DE102017219047B3 - Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12) zum Reinigen eines Abgasstromes eines Kraftfahrzeugs (2) mit einem Hybridantrieb (4) mit einer Brennkraftmaschine (6) und einer elektrischen Maschine (8), wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12) zumindest einen SCR-Katalysator (18) und einen ausgangsseitig des SCR-Katalysators (18) angeordneten NOx-Sensor (24) aufweist, mit den Schritten:
(S200) Bestimmen, ob eine sich verändernde eingangsseitige Stickstoffkonzentration in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12) vorliegt,
(S300) Wechseln von einer ersten Leistungsverzweigung (L1) zu einer zweiten Leistungsverzweigung (L2) zwischen der Brennkraftmaschine (6) und der motorisch betriebenen elektrischen Maschine (8), wenn keine sich verändernde eingangsseitige Stickstoffkonzentration in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12) vorliegt, wobei ein Wechsel von der ersten Leistungsverzweigung (L1) zu der zweiten Leistungsverzweigung (L2) eine veränderte eingangsseitige Stickstoffkonzentration in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12) zur Folge hat, und
(S400) Bestimmen eines Stickoxid/Ammoniak-Verhältnisses (NOx/NH3) mit einem Modell unter Auswertung eines mit dem NOx-Sensor (24) erfassten Stickoxid-Sensorwertes (NOx+NH3) ausgangsseitig der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12).

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 ein Computerprogrammprodukt, eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung und ein Steuergerät sowie ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Abgasnachbehandlungsvorrichtung.
  • Unter einem ein Kraftfahrzeug antreibenden Hybridantrieb wird eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einer elektrischen Maschine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs verstanden.
  • 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.
  • 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.
  • Zum Entfernen von Stickoxiden (NOx) aus einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine, wie z.B. eines Dieselmotors, eignen sich SCR-Katalysatoren (Selective Catalytic Reduction). Bei einem aktiven SCR System wird Ammoniak (NH3) in den SCR Katalysator dosiert, wo es auf dem Katalysator adsorbiert und mit Stickoxiden aus dem Abgas reagiert. Ammoniak wird typischerweise nicht direkt dosiert, sondern meist in Form einer Harnstofflösung, die nach der Injektion teilweise in Ammoniak zerfällt. Bei einem passiven SCR-System hingegen findet keine aktive Injektion von Ammoniak oder Harnstoff stromaufwärts des SCR-Katalysators statt. Stattdessen wird Ammoniak von einer anderen Komponente stromaufwärts des SCR.-Katalysators, wie zum Beispiel einem Speicherkatalysator (LNT - Lean NOx Trap) bereitgestellt, wenn die Brennkraftmaschine mit einem fetten Gemisch betrieben wird.
  • Wenn nicht genügend Ammoniak zu dosiert wird oder in dem SCR-Katalysator gespeichert ist oder wenn die Temperatur nicht in einem Temperaturbereich für eine vollständige Stickstoff-Konvertierung liegt, wird nicht die Gesamtmenge an Stickoxid konvertiert. Es stellt sich ein Stickoxid-Schlupf durch den SCR-Katalysator ein. Wenn hingegen zu viel Ammoniak zu dosiert wird und dann in dem SCR-Katalysator zwischengespeichert ist kann eine Desorption auftreten. Üblicherweise tritt eine Ammoniak-Desorption nach einem schnellen Temperaturanstieg, zum Beispiel in Folge einer ansteigenden Motorlast der Brennkraftmaschine, auf. Sie kann aber auch bei einer Ammoniak-Überdosierung bei unveränderter Temperatur auftreten.
  • Zur Kontrolle des Betriebs des SCR-Katalysators werden daher Informationen über die Stickoxid- und die Ammoniak-Konzentration stromabwärts oder hinter dem SCR-Katalysator benötigt. Für diesen Zweck existieren zwei Typen von Sensoren, nämlich Ammoniak-Sensoren und Stickoxid-Sensoren. Während Ammoniak-Sensoren nur Ammoniak-Konzentrationen oder-Mengen erfassen, sind Stickoxid-Sensoren empfindlich sowohl für Stickoxid als auch für Ammoniak. Mit anderen Worten, Stickoxid-Sensoren weisen eine ungewünschte Querempfindlichkeit gegenüber Ammoniak auf. Dies führt insofern zu Schwierigkeiten bei der Messung, als es nicht einfach ist, festzustellen, ob ein Stickoxid-Sensor gerade Stickoxid-Werte oder Ammoniak-Werte erfasst.
  • Aus der DE 10 2011 077 246 B3 ist ein Verfahren bekannt, dass es erlaubt festzustellen, ob ein von einem Stickoxid-Sensor gemessenes Signal ein Stickoxid-Messwert oder ein Ammoniak-Messwert ist. Hierzu werden zwei verschiedene Modelle verwendet und fortlaufend angepasst. Ein erstes Modell modelliert die Stickoxid-Konvertierung in dem SCR-Katalysator, während das zweite Modell den Ammoniak-Schlupf durch den SCR-Katalysator modelliert. Die Genauigkeit oder Effizienz hängt dabei von den Eigenschaften des Stickoxid-Pegels oder -Signals stromaufwärts des SCR-Katalysators ab. Um zwischen den Stickoxid-Werten und Ammoniak-Werten im Sensorsignal stromabwärts differenzieren zu können ist es erforderlich, dass das Sensorsignal stromaufwärts des SCR-Katalysators eine gewisse Dynamik aufweist. Im Fall eines Stickoxid-Durchbruchs durch den SCR-Katalysator wird ein Signalverlauf des Sensorsignals dem Verlauf der eingangsseitigen Stickoxidkonzentration dynamisch folgen, während der Ammoniak-Wert dies typischerweise nicht tun wird. Daher kann eine Entscheidung für ein eher stetiges Stickoxid-Signal stromaufwärts des SCR-Katalysators (zum Beispiel bei konstanter Fahrweise) nicht getroffen werden und ein derart ermitteltes Stickoxid/Ammoniak-Signal eignet sich nicht zur Verwendung in rückgekoppelten Systemen.
  • Aus der DE 10 2015 204 093 A1 ist ein Verfahren zum Unterdrücken eines Ammoniakschlupfes im Betrieb eines SCR-Katalysators eines Hybridelektroantriebs bekannt. Um betriebsbedingte Stickoxidemissionen eines Hybridelektroantriebs und einen Ammoniakschlupf eines SCR-Katalysators weitestgehend zu reduzieren wird eine Temperatur eines durch den SCR-Katalysator strömenden Abgases des Hybridelektroantriebs in Abhängigkeit einer vorgegebenen Grenztemperatur des SCR-Katalysators, ab deren Überschreitung eine unkontrollierte Freisetzung von in dem SCR-Katalysator gespeichertem Ammoniak erfolgt, derart geregelt, dass eine Temperatur des SCR-Katalysators nicht die vorgegebene Grenztemperatur übersteigt.
  • Eine erforderliche Dynamik kann z.B. durch gezielte Störungen oder Veränderungen des die Brennkraftmaschinen verlassenden Stickoxid-Anteils im Abgas erreicht werden, beispielsweise durch komplettes oder teilweises Ein- und/oder Ausschalten des Abgasrückführungsventils (EGR) sowie Verändern des Einspritzzeitpunktes (SOI).
  • Jedoch verändern diese Maßnahmen das Verhalten der Brennkraftmaschine und können des Weiteren das Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine negativ beeinflussen, da sie dann außerhalb eines optimalen Betriebsbereichs betrieben wird.
  • Es besteht daher Bedarf daran, Wege aufzuzeigen, wie die Abgasnachbehandlung bei verschiedenen Betriebsbedingungen insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit einem Hybridantrieb verbessert werden kann.
  • 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, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung zumindest einen SCR-Katalysator und einen ausgangsseitig des SCR-Katalysators angeordneten NOx-Sensor aufweist, mit den Schritten:
    • - Bestimmen, ob eine sich verändernde eingangsseitige Stickstoffkonzentration in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung vorliegt,
    • - Wechseln von einer ersten Leistungsverzweigung zu einer zweiten Leistungsverzweigung zwischen der Brennkraftmaschine und der motorisch betriebenen elektrischen Maschine, wenn keine sich verändernde eingangsseitige Stickstoffkonzentration in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung vorliegt, wobei ein Wechsel von der ersten Leistungsverzweigung zu der zweiten Leistungsverzweigung eine veränderte eingangsseitige Stickstoffkonzentration in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung zur Folge hat, und
    • - Bestimmen eines Stickoxid/Ammoniak-Verhältnisses mit einem Modell unter Auswertung eines mit dem NOX-Sensor erfassten Stickoxid-Sensorwertes ausgangsseitig der Abgasnachbehandlungsvorrichtung.
  • Dabei wird unter der Leistungsverzweigung das Verhältnis der Drehmomentbeiträge der Brennkraftmaschine und der motorisch betriebenen elektrischen Maschine zu einem angeforderten Zieldrehmoment verstanden. Ein Wechsel von der ersten Leistungsverzweigung zu der zweiten Leistungsverzweigung hat eine veränderte eingangsseitige Stickstoffkonzentration in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung zur Folge, wie sie sonst z.B. durch ein komplettes oder teilweises Ein- und/oder Ausschalten des Abgasrückführungsventils oder Verändern des Einspritzzeitpunktes erreicht werden können. Voraussetzung für einen Wechsel von der ersten Leistungsverzweigung zu der zweiten Leistungsverzweigung ist allerdings, dass im Moment kein Betrieb vorliegt, bei dem sich die Stickstoffkonzentration ohnehin ändert. Mit anderen Worten, wenn eine ausreichende Dynamik der Stickstoffkonzentration vorliegt, die eine Bestimmung des Stickoxid/Ammoniak-Verhältnisses mit dem Modell erlaubt folgt kein Wechsel der Leistungsverzweigung. Lediglich wenn keine ausreichende Dynamik der Stickstoffkonzentration vorliegt, die eine Bestimmung des Stickoxid/Ammoniak-Verhältnisses mit dem Modell erlaubt folgt ein Wechsel der Leistungsverzweigung. Mit dem Modell erfolgt dann eine Auswertung eines mit dem NOX-Sensor erfassten Stickoxid-Sensorwertes ausgangsseitig der Abgasnachbehandlungsvorrichtung, wobei der Stickoxid-Sensorwert aufgrund der Querempfindlichkeit des NOx-Sensors gegenüber Ammoniak repräsentativ für die Stickstoff - und die Ammoniakmenge ist. Mit anderen Worten, es wird ein Führungsgrößensprung oder eine stetige Führungsgrößenveränderung durch Wechsel der Leistungsverzweigung erzeugt, um mit einem Modell, wie z.B. aus der DE 10 2011 077 246 B3 festzustellen, ob ein von einem Stickoxid-Sensor gemessenes Signal ein Stickoxid-Messwert oder ein Ammoniak-Messwert ist. Angemerkt sei, dass, wenn eine ausreichende Dynamik der Stickstoffkonzentration vorliegt, das Verfahren direkt mit einer Bestimmung des Stickoxid/Ammoniak-Verhältnisses mit dem Modell fortgesetzt werden kann. Auf Basis dieser Werte kann die Abgasnachbehandlung bei verschiedenen Betriebsbedingungen, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit einem Hybridantrieb, verbessert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird in einem vorhergehenden Schritt ein Stickoxid-Sensorwert erfasst und mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen, und das Verfahren wird wie oben beschrieben fortgesetzt, wenn der Stickoxid-Sensorwert größer als der Schwellwert ist. Angemerkt sei, dass der Stickoxid-Sensorwert aufgrund der Querempfindlichkeit des NOx-Sensors gegenüber Ammoniak repräsentativ für die Stickstoff- und die Ammoniakmenge ist. So wird sichergestellt, dass unnötige Handlungen unterbleiben, wenn die Werte für Stickoxide und Ammoniakschlupf niedrig sind und somit keine Steuermaßnahmen betreffend die Abgasnachbehandlungsvorrichtung, insbesondere betreffend den SCR-Katalysator, erforderlich sind.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in einem weiteren Schritt das bestimmte Stickoxid/Ammoniak-Verhältnis zur Bestimmung einer weiteren Ammoniakdosierung verwendet. So kann die Abgasnachbehandlungsvorrichtung besonders effizient betrieben werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die zweite Leistungsverzweigung derart gewählt, dass das Gesamt-Drehmoment der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine konstant ist. Mit anderen Worten, es wird also z.B. bei unverändertem 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 SCR-Katalysator der Abgasnachbehandlungsvorrichtung aufgeheizt, so dass der SCR-Katalysator schneller seine Mindestbetriebstemperatur erreicht.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die zweite Leistungsverzweigung derart gewählt, dass Abgasemissionen der Brennkraftmaschine minimiert sind. Es wird also bei der Auswahl und Bestimmung der zweiten Leistungsverzweigung durch z.B. Parametrisierung zu erwartende Abgasemissionen bestimmt und mit weiteren Alternativen verglichen. So kann die Brennkraftmaschine in einem optimalen Betriebspunkt mit minimalen Abgasemissionen betrieben werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Regenerationsbetrieb ausgelöst, und während des Regenerationsbetriebs 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 durch den Wechsel der Leistungsanforderung verändert wird. Dabei wird unter im Wesentlichen konstant gehalten verstanden, dass sich das Gesamtdrehmoment für einen Kraftfahrzeugführer nicht spürbar ändert.
  • Ferner gehören zur Erfindung ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines derartigen Verfahrens, eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung und ein Steuergerät sowie 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 eine weitere Abgasnachbehandlungsvorrichtung zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
    • 3 ein Ablaufdiagramm des Betriebs der in den 1 und 2 gezeigten Abgasnachbehandlungsvorrichtungen.
  • Es wird zunächst auf die 1 Bezug genommen.
  • Die 1 zeigt einen Hybridantrieb 4 zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs 2, wie z.B. eines PKWs.
  • Der Hybridantrieb 4 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Brennkraftmaschine 6 und eine elektrische Maschine 8 sowie einen wiederaufladbaren Speicher (nicht dargestellt) für elektrische Energie auf.
  • Somit ist das Kraftfahrzeug 2 im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Hybridelektrokraftfahrzeug ausgebildet.
  • 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.
  • 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 die Brennkraftmaschine 6 in einem verbrauchsgünstigen Lastbereich arbeiten kann, unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit.
  • 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 einen elektrischen Energiespeicher 10aden 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.
  • 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.
  • Die Brennkraftmaschine 6 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel turboaufgeladen, so dass im Abgasstrom der Brennkraftmaschine 6 eine Turboladerturbine 10 eines Abgasturboladers nachgeschaltet ist.
  • 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 dieser Maschinenarten ausgebildet sein.
  • Der wiederaufladbare Speicher für elektrische Energie ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Akkumulator. Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann der wiederaufladbare Speicher für elektrische Energie Kondensatoren aufweisen.
  • Einen in Abgasströmungsrichtung der Brennkraftmaschine 6 nachgeschaltete Abgasnachbehandlungsvorrichtung 12 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Abgasströmungsrichtung hintereinander angeordnet einen Dieseloxidationskatalysator/NOx-Speicherkatalysator 14, einen Dieselpartikelfilter 16 und einen SCR-Katalysator 18 auf.
  • Der Dieseloxidationskatalysator/NOx-Speicherkatalysator 14 weist einen Dieseloxidationskatalysator (DOC von englisch diesel oxidation catalytic converter) zum Entfernern von Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen aus dem Abgas von Dieselmotoren durch Oxidation mit dem Restsauerstoff und einen NOx-Speicherkatalysator zur Speicherung von NOx (Stickoxiden) auf. Der Washcoat des Dieseloxidationskatalysators weist nur Platin oder Palladium oder eine Kombination hiervon auf. Der NOx-Speicherkatalysator ist zur Speicherung von NOx ausgebildet. Hierzu weist der NOx-Speicherkatalysator einen Aufbau mit einem geeigneten Träger mit einem Edelmetallkatalysator wie Platin und einer NOx-Speicherkomponente, wie z.B. ein Erdalkalimetall wie Barium, auf.
  • Der Dieselpartikelfilter 16 (DPF), auch als Rußpartikelfilter (RPF) oder Partikelfilter bezeichnet, ist eine Einrichtung zur Reduzierung der im Abgas von Dieselmotoren vorhandenen Partikel. Er kann eine Beschichtung aufweisen, um ihn zur Reduzierung der im Abgasstrom vorhandenen Partikel auszubilden.
  • Der SCR-Katalysator 18 ist zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden ausgebildet unter Verwendung von Harnstoff, der an einer Harnstoffeinspritzstelle (nicht dargestellt) in den Abgasstrom eingespritzt wird.
  • Stromabwärts des SCR-Katalysators 18 ist ein NOx-Sensor 24 zum Messen der Stickoxid-Konzentration bzw. der Stickoxid-Menge im Abgasstrom angeordnet. Der NOx-Sensor 24 muss nicht direkt hinter dem SCR-Katalysator 18 angeordnet sein, er kann sich auch weiter stromabwärts befinden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel befindet sich der NOx-Sensor 24 ausgangsseitig des SCR-Katalysators 18 und ausgangsseitig der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 12.
  • Sensorsignale des NOx-Sensors werden von einem Steuergerät 22 eingelesen und verarbeitet, um zu bestimmen, ob die von dem NOx-Sensor gemessenen Sensorsignale Stickoxid-Werten oder Ammoniak-Werten zugeordnet werden können. Das Steuergerät 22 gibt entsprechende Steuersignale aus, zum Beispiel an eine Motorsteuerung oder eine Steuerung der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 12 des Kraftfahrzeugs 2.
  • Das Steuergerät 22 benötigt neben dem von dem NOx-Sensor 4 bereitgestellten Sensorsignalen stromabwärts des SCR-Katalysators 18 die Stickoxid-Konzentration oder Stickoxid-Menge, die von der Brennkraftmaschine 6 produziert wird und diesen in Richtung des SCR-Katalysators 18 verlässt.
  • Die Stickoxid-Konzentration stromaufwärts des SCR-Katalysators 18 wird mit einem Modell bestimmt, das die von der Brennkraftmaschine 6 erzeugte Stickoxid-Menge und/oder -Konzentration bestimmt, wie z.B. gemäß dem aus der DE 10 2011 077 246 B3 bekannten Verfahren. Das Modell ist dazu ausgebildet, den mit dem NOx-Sensor 24 erfassten Stickoxid-Sensorwert NOx+NH3 ausgangsseitig der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 12 auszuwerten, um einen Stickoxidwert NOx zu bestimmen.
  • Hierzu weist das Steuergerät 22 Hard- und/oder Softwarekomponenten auf.
  • Es wird nun zusätzlich auf 2 Bezug genommen.
  • Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 12 im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist anstelle des Dieselpartikelfilters 16 und des SCR-Katalysators 18 einen SCR-Katalysator und Dieselpartikelfilter 20 (SDPF) auf.
  • Es wird nun zusätzlich auf 3 Bezug genommen, die ein Ablaufdiagramm des Betriebs der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 12 zeigt.
  • Das Verfahren beginnt mit einem Schritt S100. In dem Schritt S100 wird ein Stickoxid-Sensorwert NOx+NH3 mit dem NOx-Sensor 24 erfasst und mit einem vorbestimmten Schwellwert SW verglichen, und das Verfahren wird mit dem Schritt S200 fortgesetzt, wenn der Stickoxid-Sensorwert NOx+NH3 größer als der Schwellwert SW ist. Anderenfalls wird nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer ein weiterer Stickoxid-Sensorwert NOx+NH3 erfasst und mit dem vorbestimmten Schwellwert SW verglichen.
  • So wird sichergestellt, dass unnötige Maßnahmen unterbleiben, wenn die Werte für Stickoxide und Ammoniakschlupf niedrig sind und somit keine Steuermaßnahmen betreffend die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 12, insbesondere betreffend den SCR-Katalysator 18, erforderlich sind.
  • In einem weiteren Schritt S200 wird bestimmt, ob eine sich veränderte eingangsseitige Stickstoffkonzentration in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 12 vorliegt. Eine sich verändernde eingangsseitige Stickstoffkonzentration wird dabei als indikativ für eine ausreichende Dynamik der Stickstoffkonzentration angesehen, die eine Bestimmung des Stickoxid/Ammoniak-Verhältnisses mit z.B. auf dem aus der DE 10 2011 077 246 B3 bekanntem Verfahren erlaubt, mit festgestellt werden kann, ob ein mit dem NOx-Sensor gemessenes Signal ein Stickoxid-Messwert oder ein Ammoniak-Messwert ist.
  • In einem weiteren Schritt S300 erfolgt ein Wechsel von einer ersten Leistungsverzweigung L1 zu einer zweiten Leistungsverzweigung L2 zwischen der Brennkraftmaschine 6 und der motorisch betriebenen elektrischen Maschine 8, wenn keine sich verändernde eingangsseitige Stickstoffkonzentration in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 12 vorliegt. Die erste Leistungsverzweigung L1 und die zweite Leistungsverzweigung L2 repräsentieren jeweils ein Verhältnis der Drehmomentbeiträge der Brennkraftmaschine 6 und der motorisch betriebenen elektrischen Maschine 8 zu einem angeforderten Zieldrehmoment.
  • Der Wechsel von der ersten Leistungsverzweigung L1 zu der zweiten Leistungsverzweigung L2 hat eine veränderte eingangsseitige Stickstoffkonzentration in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 12 zur Folge.
  • Hierdurch wird ein Führungsgrößensprung oder eine stetige Führungsgrößenveränderung erzeugt. Es wird also der Wert der Ammoniakdosierung NH3 sprungförmig erhöht oder reduziert, oder der Wert der Ammoniakdosierung NH3 wird z.B. rampenförmig erhöht oder reduziert.
  • In einem weiteren Schritt S400 wird dann ein Stickoxid/Ammoniak-Verhältnis NOx/NH3 mit dem Modell 26 bestimmt, wie z.B. mit dem aus der DE 10 2011 077 246 B3 bekanntem Verfahren. Das Modell wertet den mit dem NOx-Sensor 24 erfassten Stickoxid-Sensorwert NOx+NH3 ausgangsseitig der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 12 aus, um den Stickoxidwert NOx zu bestimmen.
  • Auf Basis dieser Werte kann die Abgasnachbehandlung bei verschiedenen Betriebsbedingungen verbessert werden. Angemerkt sei, dass, wenn eine ausreichende Dynamik der Stickstoffkonzentration vorliegt, das Verfahren mit dem Schritt S400 und damit mit einer Bestimmung des Stickoxid/Ammoniak-Verhältnisses mit dem Modell fortgesetzt wird.
  • In einem weiteren Schritt S500 wird das bestimmte Stickoxid/Ammoniak-Verhältnis NOx/NH3 zur Bestimmung einer weiteren Ammoniakdosierung NH3 verwendet.
  • Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die zweite Leistungsverzweigung L2 derart gewählt wird, dass das Gesamt-Drehmoment der Brennkraftmaschine 6 und der elektrischen Maschine 8 konstant ist. Es wird also die Drehmomentanforderung an die motorisch betriebene elektrische Maschine 8 derart angepasst, dass Schwankungen der Drehmomentanforderung ausgeglichen werden, während zugleich die Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine 6 durch den Wechsel von der ersten Leistungsanforderung L1 zu der zweiten Leistungsanforderung L2 verändert wird. Dabei wird unter im Wesentlichen konstant gehalten verstanden, dass sich das Gesamtdrehmoment für einen Kraftfahrzeugführer nicht spürbar ändert. So kann ein unverändert hoher Fahrkomfort gewährleistet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Kraftfahrzeug
    4
    Hybridantrieb
    6
    Brennkraftmaschine
    8
    elektrische Maschine
    10
    Turboladerturbine
    12
    Abgasnachbehandlungsvorrichtung
    14
    Dieseloxidationskatalysator/NOx-Speicherkatalysator
    16
    Dieselpartikelfilter
    18
    SCR-Katalysator
    20
    SCR-Katalysator/Dieselpartikelfilter
    22
    Steuergerät
    24
    NOx-Sensor
    L1
    erste Leistungsanforderung
    L2
    zweite Leistungsanforderung
    S100
    Schritt
    S200
    Schritt
    S300
    Schritt
    S400
    Schritt
    S500
    Schritt

Claims (13)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12) zum Reinigen eines Abgasstromes eines Kraftfahrzeugs (2) mit einem Hybridantrieb (4) mit einer Brennkraftmaschine (6) und einer elektrischen Maschine (8), wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12) zumindest einen SCR-Katalysator (18) und einen ausgangsseitig des SCR-Katalysators (18) angeordneten NOx-Sensor (24) aufweist, mit den Schritten: (S200) Bestimmen, ob eine sich verändernde eingangsseitige Stickstoffkonzentration in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12) vorliegt, (S300) Wechseln von einer ersten Leistungsverzweigung (L1) zu einer zweiten Leistungsverzweigung (L2) zwischen der Brennkraftmaschine (6) und der motorisch betriebenen elektrischen Maschine (8), wenn keine sich verändernde eingangsseitige Stickstoffkonzentration in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12) vorliegt, wobei ein Wechsel von der ersten Leistungsverzweigung (L1) zu der zweiten Leistungsverzweigung (L2) eine veränderte eingangsseitige Stickstoffkonzentration in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12) zur Folge hat, und (S400) Bestimmen eines Stickoxid/Ammoniak-Verhältnisses (NOx/NH3) mit einem Modell unter Auswertung eines mit dem NOx-Sensor (24) erfassten Stickoxid-Sensorwertes (NOx+NH3) ausgangsseitig der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor dem Schritt (S200) in einem Schritt (S100) ein Stickoxid-Sensorwert (NOx+NH3) erfasst und mit einem vorbestimmten Schwellwert (SW) verglichen wird, und das Verfahren mit dem Schritt (S200) fortgesetzt wird, wenn der Stickoxid-Sensorwert (NOx+NH3) größer als der Schwellwert (SW) ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei in einem weiteren Schritt (S500) das bestimmte Stickoxid/Ammoniak-Verhältnis (NOx/NH3) zur Bestimmung einer weiteren Ammoniakdosierung (NH3) verwendet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die zweite Leistungsverzweigung (L2) derart gewählt wird, dass Abgasemissionen der Brennkraftmaschine (6) minimiert sind.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zweite Leistungsverzweigung (L2) derart gewählt wird, dass das Gesamt-Drehmoment der Brennkraftmaschine (6) und der elektrischen Maschine (8) im Wesentlichen konstant ist.
  6. Computerprogrammprodukt, dazu ausgebildet, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 auszuführen.
  7. Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12) zum Reinigen eines Abgasstromes eines Kraftfahrzeugs (2) mit einem Hybridantrieb (4) mit einer Brennkraftmaschine (6) und einer elektrischen Maschine (8), wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12) zumindest einen SCR-Katalysator (18) und einen ausgangsseitig des SCR-Katalysators (18) angeordneten NOx-Sensor (24) aufweist und dazu ausgebildet ist zu bestimmen, ob eine sich verändernde eingangsseitige Stickstoffkonzentration in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12) vorliegt, zum Wechseln von einer ersten Leistungsverzweigung (L1) zu einer zweiten Leistungsverzweigung (L2) zwischen der Brennkraftmaschine (6) und der motorisch betriebenen elektrischen Maschine (8), wenn keine sich veränderte eingangsseitige Stickstoffkonzentration in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12) vorliegt, wobei ein Wechsel von der ersten Leistungsverzweigung (L1) zu der zweiten Leistungsverzweigung (L2) eine veränderte eingangsseitige Stickstoffkonzentration in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12) zur Folge hat, und ein Stickoxid/Ammoniak-Verhältnis (NOx/NH3) mit einem Modell unter Auswertung eines mit dem NOx-Sensor (24) erfassten Stickoxid-Sensorwertes (NOx+NH3) ausgangsseitig der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12) zu bestimmen.
  8. Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12) nach Anspruch 7, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12) dazu ausgebildet ist, einen Stickoxid-Sensorwert (NOx+NH3) zu erfassen und mit einem vorbestimmten Schwellwert (SW) zu vergleichen.
  9. Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12) dazu ausgebildet ist, das bestimmte Stickoxid/Ammoniak-Verhältnis (NOx/NH3) zur Bestimmung einer weiteren Ammoniakdosierung (NH3) zu verwenden.
  10. Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12) nach Anspruch 7, 8 oder 9, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12) dazu ausgebildet ist, die zweite Leistungsverzweigung (L2) derart zu wählen, dass Abgasemissionen der Brennkraftmaschine (6) minimiert sind.
  11. Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12) dazu ausgebildet ist, die Leistungsverzweigung (L2) derart zu wählen, dass das Gesamt-Drehmoment der Brennkraftmaschine (6) und der elektrischen Maschine (8) konstant ist.
  12. Steuergerät (22) für eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 7 bis 11.
  13. Kraftfahrzeug (2) mit einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 7 bis 11.
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