DE102017218829A1 - Method for operating an exhaust aftertreatment device - Google Patents

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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.

Figure DE102017218829A1_0000
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).
Figure DE102017218829A1_0000

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 in 1 gezeigten Abgasnachbehandlungsvorrichtung.
Further, the invention includes an exhaust aftertreatment device and a motor vehicle with such an exhaust aftertreatment device. The invention will now be explained with reference to a drawing. Show it:
  • 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 in 1 shown exhaust aftertreatment device.

Es wird zunächst auf die 1 Bezug genommen.It will be initially on the 1 Referenced.

Die 1 zeigt einen Hybridantrieb 4 zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs 2. Der Hybridantrieb 4 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Brennkraftmaschine 6 und eine elektrische Maschine 8 sowie einen wiederaufladbaren Speicher 10 für elektrische Energie auf.The 1 shows a hybrid drive 4 for driving a motor vehicle 2 , The hybrid drive 4 has in the present embodiment, an internal combustion engine 6 and an electric machine 8th and a rechargeable memory 10 for electrical energy.

Somit ist das Kraftfahrzeug 2 im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Hybridelektrokraftfahrzeug ausgebildet.Thus, the motor vehicle 2 formed in the present embodiment as a hybrid electric vehicle.

Die Brennkraftmaschine 6 und die elektrische Maschine 8 können auf unterschiedliche Weise zusammenarbeiten: parallel (die Brennkraftmaschine 6 und die elektrische Maschine 8 wirken gleichzeitig auf den zu bewegenden Teil), seriell (nur eine der Maschinen wirkt unmittelbar auf den zu bewegenden Teil, während die andere Maschine Leistung bereitstellt, die umgewandelt und der direkt wirkenden Maschine zugeführt wird), oder als leistungsverzweigter Hybrid.The internal combustion engine 6 and the electric machine 8th can work together in different ways: in parallel (the internal combustion engine 6 and the electric machine 8th act simultaneously on the part to be moved), serially (only one of the machines acts directly on the part to be moved, while the other machine provides power that is converted and fed to the direct acting machine), or as a power split hybrid.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Hybridantrieb 4 als leistungsverzweigter Hybrid ausgebildet. Im Betrieb wird ein Teil der Leistung der Brennkraftmaschine 6 mechanisch auf die Antriebsräder des Kraftfahrzeugs 2 übertragen, ein weiterer Teil der Leistung wird über die als elektrisches Getriebe arbeitende Motor-Generator-Kombination auf die Räder übertragen. Der Vorteil einer solchen Konstruktion liegt darin, dass Brennkraftmaschine 4 in einem verbrauchsgünstigen Lastbereich arbeiten kann, unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit.In the present embodiment, the hybrid drive 4 designed as a power-split hybrid. In operation, part of the power of the internal combustion engine 6 mechanically on the drive wheels of the motor vehicle 2 another part of the power is transmitted to the wheels via the motor-generator combination operating as an electric transmission. The advantage of such a construction is that internal combustion engine 4 can operate in a low-consumption load range, regardless of the vehicle speed.

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 6 mit der generatorisch betriebenen elektrischen Maschine 8 nur den elektrischen Energiespeicher 10 laden und die elektrische Maschine 8 antreiben (serieller Hybridantrieb) oder mechanisch mit den Antriebswellen gekoppelt sein (paralleler Hybridantrieb). Bei diesem kombinierten Hybridantrieb wird lediglich mittels einer (automatisch betätigten) Kupplung zwischen den beiden Betriebsarten umgeschaltet.Combined hybrid drives can be switched between parallel and serial operation by means of an (automatically actuated) clutch. Mixed hybrids combine the serial and parallel hybrid drive (often variable) while driving according to the driving conditions. Depending on the operating mode and driving condition, either the internal combustion engine 6 with the generator-driven electric machine 8th only the electrical energy storage 10 charge and the electric machine 8th drive (serial hybrid drive) or be mechanically coupled to the drive shafts (parallel hybrid drive). In this combined hybrid drive is switched only by means of a (automatically actuated) coupling between the two modes.

Die Brennkraftmaschine 6 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Dieselmotor, d.h. der Dieselmotor wird im Normalbetrieb mit einem Sauerstoffüberschuss (λ > 1) betrieben. Abweichend hiervon kann die Brennkraftmaschine 6 auch als Ottomotor im Magerbetrieb zur Erhöhung des Motorwirkungsgrades ausgebildet sein.The internal combustion engine 6 is in the present embodiment, a diesel engine, ie the diesel engine is operated in normal operation with an excess of oxygen (λ> 1). Deviating from this, the internal combustion engine 6 be designed as a gasoline engine in lean operation to increase the engine efficiency.

Die Brennkraftmaschine 6 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel turboaufgeladen, so dass im Abgasstrom der Brennkraftmaschine 6 eine Turbine 14 eines Abgasturboladers nachgeschaltet ist.The internal combustion engine 6 is turbocharged in the present embodiment, so that in the exhaust stream of the internal combustion engine 6 a turbine 14 downstream of an exhaust gas turbocharger.

Die elektrische Maschine 8 ist eine elektrische Rotationsmaschine mit einem Rotor und einem Ständer, die sowohl motorisch, d.h. als Teiltraktionsmotor, und auch generatorisch betrieben werden kann. Die elektrische Maschine 8 kann z.B. als Gleichstrommaschine, als Wechselstrommaschine, als Synchronmaschine, als Asynchronmaschine, als bürstenlose elektrische Maschine oder als Kombination die Maschinenarten ausgebildet sein.The electric machine 8th is an electric rotary machine with a rotor and a stator, which can be operated both by motor, ie as a partial traction motor, and also as a generator. The electric machine 8th For example, it can be designed as a DC machine, as an AC machine, as a synchronous machine, as an asynchronous machine, as a brushless electric machine or as a combination of machine types.

Der wiederaufladbare Speicher 10 für elektrische Energie ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Akkumulator. Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann der wiederaufladbare Speicher 10 für elektrische Energie Kondensatoren aufweisen.The rechargeable memory 10 for electrical energy is an accumulator in the present embodiment. Notwithstanding the present embodiment, the rechargeable memory 10 for electrical energy capacitors.

Einen in Abgasströmungsrichtung der Brennkraftmaschine 6 nachgeschaltete Abgasnachbehandlungsvorrichtung 12 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Abgasströmungsrichtung hintereinander angeordnet einen NOx-Speicherkatalysator 16, eine Harnstoffeinspritzstelle 18, einen ersten SCR-Katalysator 20, einen zweiten SCR-Katalysator 22 und einen NOx-Sensor 24 auf. Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Anzahl der NOx-Sensoren und/oder NOx-Speicherkatalysatoren variieren, d.h. es kann mehr als ein NOx-Speicherkatalysator vorgesehen sein. Ebenso kann die Anzahl der SCR-Katalysatoren 20, 22 variieren. Der erste SCR-Katalysator 20 und/oder zweite SCR-Katalysator 22 können eine Beschichtung aufweisen, um sie als Dieselpartikelrußfilter bzw. Dieselpartikelfilter (DPF) zur Reduzierung der im Abgasstrom vorhandenen Partikel auszubilden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der erst SCR-Katalysator 18 eine derartige Beschichtung auf und ist auch als Dieselpartikelrußfilter bzw. Dieselpartikelfilter (DPF) ausgebildet. One in exhaust gas flow direction of the internal combustion engine 6 downstream exhaust aftertreatment device 12 has in the present embodiment in the exhaust gas flow direction one behind the other arranged a NOx storage catalyst 16 , a urea injection station 18 , a first SCR catalyst 20 , a second SCR catalyst 22 and a NOx sensor 24. Deviating from the present exemplary embodiment, the number of NOx sensors and / or NOx storage catalysts may vary, ie more than one NOx storage catalyst may be provided. Similarly, the number of SCR catalysts 20 . 22 vary. The first SCR catalyst 20 and / or second SCR catalyst 22 may have a coating to form them as Diesel Particulate Filter (DPF) for reducing particulates present in the exhaust stream. In the present embodiment, the first SCR catalytic converter 18 such a coating and is also designed as a diesel particulate filter or diesel particulate filter (DPF).

Der erste NOx-Speicherkatalysator 16 ist zur Speicherung von NOx (Stickoxiden) ausgebildet. Er weist einen Aufbau mit einem geeigneten Träger mit einem Edelmetallkatalysator wie Platin und einer NOx-Speicherkomponente, wie z.B. ein Erdalkalimetall wie Barium, auf. Der erste SCR-Katalysator 20 und der zweite SCR-Katalysator 22 sind jeweils zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden ausgebildet unter Verwendung von Harnstoff, der an der Harnstoffeinspritzstelle 18 in den Abgasstrom eingespritzt wird. Der NOx-Sensor 24 weist eine Querempfindlichkeit auf Ammoniak (NH3) auf.The first NOx storage catalyst 16 is designed to store NOx (nitrogen oxides). It has a construction with a suitable support with a noble metal catalyst such as platinum and a NOx storage component such as an alkaline earth metal such as barium. The first SCR catalyst 20 and the second SCR catalyst 22 are each designed for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides using urea, which at the urea injection point 18 is injected into the exhaust stream. The NOx sensor 24 has a cross-sensitivity to ammonia (NH 3 ).

Des Weiteren ist die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 12 zur Abgasrückführung (AGR) zur Minderung von NOx-Emission ausgebildet. Hierzu ist zwischen der Brennkraftmaschine 6 und der Turbine 8 eine Hochdruckabgasrückführungeisnspritzstelle 26 und zwischen dem ersten SCR-Katalysator 20 und dem zweiten SCR-Katalysator 22 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Niederdruckabgasrückführungseinspritzstelle 28 angeordnet. Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann Abgasnachbehandlungsvorrichtung 12 auch ohne Niederdruckabgasrückführungseinspritzstelle 28 ausgebildet sein.Furthermore, the exhaust aftertreatment device 12 for exhaust gas recirculation (EGR) designed to reduce NOx emission. This is between the internal combustion engine 6 and the turbine 8th a high pressure exhaust gas recirculation injection site 26 and between the first SCR catalyst 20 and the second SCR catalyst 22 in the present embodiment is a low-pressure exhaust gas recirculation injection point 28 arranged. Deviating from the present embodiment, the exhaust aftertreatment device 12 even without low pressure exhaust gas recirculation injection point 28 be educated.

Der Brennkraftmaschine 6 ist ein Steuergerät (nicht dargestellt) zugeordnet, das einen Wechsel von einem Betrieb mit Sauerstoffüberschuss zu einem unterstöchiometrischen Betrieb und umgekehrt bewirkt. Hierzu weist das Steuergerät Hard- und/oder Softwarekomponenten auf.The internal combustion engine 6 is associated with a controller (not shown), which causes a change from an operation with excess oxygen to a stoichiometric operation and vice versa. For this purpose, the control unit on hardware and / or software components.

Es wird nun zusätzlich auf 2 Bezug genommen, die ein Ablaufdiagramm des Betriebs der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 6 zeigt.It is now additionally on 2 Reference is made to a flowchart of the operation of the exhaust aftertreatment device 6 shows.

Das Verfahren beginnt mit einem Schritt S100. In dem Schritt S100 wird bestimmt, ob eine Gefahr erhöhter NOx-Emissionen durch die Brennkraftmaschine 6 besteht.The process begins with a step S100 , In the step S100 it is determined whether there is a risk of increased NOx emissions by the internal combustion engine 6 consists.

Hierbei erfolgt eine Fallunterscheidung, ob sich die Brennkraftmaschine 6 in einem Startbetriebszustand oder einem Kaltstartbetriebszustand oder einem Normalbetriebszustand befindet und es wird dann bestimmt, ob bei dem Startbetriebszustand oder bei dem Kaltstartbetriebszustand oder bei dem Normalbetriebszustand die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen besteht.In this case, a case distinction is made as to whether the internal combustion engine 6 is in a start operation state or a cold start operation state or a normal operation state, and it is then determined whether there is a danger of increased NOx emissions in the start operation state or in the cold start operation state or in the normal operation state.

Dabei wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel unter dem Startbetriebszustand ein Zustand mit eingeschalteter Zündung sowie nachfolgender Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine 6 verstanden, während unter dem Kaltstartbetriebszustand ein Zustand verstanden wird, bei dem die für den Betrieb der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 12 erforderlichen Mindesttemperatur noch nicht erreicht sind.In this case, in the present embodiment under the start operating state, a state with the ignition switched on and subsequent startup of the internal combustion engine 6 understood, while under the cold start operating state, a state is understood, in which for the operation of the exhaust aftertreatment device 12 required minimum temperature has not yet been reached.

Zum Erfassen, ob bei einem Startbetriebszustand die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen besteht, werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel das in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 12 gespeicherte NOx, eine Umgebungs-Temperatur, ein Umgebungs-Druck und/oder eine SCR-Abgasnachbehandlungseffizienz eines SCR-Katalysators 22, 24 der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 12 erfasst und ausgewertet.For detecting whether there is a risk of increased NOx emissions in a starting operating state, in the present exemplary embodiment, that in the exhaust gas aftertreatment device 12 stored NOx, an ambient temperature, an ambient pressure and / or an SCR exhaust aftertreatment efficiency of an SCR catalyst 22 . 24 the exhaust aftertreatment device 12 recorded and evaluated.

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 22, 24 der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 12 sowie das in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 12 gespeicherte NOx erfasst und ausgewertet.For detecting whether there is a danger of increased NOx emissions in a cold start operation, an input side NOx concentration, an exhaust side NOx concentration, ambient temperature, ambient pressure, and / or SCR exhaust aftertreatment efficiency of an SCR catalyst become 22 . 24 the exhaust aftertreatment device 12 as well as in the exhaust aftertreatment device 12 stored NOx is detected and evaluated.

Zur Bestimmung der auspuffseitigen NOx-Konzentration wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel der NOx-Sensor 24 verwendet. Alternativ kann vorgesehen sein ein NOx-Vorhersage-Modell zu verwenden, oder Messwerte des NOx-Sensors 24 mit dem Vorhersage-Modell zu kombinieren.To determine the exhaust-side NOx concentration in the present embodiment, the NOx sensor 24 used. Alternatively, it may be provided to use a NOx prediction model or measurements of the NOx sensor 24 to combine with the prediction model.

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 24 keine aussagekräftigen Messwerte kurz nach Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine 6 bei niedrigen Temperaturen liefert.Further, in the present embodiment, an operating temperature and input NOx concentration are detected and evaluated to determine the exhaust side NOx concentration. So can be bypassed that the exhaust side arranged NOX sensor 24 no meaningful measured values shortly after start-up of the internal combustion engine 6 at low temperatures.

Wenn die Auswertung ergibt, dass die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen besteht wird auf den erfassten Zustand hin eine Leistungsverzweigung zwischen der Brennkraftmaschine 6 und der motorisch betriebenen elektrischen Maschine 8 angepasst. If the evaluation shows that there is the risk of increased NOx emissions, a power split between the internal combustion engine becomes the detected state 6 and the powered electric machine 8th customized.

In einem weiteren Schritt S200 wird die Leistungsverzweigung derart angepasst, dass eine Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine 6 erhöht wird. Dabei wird unter der Leistungsverzweigung das Verhältnis der Drehmomentbeiträge der Brennkraftmaschine 6 und der motorisch betriebenen elektrischen Maschine 8 zu einem angeforderten Zieldrehmoment verstanden. Mit anderen Worten, es wird z.B. bei unveränderten Zieldrehmoment zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 2 das Drehmoment der Brennkraftmaschine 6 erhöht und zugleich das Drehmoment der motorisch betrieben elektrischen Maschine 8 reduziert. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste SCR-Katalysator 20 aufgeheizt wird, so dass der erste SCR-Katalysator 20 schneller seine Mindestbetriebstemperatur erreicht.In a further step S200 the power split is adapted such that a torque request to the internal combustion engine 6 is increased. In this case, the ratio of the torque contributions of the internal combustion engine under the power split 6 and the powered electric machine 8th understood to a requested target torque. In other words, it is eg at unchanged target torque to drive the motor vehicle 2 the torque of the internal combustion engine 6 increases and at the same time the torque of the motor-driven electric machine 8th reduced. By this measure it is achieved that in the present embodiment, the first SCR catalyst 20 is heated, leaving the first SCR catalyst 20 faster reaches its minimum operating temperature.

Es kann auch vorgesehen sein, das Drehmoment der Brennkraftmaschine 6 über den Bedarf gemäß dem Zieldrehmoment zu erhöhen. Mit anderen Worten, die Brennkraftmaschine 6 wird mit Überlast betrieben, um Wärmeenergie zum Aufheizen des z.B. des ersten SCR-Katalysator 20 bereitzustellen.It can also be provided, the torque of the internal combustion engine 6 above the demand according to the target torque increase. In other words, the internal combustion engine 6 is operated with overload to heat energy for heating the example of the first SCR catalyst 20 provide.

Überschüssige mechanische Energie, die dann von der Brennkraftmaschine 6 geliefert wird, wird von der generatorisch betrieben elektrischen Maschine 8 in elektrische Energie umgewandelt und in dem Energiespeicher 10 des Hybridantriebs 4 zwischengespeichert.Excess mechanical energy, then from the internal combustion engine 6 is supplied by the regenerative electric machine 8th converted into electrical energy and in the energy storage 10 the hybrid drive 4 cached.

Es erfolgt ferner eine Erfassung einer Katalysatortemperatur, z.B. des ersten SCR-Katalysators 20.There is also a detection of a catalyst temperature, for example, the first SCR catalyst 20 ,

Wenn die erfasste Katalysatortemperatur höher als ein vorbestimmter Schwellwert ist erfolgt eine weitere Anpassung der Leistungsverzweigung um den Energiespeicher 10 zu entladen. Mit anderen Worten, es wird z.B. bei unveränderten Zieldrehmoment zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 2 das Drehmoment der Brennkraftmaschine 6 reduziert und zugleich das Drehmoment der motorisch betrieben elektrischen Maschine 8 erhöht. So kann die Katalysatortemperatur wieder reduziert werden.If the detected catalyst temperature is higher than a predetermined threshold, there is a further adjustment of the power split to the energy storage 10 to unload. In other words, it is eg at unchanged target torque to drive the motor vehicle 2 the torque of the internal combustion engine 6 reduces and at the same time the torque of the motor-driven electric machine 8th elevated. Thus, the catalyst temperature can be reduced again.

Ferner kann durch ein Aufheizen über den vorbestimmten Schwellwert unter Ausnutzung der Wärmekapazität des z.B. ersten SCR-Katalysators 20 Wärmeenergie zwischengespeichert werden, die während einer nachfolgenden Kaltphase mit nicht ausreichender Wärmeenergieabgabe durch die Brennkraftmaschine 6 gewährleistet, dass die Katalysatortemperatur oberhalb der Mindestbetriebstemperatur bleibt.Furthermore, by heating above the predetermined threshold value by utilizing the heat capacity of, for example, the first SCR catalyst 20 Thermal energy to be cached during a subsequent cold phase with insufficient heat energy output by the internal combustion engine 6 ensures that the catalyst temperature remains above the minimum operating temperature.

In einem weiteren Schritt S300 wird überwacht, ob ein Regenerationsaufforderungssignal zum Starten eines Regenerationsbetriebs zum Regenerieren des NOx-Speicherkatalysators 20 vorliegt. Wenn ein derartiges Regenerationsaufforderungssignal vorliegt wird die Leistungsverzweigung derart angepasst, dass eine Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine 6 erhöht wird. Mit anderen Worten, es wird z.B. bei unveränderten Zieldrehmoment zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 2 das Drehmoment der Brennkraftmaschine 6 erhöht und zugleich das Drehmoment der motorisch betrieben elektrischen Maschine 8 reduziert. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel der NOx-Speicherkatalysator 16 aufgeheizt wird, so dass der NOx-Speicherkatalysator 16 auf ein Regenerationsaufforderungssignal zum Starten eines Regenerationsbetriebs zum Regenerieren des NOx-Speicherkatalysators 20 schneller seine Mindestbetriebstemperatur für eine effiziente Regeneration erreicht.In a further step S300 It is monitored whether a regeneration request signal for starting a regeneration operation for regenerating the NOx storage catalyst 20 is present. When such a regeneration request signal is present, the power split is adjusted so that a torque request to the internal combustion engine 6 is increased. In other words, it is eg at unchanged target torque to drive the motor vehicle 2 the torque of the internal combustion engine 6 increases and at the same time the torque of the motor-driven electric machine 8th reduced. By this measure it is achieved that in the present embodiment of the NOx storage catalyst 16 is heated, so that the NOx storage catalyst 16 to a regeneration request signal for starting a regeneration operation to regenerate the NOx storage catalyst 20 faster reaches its minimum operating temperature for efficient regeneration.

In einem weiteren Schritt S400 wird auf das Regenerationsaufforderungssignal hin ein Regenerationsbetrieb ausgelöst. Des Weiteren wird während des Regenerationsbetriebs die Leistungsverzweigung derart angepasst, dass eine Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine 6 im Wesentlichen konstant gehalten wird. Mit anderen Worten, die Drehmomentanforderung an die motorisch betriebene elektrische Maschine 8 wird angepasst, um Schwankungen der Drehmomentanforderung auszugleichen, während zugleich die Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine 6 konstant gehalten wird. Dabei wird unter im Wesentlichen konstant gehalten verstanden, dass sich die Betriebsbedingungen der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 12, wie z.B. Katalysatortemperaturen, nicht ändern, z.B. in der Art und Weise, das sie unterhalb der Mindestbetriebstemperatur fallen. So kann ein effizienter und wirksamer Betrieb der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 12 gewährleistet werden.In a further step S400 a regeneration operation is triggered upon the regeneration request signal. Furthermore, during the regeneration operation, the power split is adjusted such that a torque request to the internal combustion engine 6 is kept substantially constant. In other words, the torque request to the motor-driven electric machine 8th is adjusted to compensate for fluctuations in the torque request, while at the same time the torque request to the internal combustion engine 6 is kept constant. It is understood to mean essentially constant that the operating conditions of the exhaust aftertreatment device 12 , such as catalyst temperatures, do not change, for example, in the way they fall below the minimum operating temperature. Thus, an efficient and effective operation of the exhaust aftertreatment device 12 be guaranteed.

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

Claims (13)

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.A method for operating an exhaust aftertreatment device (6) for cleaning an exhaust gas stream of a motor vehicle (2) with a hybrid drive (4) with an internal combustion engine (6) and an electrical machine (8), which detects whether a risk of increased NOx emissions by the internal combustion engine (6), and adapted to a detected risk, a power split between the internal combustion engine (6) and the motor-operated electric machine (8) is adjusted. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Leistungsverzweigung derart angepasst wird, dass eine Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine (6) erhöht wird.Method according to Claim 1 wherein the power split is adjusted such that a torque request to the internal combustion engine (6) is increased. Verfahren nach Anspruch 2, wobei überschüssige mechanische Energie, die von der Brennkraftmaschine (6) geliefert wird, von der generatorisch betrieben elektrischen Maschine (8) in elektrische Energie umgewandelt und in einem Energiespeicher (10) des Hybridantriebs (4) zwischengespeichert wird.Method according to Claim 2 , wherein excess mechanical energy that is supplied by the internal combustion engine (6), converted by the regenerative electric machine (8) into electrical energy and stored in an energy store (10) of the hybrid drive (4). Verfahren nach Anspruch 3, wobei durch eine weitere Anpassung der Leistungsverzweigung der Energiespeicher (10) entladen wird, wenn eine Katalysatortemperatur höher als ein Schwellwert ist.Method according to Claim 3 wherein, by further adjusting the power split, the energy storage device (10) is discharged when a catalyst temperature is higher than a threshold value. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei auf ein Regenerationsaufforderungssignal hin die Leistungsverzweigung derart angepasst wird, dass eine Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine (6) erhöht wird.Method according to one of Claims 1 to 4 wherein, responsive to a regeneration request signal, the power split is adjusted to increase a torque request to the engine (6). Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein Regenerationsbetrieb ausgelöst wird, und wobei während des Regenrationsbetriebs die Leistungsverzweigung derart angepasst wird, dass eine Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine (6) im Wesentlichen konstant gehalten wird.Method according to Claim 5 wherein a regeneration operation is initiated, and wherein during regeneration operation, the power split is adjusted such that a torque request to the internal combustion engine (6) is kept substantially constant. Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) zum Reinigen eines Abgasstromes eines Kraftfahrzeugs (2) mit einem Hybridantrieb (4) mit einer Brennkraftmaschine (6) und einer elektrischen Maschine (8), wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) dazu ausgebildet ist zu erfassen, 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.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), wherein the exhaust aftertreatment device (6) is adapted to detect whether a risk of increased NOx Emissions by the internal combustion engine (6), and is adapted to a detected risk towards a power split between the internal combustion engine (6) and the motor-driven electric machine (8). Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) nach Anspruch 7, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) dazu ausgebildet ist, die Leistungsverzweigung derart anzupassen, dass eine Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine (6) erhöht wird.Exhaust after-treatment device (6) according to Claim 7 wherein the exhaust aftertreatment device (6) is adapted to adjust the power split so that a torque request to the internal combustion engine (6) is increased. Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) nach Anspruch 8, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) dazu ausgebildet ist, überschüssige mechanische Energie, die von der Brennkraftmaschine (6) geliefert wird, von der generatorisch betrieben elektrischen Maschine (8) in elektrische Energie umzuwandeln und in einem Energiespeicher (10) des Hybridantriebs (4) zwischen zu speichern.Exhaust after-treatment device (6) according to Claim 8 wherein the exhaust aftertreatment device (6) is adapted to convert excess mechanical energy supplied by the internal combustion engine (6) from the generator-operated electric machine (8) into electrical energy and in an energy store (10) of the hybrid drive (4). to save between. Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) nach Anspruch 9, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) dazu ausgebildet ist, durch eine weitere Anpassung der Leistungsverzweigung den Energiespeicher (10) zu entladen, wenn eine Katalysatortemperatur höher als ein Schwellwert ist.Exhaust after-treatment device (6) according to Claim 9 wherein the exhaust aftertreatment device (6) is adapted to discharge the energy store (10) by further adjusting the power split when a catalyst temperature is higher than a threshold value. Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) dazu ausgebildet ist, auf ein Regenerationsaufforderungssignal hin die Leistungsverzweigung derart anzupassen, dass eine Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine (6) erhöht wird.Exhaust after-treatment device (6) according to one of Claims 7 to 10 wherein the exhaust aftertreatment device (6) is adapted to adjust the power split in response to a regeneration request signal so that a torque request to the internal combustion engine (6) is increased. Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) nach Anspruch 11, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) dazu ausgebildet ist, einen Regenerationsbetrieb durchzuführen, und während des Regenrationsbetriebs die Leistungsverzweigung derart anzupassen, dass eine Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine (6) im Wesentlichen konstant gehalten wird.Exhaust after-treatment device (6) according to Claim 11 wherein the exhaust aftertreatment device (6) is adapted to perform a regeneration operation, and to adjust the power split during the regeneration operation such that a torque request to the internal combustion engine (6) is kept substantially constant. Kraftfahrzeug (2) mit einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 7 bis 12. Motor vehicle (2) with an exhaust aftertreatment device (6) according to one of Claims 7 to 12 ,
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