for operating an exhaust aftertreatment device for purifying an exhaust gas flow of a motor vehicle with a hybrid drive with an internal combustion engine and an electric machine. Furthermore, the invention relates to an exhaust aftertreatment device and a motor vehicle with such an exhaust aftertreatment device.
Unter einem ein Kraftfahrzeug antreibenden Hybridantrieb wird eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einer elektrischen Maschine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs verstanden.A hybrid drive driving a motor vehicle is understood as meaning a combination of an internal combustion engine and an electric machine for driving the motor vehicle.
Der Hybridantrieb kann in vielen unterschiedlichen Variationen ausgebildet sein. Im Serienautomobilbau wird er eingesetzt, um die Effizienz zu verbessern, den fossilen Kraftstoffverbrauch zu verringern oder die Leistung im niedrigen Drehzahlbereich zu steigern.The hybrid drive can be designed in many different variations. It is used in mass production to improve efficiency, reduce fossil fuel consumption or increase low-speed performance.
Mit Abgasnachbehandlungsvorrichtungen werden Verbrennungsgase, nachdem sie den Brennraum oder die Brennkammer der Brennkraftmaschine verlassen haben, auf mechanischem, katalytischem oder chemischem Wege gereinigt, um so gesetzliche Schadstofflimits einhalten zu können.With exhaust aftertreatment devices, combustion gases, after they have left the combustion chamber or the combustion chamber of the internal combustion engine, purified by mechanical, catalytic or chemical means, so as to be able to comply with statutory pollutant limits.
Es sind verschiedene Verfahren bekannt, mit denen eine Gefahr erhöhter NOx-Emissionen des Kraftfahrzeugs bestimmt werden kann. Es müssen auf derartige Gefahren erhöhter NOx-Emissionen hin Maßnahmen ergriffen werden, um gesetzliche Schadstofflimits einhalten zu können.Various methods are known with which a risk of increased NOx emissions of the motor vehicle can be determined. Measures must be taken for such dangers of increased NOx emissions in order to be able to comply with statutory pollutant limits.
Es besteht daher Bedarf daran, Wege aufzuzeigen, wie die Abgasnachbehandlung insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit einem Hybridantrieb verbessert werden kann, um sicherzustellen, dass gesetzliche Schadstofflimits eingehalten werden.There is therefore a need to show ways in which the exhaust aftertreatment, in particular of a motor vehicle with a hybrid drive, can be improved in order to ensure that statutory pollutant limits are complied with.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung zum Reinigen eines Abgasstromes eines Kraftfahrzeugs mit einem Hybridantrieb mit einer Brennkraftmaschine und einer elektrischen Maschine, bei dem erfasst wird, ob eine Gefahr erhöhter NOx-Emissionen durch die Brennkraftmaschine besteht, und auf eine erfasste Gefahr hin wird eine Leistungsverzweigung zwischen der Brennkraftmaschine und der motorisch betriebenen elektrischen Maschine angepasst. Dabei wird unter der Leistungsverzweigung das Verhältnis der Drehmomentbeiträge der Brennkraftmaschine und der motorisch betriebenen elektrischen Maschine zu einem angeforderten Zieldrehmoment verstanden. Gemäß einer Ausführungsform wird die Leistungsverzweigung derart angepasst, dass eine Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine erhöht wird. Mit anderen Worten, es wird z.B. bei unveränderten Zieldrehmoment zum Antrieb des Kraftfahrzeugs das Drehmoment der Brennkraftmaschine erhöht und zugleich das Drehmoment der motorisch betrieben elektrischen Maschine reduziert. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass ein SCR-Katalysator der Abgasnachbehandlungsvorrichtung schneller seine Mindestbetriebstemperatur erreicht. So kann die Abgasnachbehandlung von Kraftfahrzeugen mit einem Hybridantrieb auf überraschend einfache Weise verbessert werden. Es kann auch vorgesehen sein, das Drehmoment der Brennkraftmaschine über den Bedarf gemäß dem Zieldrehmoment zu erhöhen. Mit anderen Worten, die Brennkraftmaschine wird mit Überlast betrieben, um Wärmeenergie zum Aufheizen eines SCR-Katalysators der Abgasnachbehandlungsvorrichtung bereitzustellen.The object of the invention is achieved by a method for operating an exhaust gas aftertreatment device for cleaning an exhaust gas stream of a motor vehicle with a hybrid drive with an internal combustion engine and an electric machine, which detects whether there is a risk of increased NOx emissions by the internal combustion engine, and to a Detected danger towards a power split between the engine and the motor-driven electric machine is adjusted. In this case, the ratio of the torque contributions of the internal combustion engine and the engine-operated electric machine to a requested target torque is understood by the power split. According to one embodiment, the power split is adjusted such that a torque request to the internal combustion engine is increased. In other words, it is e.g. at unchanged target torque for driving the motor vehicle increases the torque of the internal combustion engine and at the same time reduces the torque of the motor-driven electric machine. This measure ensures that an SCR catalytic converter of the exhaust gas aftertreatment device reaches its minimum operating temperature faster. Thus, the exhaust aftertreatment of motor vehicles can be improved with a hybrid drive in a surprisingly simple manner. It may also be provided to increase the torque of the internal combustion engine beyond the demand in accordance with the target torque. In other words, the internal combustion engine is overloaded to provide heat energy for heating an SCR catalyst of the exhaust aftertreatment device.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird überschüssige mechanische Energie, die von der Brennkraftmaschine geliefert, von der generatorisch betriebenen, elektrischen Maschine in elektrische Energie umgewandelt und in einem Energiespeicher des Hybridantriebs zwischengespeichert. So kann die überschüssige Energie rekupiert werden und die Energieeffizienz des Kraftfahrzeugs gesteigert werden.According to a further embodiment, excess mechanical energy supplied by the internal combustion engine is converted into electric energy by the generator-operated electric machine and stored temporarily in an energy store of the hybrid drive. Thus, the excess energy can be recuperated and the energy efficiency of the motor vehicle can be increased.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird durch eine weitere Anpassung der Leistungsverzweigung der Energiespeicher entladen, wenn eine Katalysatortemperatur höher als ein Schwellwert ist und wenn die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen besteht. Es wird also bei z.B. unveränderten Zieldrehmoment zum Antrieb des Kraftfahrzeugs das Drehmoment der Brennkraftmaschine reduziert und zugleich das Drehmoment der motorisch betrieben, elektrischen Maschine erhöht. So kann die Katalysatortemperatur wieder reduziert werden und die zwischengespeicherte Energie sinnvoll abgerufen werden, um die Energieeffizienz des Kraftfahrzeugs zu steigern.According to a further embodiment, the energy storage device is discharged by a further adaptation of the power branching if a catalyst temperature is higher than a threshold value and if there is a risk of increased NOx emissions. It is thus at e.g. unchanged target torque for driving the motor vehicle reduces the torque of the internal combustion engine and at the same time increases the torque of the motor-operated, electric machine. Thus, the catalyst temperature can be reduced again and the cached energy can be sensibly retrieved to increase the energy efficiency of the motor vehicle.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird auf ein Regenerationsaufforderungssignal hin die Leistungsverzweigung derart angepasst wird, dass eine Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine erhöht. Es wird also z.B. bei unveränderten Zieldrehmoment zum Antrieb des Kraftfahrzeugs das Drehmoment der Brennkraftmaschine erhöht und zugleich das Drehmoment der motorisch betrieben, elektrischen Maschine reduziert. Durch diese Maßnahme wird ein NOx-Speicherkatalysator der Abgasnachbehandlungsvorrichtung aufgeheizt, so dass der NOx-Speicherkatalysator schneller seine Mindestbetriebstemperatur für eine effiziente Regeneration erreicht. Es kann auch die Leistungsverzweigung derart angepasst werden, dass eine Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine reduziert wird, um so die Temperatur des NOx-Speicherkatalysators zu reduzieren.According to a further embodiment, in response to a regeneration request signal, the power split is adjusted such that a torque request to the internal combustion engine increases. Thus, for example, with unchanged target torque for driving the motor vehicle, the torque of the internal combustion engine is increased and at the same time the torque of the engine-operated, electrical machine is reduced. By this measure, a NOx storage catalyst of the exhaust gas aftertreatment device is heated, so that the NOx storage catalyst reaches its minimum operating temperature faster for efficient regeneration. It is also possible to adjust the power split in such a way that a torque request to the internal combustion engine is reduced so to reduce the temperature of the NOx storage catalyst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Regenerationsbetrieb ausgelöst, und während des Regenrationsbetriebs wird die Leistungsverzweigung derart angepasst, dass eine Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine im Wesentlichen konstant gehalten wird. Es wird also die Drehmomentanforderung an die motorisch betriebene elektrische Maschine derart angepasst, dass Schwankungen der Drehmomentanforderung ausgeglichen werden, während zugleich die Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine konstant gehalten wird. Dabei wird unter im Wesentlichen konstant gehalten verstanden, dass sich die Betriebsbedingungen der Abgasnachbehandlungsvorrichtung, wie z.B. Katalysatortemperaturen, nicht ändern. So kann ein effizienter und wirksamer Betrieb der Abgasnachbehandlungsvorrichtung gewährleistet werden. In accordance with another embodiment, a regeneration operation is initiated, and during regeneration operation, the power split is adjusted such that a torque request to the internal combustion engine is maintained substantially constant. Thus, the torque request is adapted to the engine-operated electric machine such that fluctuations in the torque request are compensated, while at the same time the torque requirement is kept constant to the internal combustion engine. In this context, what is meant by being kept substantially constant is understood to mean that the operating conditions of the exhaust aftertreatment device, such as, for example, Catalyst temperatures, do not change. Thus, an efficient and effective operation of the exhaust aftertreatment device can be ensured.
Ferner gehören zur Erfindung eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Abgasnachbehandlungsvorrichtung. Es wird nun die Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Brennkraftmaschine und eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. -
2 ein Ablaufdiagramm des Betriebs der in1 gezeigten Abgasnachbehandlungsvorrichtung.
-
1 an internal combustion engine and an exhaust aftertreatment device of a motor vehicle for carrying out an embodiment of the method according to the invention. -
2 a flow chart of the operation of in1 shown exhaust aftertreatment device.
Es wird zunächst auf die
Die
Somit ist das Kraftfahrzeug
Die Brennkraftmaschine
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Hybridantrieb
Kombinierte Hybridantriebe lassen sich mittels einer (automatisch betätigten) Kupplung zwischen parallelem und seriellem Betrieb umschalten. Mischhybride kombinieren den seriellen und den parallelen Hybridantrieb (oft variabel) während der Fahrt entsprechend den Fahrzuständen. Je nach Betriebsart und Fahrzustand kann entweder die Brennkraftmaschine
Die Brennkraftmaschine
Die Brennkraftmaschine
Die elektrische Maschine
Der wiederaufladbare Speicher
Einen in Abgasströmungsrichtung der Brennkraftmaschine
Der erste NOx-Speicherkatalysator
Des Weiteren ist die Abgasnachbehandlungsvorrichtung
Der Brennkraftmaschine
Es wird nun zusätzlich auf
Das Verfahren beginnt mit einem Schritt
Hierbei erfolgt eine Fallunterscheidung, ob sich die Brennkraftmaschine
Dabei wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel unter dem Startbetriebszustand ein Zustand mit eingeschalteter Zündung sowie nachfolgender Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine
Zum Erfassen, ob bei einem Startbetriebszustand die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen besteht, werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel das in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung
Zum Erfassen, ob bei einem Kaltstartbetriebszustand die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen besteht, werden eine eingangsseitige NOx-Konzentration, eine auspuffseitige NOx-Konzentration, die Umgebungs-Temperatur, der Umgebungs-Druck und/oder die SCR-Abgasnachbehandlungseffizienz eines SCR-Katalysators
Zur Bestimmung der auspuffseitigen NOx-Konzentration wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel der NOx-Sensor
Ferner werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel zur Bestimmung der auspuffseitigen NOx-Konzentration eine Betriebstemperatur und eingangsseitige NOx-Konzentration erfasst und ausgewertet. So kann umgangen werden, dass der auspuffseitig angeordnete NOX-Sensor
Wenn die Auswertung ergibt, dass die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen besteht wird auf den erfassten Zustand hin eine Leistungsverzweigung zwischen der Brennkraftmaschine
In einem weiteren Schritt
Es kann auch vorgesehen sein, das Drehmoment der Brennkraftmaschine
Überschüssige mechanische Energie, die dann von der Brennkraftmaschine
Es erfolgt ferner eine Erfassung einer Katalysatortemperatur, z.B. des ersten SCR-Katalysators
Wenn die erfasste Katalysatortemperatur höher als ein vorbestimmter Schwellwert ist erfolgt eine weitere Anpassung der Leistungsverzweigung um den Energiespeicher
Ferner kann durch ein Aufheizen über den vorbestimmten Schwellwert unter Ausnutzung der Wärmekapazität des z.B. ersten SCR-Katalysators
In einem weiteren Schritt
In einem weiteren Schritt
So kann die Abgasnachbehandlung von Kraftfahrzeugen mit einem Hybridantrieb bei verschiedenen Betriebsbedingungen auf überraschend einfache Weise verbessert werden.Thus, the exhaust aftertreatment of motor vehicles with a hybrid drive at different operating conditions can be improved in a surprisingly simple manner.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 22
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 44
- Hybridantriebhybrid drive
- 66
- BrennkraftmaschineInternal combustion engine
- 88th
- elektrische Maschineelectric machine
- 1010
- Energiespeicherenergy storage
- 1212
- Abgasnachbehandlungsvorrichtungexhaust aftertreatment device
- 1414
- Turbineturbine
- 1616
- NOx-SpeicherkatalysatorNOx storage catalytic converter
- 1818
- HarnstoffeinspritzstelleUrea injection point
- 2020
- erster SCR-Katalysatorfirst SCR catalyst
- 2222
- zweiter SCR-Katalysatorsecond SCR catalyst
- 2424
- NOx-SensorNOx sensor
- 2626
- HochdruckabgasrückführungseinspritzstelleHigh-pressure exhaust gas recirculation injection point
- 2828
- Niederdruckabgasrückführungseinspritzstelle Low-pressure exhaust gas recirculation injection point
- S100S100
- Schrittstep
- S200S200
- Schrittstep
- S300S300
- Schrittstep
- S400S400
- Schrittstep
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