DE102020100434A1 - Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie entsprechende Antriebseinrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, die ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat (2) und eine katalytische Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) zum Nachbehandeln des von dem Antriebsaggregat (2) erzeugten Abgases aufweist, wobei bei einem Unterschreiten eines Temperaturschwellenwerts durch eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) zumindest zeitweise an dem Antriebsaggregat (2) ein von einem Betriebsparametervorgabewert abweichender Betriebsparametersollwert eines Betriebsparameters eingestellt und zumindest zeitweise eine elektrische Heizvorrichtung (13) betrieben wird. Dabei ist vorgesehen, dass bei einem Unterschreiten eines ersten Grenzwerts durch einen Zustandsgrößenistwert einer Zustandsgröße des Antriebsaggregats (2) das Antriebsaggregat (2) mit dem Betriebsparametervorgabewert entsprechendem Betriebsparametersollwert betrieben und die Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) mittels der elektrischen Heizvorrichtung (13) aufgeheizt wird und bei einem Erreichen oder Überschreiten eines zweiten Grenzwerts durch den Zustandsgrößenistwert das Antriebsaggregat (2) zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) mit von dem Betriebsparametervorgabewert abweichendem Betriebsparametersollwert betrieben und die elektrische Heizvorrichtung (13) deaktiviert wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat und eine katalytische Abgasnachbehandlungseinrichtung zum Nachbehandeln des von dem Antriebsaggregat erzeugten Abgases aufweist, wobei bei einem Unterschreiten eines Temperaturschwellenwerts durch eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung zumindest zeitweise an dem Antriebsaggregat ein von einem Betriebsparametervorgabewert abweichender Betriebsparametersollwert eines Betriebsparameters eingestellt und zumindest zeitweise eine elektrische Heizvorrichtung betrieben wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
  • Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift US 8,209,970 B2 bekannt. Diese beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines Brennkraftmaschinensteuergeräts, bei welchem im Falle eines Kaltstarts ein elektrisch betriebener Fahrzeugkatalysator aufgeheizt wird, die Temperatur des Fahrzeugkatalysators ermittelt und in Abhängigkeit von der Temperatur eine Brennkraftmaschine gestartet wird.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere ein rasches Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung mit geringem Energieaufwand erzielt.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erzielt. Dabei ist vorgesehen, dass bei einem Unterschreiten eines ersten Grenzwerts durch einen Zustandsgrößenistwert einer Zustandsgröße des Antriebsaggregats das Antriebsaggregat mit dem Betriebsparametervorgabewert entsprechendem Betriebsparametersollwert betrieben und die Abgasnachbehandlungseinrichtung mittels der elektrischen Heizvorrichtung aufgeheizt wird und bei einem Erreichen oder Überschreiten eines zweiten Grenzwerts durch den Zustandsgrößenistwert das Antriebsaggregat zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung mit von dem Betriebsparametervorgabewert abweichendem Betriebsparametersollwert betrieben und die elektrische Heizvorrichtung deaktiviert wird.
  • Die Antriebseinrichtung dient dem Antreiben des Kraftfahrzeugs und insoweit dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Beispielsweise ist die Antriebseinrichtung Bestandteil des Kraftfahrzeugs, kann jedoch auch separat von diesem vorliegen. Zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments verfügt die Antriebseinrichtung über das Antriebsaggregat und die katalytische Abgasnachbehandlungseinrichtung. Während des Betriebs des Antriebsaggregats erzeugt dieses Abgas, welches in Richtung einer Außenumgebung der Antriebseinrichtung abgeführt wird.
  • Das von dem Antriebsaggregat erzeugte Abgas wird vor dem Entlassen in die Außenumgebung der Abgasnachbehandlungseinrichtung zugeführt und erst nachfolgend in die Außenumgebung abgeführt. Die katalytische Abgasnachbehandlungseinrichtung liegt insbesondere in Form eines Fahrzeugkatalysators vor, beispielsweise in Form eines Drei-Wege-Katalysators. In der Abgasnachbehandlungseinrichtung werden in dem Abgas enthaltene Schadstoffe in ungefährlichere Produkte umgesetzt. Die hierbei erzielte Umwandlungsrate ist von der Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung abhängig. Besonders hohe Umwandlungsraten werden erzielt, wenn eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung einer Betriebstemperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung entspricht.
  • Um eine effiziente Abgasnachbehandlung zu ermöglichen, soll daher die Abgasnachbehandlungseinrichtung möglichst rasch in Richtung ihrer Betriebstemperatur aufgeheizt werden, insbesondere bis auf die Betriebstemperatur. Aus diesem Grund ist es vorgesehen, im Falle des Unterschreitens des Temperaturschwellenwerts durch die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung diese aufzuheizen. Anders ausgedrückt erfolgt das Aufheizen, falls die Temperatur kleiner ist als der Temperaturschwellenwert. Als Temperaturschwellenwert dient beispielsweise die Betriebstemperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung. Beispielsweise beträgt sie mindestens 400 °C, mindestens 600 °C oder mindestens 800 °C.
  • Das Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung kann mittels unterschiedlicher Vorgehensweisen durchgeführt werden. Zum einen ist es vorgesehen, das Antriebsaggregat zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung zu betreiben. Hierzu wird an dem Antriebsaggregat ein Betriebsparametersollwert eingestellt, welcher von dem Betriebsparametervorgabewert abweicht. Unter dem Betriebsparametervorgabewert ist hierbei ein Wert des Betriebsparameters zu verstehen, welcher während eines normalen Betriebs der Antriebseinrichtung beziehungsweise des Antriebsaggregats zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments verwendet wird. Beispielsweise wird der Betriebsparametervorgabewert in Abhängigkeit von einer Stellung eines Bedienelements ermittelt oder von einer Fahrerassistenzeinrichtung vorgegeben.
  • Der Betriebsparametervorgabewert ist beispielsweise derjenige Wert des Betriebsparameters, welcher während eines normalen Betriebs der Antriebseinrichtung ein möglichst effizientes Bereitstellen des Antriebsdrehmoments bewirkt, also ein Bereitstellen des Antriebsdrehmoments mit möglichst geringem Kraftstoffverbrauch und/oder mit möglichst geringen Schadstoffemissionen. Zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung wird der Betriebsparametersollwert ausgehend von dem Betriebsparametervorgabewert derart angepasst, dass die Temperatur des Abgases ansteigt, sodass das der Abgasnachbehandlungseinrichtung zugeführte Abgas diese aufheizt.
  • Hierbei wird die Effizienz des Antriebsaggregats verringert, sodass der Kraftstoffverbrauch höher ist als bei Verwendung des Betriebsparametervorgabewerts als Betriebsparametersollwert.
  • Zumindest zeitweise ist es zudem vorgesehen, zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung eine elektrische Heizvorrichtung zu verwenden. Die elektrische Heizvorrichtung dient dem Bereitstellen von Wärme zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung unter Verwendung von elektrischer Energie. Beispielsweise ist die Heizvorrichtung wärmeleitend mit der Abgasnachbehandlungseinrichtung verbunden, insbesondere liegt sie unmittelbar an einem Filterkörper der Abgasreinigungseinrichtung und/oder einem den Filterkörper aufnehmenden Gehäuse der Abgasnachbehandlungseinrichtung an, sodass die von der Heizvorrichtung bereitgestellte Wärme unmittelbar konduktiv der Abgasnachbehandlungseinrichtung zugeführt wird. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass die Heizvorrichtung beabstandet von der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnet ist und dem Aufheizen des der Abgasnachbehandlungseinrichtung zugeführten Abgases dient. Entsprechend ist die Heizvorrichtung bezüglich einer Abgasströmung des Abgases stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnet. In diesem Fall wird die von der Heizvorrichtung bereitgestellte Wärme konvektiv von dem Abgas auf die Abgasnachbehandlungseinrichtung übertragen.
  • Weil das Betreiben des Antriebsaggregats mit dem von dem Betriebsparametervorgabewert abweichenden Betriebsparametersollwert einen höheren Kraftstoffverbrauch zur Folge hat und der Betrieb der elektrischen Heizvorrichtung elektrische Energie benötigt, sodass in beiden Fällen die Energieeffizienz der Antriebseinrichtung verringert wird, soll das Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung möglichst energieeffizient vorgenommen werden. Dies wird durch die Verwendung unterschiedlicher Maßnahmen zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung bei unterschiedlichen Werten der Zustandsgröße erzielt.
  • So soll im Falle des Unterschreitens des ersten Grenzwerts durch den Zustandsgrößenistwert, also dem momentan vorliegenden Wert der Zustandsgröße, das Aufheizen allein mittels der elektrischen Heizvorrichtung erfolgen, während das Antriebsaggregat mit dem dem Betriebsparametervorgabewert entsprechenden Betriebsparametersollwert betrieben wird. In anderen Worten wird diese Vorgehensweise durchgeführt, sofern der Zustandsgrößenistwert kleiner ist als der erste Grenzwert.
  • Erreicht oder überschreitet der Zustandsgrößenistwert hingegen den zweiten Grenzwert, so soll die umgekehrte Vorgehensweise umgesetzt werden. Entsprechend wird die elektrische Heizvorrichtung deaktiviert und das Antriebsaggregat mit den von dem Betriebsparametervorgabewert abweichenden Betriebsparametersollwert betrieben. Diese Vorgehensweise wird also vorgenommen, sofern der Zustandsgrößenistwert größer oder gleich dem zweiten Grenzwert ist.
  • Unter der Zustandsgröße des Antriebsaggregats ist eine den Betrieb des Antriebsaggregats beschreibende Größe zu verstehen. Beispielsweise ist die Zustandsgröße eine Istdrehzahl des Antriebsaggregats oder ein Abgasmassenstrom des von dem Antriebsaggregat erzeugten Abgases. Mithilfe der selektiven Auswahl der jeweiligen Vorgehensweise zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung kann der hierzu notwendige Energieaufwand äußerst gering ausfallen, sodass eine hohe Effizienz der Antriebseinrichtung erzielt wird.
  • Bevorzugt wird das Antriebsaggregat unabhängig davon, ob der Betriebsparametersollwert dem Betriebsparametervorgabewert entspricht oder von ihm abweicht, in demselben Betriebspunkt betrieben. Der Betriebspunkt ist hierbei durch die Drehzahl des Antriebsaggregats und/oder das bereitgestellte Drehmoment des Antriebsaggregats gekennzeichnet. Durch das Abweichen des Betriebsparametersollwerts von dem Betriebsparametervorgabewert soll sich also keine Veränderung des Betriebspunkts, insbesondere keine Veränderung der Drehzahl und des Drehmoments ergeben; vielmehr sollen diese konstant bleiben beziehungsweise sich lediglich bei einer Veränderung des Betriebsparametervorgabewerts ändern.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Antriebsaggregat derart betrieben wird, dass ein Betriebsparameteristwert des Betriebsparameters dem Betriebsparametersollwert entspricht. Vorstehend wurde bereits erläutert, dass zunächst der Betriebsparametersollwert ermittelt wird, insbesondere in Abhängigkeit von dem Betriebsparametervorgabewert. Anschließend wird der Betriebsparametersollwert an dem Antriebsaggregat eingestellt und dieses derart betrieben, dass sich nachfolgend der dem Betriebsparametersollwert entsprechende Betriebsparameteristwert einstellt. Beispielsweise wird der Betriebsparameteristwert auf den Betriebsparametersollwert geregelt. Hierdurch wird ein besonders effektives Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung erzielt.
  • Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Betriebsparametervorgabewert aus einer Stellung eines Bedienelements ermittelt und/oder von einer Fahrerassistenzvorrichtung vorgegeben wird. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen. Das Bedienelement kann beispielsweise in Form eines Gaspedals oder dergleichen vorliegen, mit welchem ein Fahrer des Kraftfahrzeugs die gewünschte Leistung der Antriebseinrichtung vorgibt. Zusätzlich oder alternativ zu dem Ermitteln des Betriebsparametervorgabewerts aus der Stellung des Bedienelements kann er von der Fahrerassistenzeinrichtung vorgegeben werden. Unter dieser ist beispielsweise ein System zur automatischen Längsführung des Kraftfahrzeugs zu verstehen, also ein System zum zumindest teilautonomen oder sogar gänzlich autonomen Durchführen eines Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs. In jedem Fall soll das Antriebsaggregat derart betrieben werden, dass die von dem Fahrer über das Bedienelement und/oder von der Fahrerassistenzvorrichtung vorgegebene Leistung des Antriebsaggregats von diesem bereitgestellt wird, unabhängig davon, ob der Betriebsparametersollwert den Betriebsparametervorgabewert entspricht oder von ihm abweicht. Hierdurch wird ein hoher Fahrkomfort sichergestellt.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der zweite Grenzwert dem ersten Grenzwert entsprechend gewählt wird. In anderen Worten ist der zweite Grenzwert gleich dem ersten Grenzwert, sodass bei dem Erreichen der Grenzwerte durch den Zustandsgrößenistwert unmittelbar zwischen den Vorgehensweisen zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung umgeschaltet wird. In anderen Worten werden der erste Grenzwert und der zweite Grenzwert durch einen einzigen Grenzwert ersetzt. Diese Vorgehensweise kann bei einem Betriebsparameter sinnvoll sein, welcher während des Betriebs der Antriebseinrichtung lediglich eine geringe Amplitude aufweist, sodass zum einen auch hier die hohe Effizienz der Antriebseinrichtung erzielt werden kann, und zum anderen die Umsetzung des Verfahrens mit lediglich geringem Aufwand möglich ist.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der zweite Grenzwert von dem ersten Grenzwert verschieden gewählt wird, wobei bei Erreichen oder Überschreiten des ersten Grenzwerts und gleichzeitigem Unterschreiten des zweiten Grenzwerts zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung das Antriebsaggregat mit von dem Betriebsparametervorgabewert abweichendem Betriebsparametersollwert betrieben und die elektrische Heizvorrichtung betrieben wird. Vorzugsweise wird der zweite Grenzwert größer gewählt als der erste Grenzwert. Ist der Betriebsparameteristwert größer oder gleich als der erste Grenzwert und gleichzeitig kleiner als der zweite Grenzwert, so erfolgt das Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung sowohl durch das entsprechende Betreiben des Antriebsaggregats als auch durch das Betreiben der elektrischen Heizvorrichtung.
  • Beispielsweise wird der Betriebsparametersollwert derart gewählt und die elektrische Heizvorrichtung derart betrieben, dass eine Gesamtheizleistung der beiden Maßnahmen auf die Abgasnachbehandlungseinrichtung derjenigen Heizleistung entspricht, welche mit lediglich einer der beiden Maßnahmen möglich wäre, also beispielsweise durch das entsprechende Betreiben des Antriebsaggregats oder mittels der elektrischen Heizvorrichtung. Diese Vorgehensweise bietet sich bei Verwendung eines Betriebsparameters an, welcher während des Betriebs der Antriebseinrichtung eine große Amplitude aufweist, wie beispielsweise der Abgasmassenstrom. In jedem Fall kann mit der beschriebenen Vorgehensweise eine besonders hohe Effizienz der Antriebseinrichtung erzielt werden.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei zwischen dem ersten Grenzwert und dem zweiten Grenzwert liegendem Zustandsgrößenistwert eine erste Heizleistung und eine zweite Heizleistung in Abhängigkeit von dem Zustandsgrößenistwert und dem ersten Grenzwert und/oder dem zweiten Grenzwert ermittelt werden und das Antriebsaggregat zum Erzielen der ersten Heizleistung und die elektrische Heizvorrichtung zum Erzielen der zweiten Heizleistung eingestellt werden. In anderen Worten wird die erste Heizleistung mithilfe des Antriebsaggregats und die zweite Heizleistung mittels der elektrischen Heizvorrichtung erzielt. Liegt der Zustandsgrößenistwert zwischen dem ersten Grenzwert und dem zweiten Grenzwert, so sollen die beiden Heizleistungen in Abhängigkeit von dem Zustandsgrößenistwert und zumindest einem der Grenzwerte berechnet werden.
  • Beispielsweise werden eine erste Grenzheizleistung und eine zweite Grenzheizleistung ermittelt, wobei die erste Grenzheizleistung vorliegt, wenn der Zustandsgrößenistwert dem ersten Grenzwert entspricht und die zweite Grenzheizleistung vorliegt, falls der Zustandsgrößenistwert dem zweiten Grenzwert entspricht. Bevorzugt durch lineare Interpretation kann nun aus den Grenzheizleistungen, den Grenzwerten und dem Zustandsgrößenistwert eine Heizleistung ermittelt werden, mit welcher die Abgasnachbehandlungseinrichtung aufgeheizt werden soll.
  • Anschließend werden die erste Heizleistung und die zweite Heizleistung derart gewählt, dass sie in Summe der Gesamtheizleistung entsprechen, vorzugsweise derart, dass der Gesamtenergiebedarf zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung minimal beziehungsweise so gering wie möglich ist. Dann wird der Betriebsparametersollwert anhand der ersten Heizleistung ermittelt und an dem Antriebsaggregat eingestellt. Die zweite Heizleistung wird an der elektrischen Heizvorrichtung eingestellt. Die beschriebene Vorgehensweise ermöglicht ein besonders effizientes Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung, ohne dass es bei einem Überlaufen der Grenzwerte durch den Zustandsgrößenistwert zu Sprüngen in der Heizleistung kommt.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Betriebsparameter wenigstens einer der nachfolgenden Betriebsparameter verwendet wird: Leerlaufdrehzahl des Antriebsaggregats, Zündzeitpunkt des Antriebsaggregats und Ventilsteuerzeitpunkt wenigstens eines Gaswechselventils des Antriebsaggregats. Unter der Leerlaufdrehzahl des Antriebsaggregats ist diejenige Drehzahl zu verstehen, welche an dem Antriebsaggregat eingestellt wird, solange dieses nicht zum Antreiben des Kraftfahrzeugs verwendet wird. Beispielsweise beträgt die Leerlaufdrehzahl mindestens 600 U/min und höchsten 1.000 U/min. Ausgehend von diesen Werten kann die Leerlaufdrehzahl erhöht werden, um die Abgasnachbehandlungseinrichtung aufzuheizen. Zusätzlich oder alternativ kann der Zündzeitpunkt zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung eingestellt werden, insbesondere durch eine Verstellung des Zündzeitpunkts nach Spät. Ebenso ist es möglich, den Ventilsteuerzeitpunkt des Gaswechselventils anzupassen. Der Ventilsteuerzeitpunkt ist beispielsweise ein Öffnungszeitpunkt oder ein Schließzeitpunkt des Gaswechselventils. Die beschriebenen Optionen ermöglichen ein effektives Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung unter Verwendung des Antriebsaggregats.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Zustandsgröße wenigstens eine der folgenden Zustandsgrößen verwendet wird: Istdrehzahl des Antriebsaggregats und Abgasmassenstrom des Abgases. Beide Zustandsgrößen ermöglichen eine Aussage über eine an dem Antriebsaggregat anliegenden Last. Sie können besonders einfach erfasst werden und stellen daher eine besonders gut geeignete Grundlage für die Beurteilung dar, auf welche Art und Weise die Abgasnachbehandlungseinrichtung aufgeheizt werden soll.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung erfolgt, bis die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung den Temperaturschwellenwert erreicht hat. Das Aufheizen wird also nur solange durchgeführt, bis die Temperatur dem Temperaturschwellenwert entspricht oder größer ist als dieser. In anderen Worten wird das Aufheizen beendet, sobald die Temperatur größer oder gleich dem Temperaturschwellenwert ist. Hierdurch wird eine besonders hohe Energieeffizienz der Antriebseinrichtung realisiert.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Antriebseinrichtung ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat und eine katalytische Abgasnachbehandlungseinrichtung zum Nachbehandeln des von dem Antriebsaggregat erzeugten Abgases aufweist, wobei die Antriebseinrichtung dazu vorgesehen und ausgebildet ist, bei einem Unterschreiten eines Temperaturschwellenwerts durch eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung zumindest zeitweise an dem Antriebsaggregat einen von einem Betriebsparametervorgabewert abweichenden Betriebsparametersollwert eines Betriebsparameters einzustellen und zumindest zeitweise eine elektrische Heizvorrichtung zu betreiben.
  • Dabei ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung weiter dazu vorgesehen und ausgebildet ist, bei einem Unterschreiten eines ersten Grenzwerts durch einen Zustandsgrößenistwert einer Zustandsgröße des Antriebsaggregats das Antriebsaggregat mit dem Betriebsparametervorgabewert entsprechendem Betriebsparametersollwert zu betreiben und die Abgasnachbehandlungseinrichtung mittels der elektrischen Heizvorrichtung aufzuheizen und bei einem Erreichen oder Überschreiten eines zweiten Grenzwerts durch den Zustandsgrößenistwert das Antriebsaggregat zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung mit von dem Betriebsparametervorgabewert abweichendem Betriebsparametersollwert zu betreiben und die elektrische Heizvorrichtung zu deaktivieren.
  • Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung wurde bereits hingewiesen.
  • Sowohl die Antriebseinrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
  • Die Erfindung richtet sich selbstverständlich auch auf ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Antriebseinrichtung. Erneut wird hinsichtlich vorteilhafter Weiterbildungen auf die weiteren Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung verwiesen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
    • 1 eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeugs, sowie
    • 2 ein Diagramm, in welchem eine Drehzahl eines Antriebsaggregats der Antriebseinrichtung sowie ein Abgasmassenstrom eines von dem Antriebsaggregat erzeugten Abgases aufgetragen sind.
  • Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung 1, die über ein Antriebsaggregat 2, welches hier in Form einer Brennkraftmaschine vorliegt, sowie einen Abgastrakt 3 verfügt. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Antriebsaggregat 2 mehrere Zylinder mit jeweils einem Brennraum 4 auf. Jeder der Zylinder verfügt über wenigstens ein Einlassventil 5 und wenigstens ein Auslassventil 6. Über jedes der Einlassventile 5 kann dem jeweiligen Zylinder Frischgas aus einem Frischgastrakt 7 zugeführt werden, wohingegen durch jedes der Auslassventile 6 Abgas aus dem entsprechenden Zylinder entweichen kann, nämlich in Richtung des Abgastrakts 3.
  • Das Frischgas wird an den Einlassventilen 5 mittels eines Verdichters 8 bereitgestellt, welcher Teil eines Abgasturboladers 9 ist. Zusätzlich zu dem Verdichter 8 weist der Abgasturbolader 9 eine Turbine 10 auf, welche über eine Abgasleitung 11, die Bestandteil des Abgastrakts 3 ist, an die Auslassventile 6 strömungstechnisch angeschlossen ist. Stromabwärts der Turbine 10 liegt eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 vor. Stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 mündet der Abgastrakt 3, beispielsweise über ein Endrohr, in eine Außenumgebung der Antriebseinrichtung 1 ein. Es sei darauf hingewiesen, dass der Abgasturbolader 9 rein optional ist. Er kann entsprechend auch entfallen.
  • Um, insbesondere im Rahmen eines Kaltstarts der Antriebseinrichtung 1, die Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 möglichst rasch aufzuheizen, nämlich auf ihre Betriebstemperatur, soll bei einem Unterschreiten eines Temperaturschwellenwerts durch eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 zum Aufheizen derselben zumindest zeitweise an dem Antriebsaggregat 2 ein von einem Betriebsparametervorgabewert abweichender Betriebsparametersollwert eines Betriebsparameters eingestellt und zumindest zeitweise eine elektrische Heizvorrichtung 13 betrieben werden.
  • Konkret ist es vorgesehen, dass bei einem Unterschreiten eines ersten Grenzwerts durch einen Zustandsgrößenistwert einer Zustandsgröße des Antriebsaggregats 2 das Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 nicht durch entsprechendes Einstellen des Parametersollwerts, sondern durch Betreiben der elektrischen Heizvorrichtung 13 erzielt wird. Ist der Zustandsgrößenistwert jedoch größer oder gleich wie ein zweiter Grenzwert, so ist die umgekehrte Vorgehensweise vorgesehen.
  • Die 2 zeigt ein Diagramm, in welchem ein Verlauf 14 die Drehzahl des Antriebsaggregats 2 über der Zeit zeigt, wohingegen ein Verlauf 15 einen Abgasmassenstrom des von dem Antriebsaggregat 2 erzeugten Abgases über der Zeit beschreibt. Eine Gerade 16 deutet den ersten Grenzwert und eine Gerade 17 den zweiten Grenzwert an. Die Drehzahl und/oder der Abgasmassenstrom werden als Betriebsparameter für die vorstehend beschriebene Vorgehensweise herangezogen. Das bedeutet also, dass die Vorgehensweise zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 in Abhängigkeit von der Drehzahl beziehungsweise dem Abgasmassenstrom ausgewählt wird.
  • Unterhalb des ersten Grenzwerts beziehungsweise der Geraden 16 erfolgt das Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 mit der elektrischen Heizvorrichtung, oberhalb des zweiten Grenzwerts beziehungsweise der Geraden 17 ist diese deaktiviert. Zwischen den beiden Grenzwerten beziehungsweise zwischen den beiden Geraden 16 und 17 wird sowohl das Antriebsaggregat 2 mit von dem Betriebsparametervorgabewert abweichenden Betriebsparametersollwert betrieben als auch die elektrische Heizvorrichtung 13 zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 angesteuert. Hierdurch wird ein besonders energieeffizientes Aufheizen realisiert.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebseinrichtung
    2
    Antriebsaggregat
    3
    Abgastrakt
    4
    Brennraum
    5
    Einlassventil
    6
    Auslassventil
    7
    Frischgastrakt
    8
    Verdichter
    9
    Abgasturbolader
    10
    Turbine
    11
    Abgasleitung
    12
    Abgasnachbehandlungseinrichtung
    13
    Heizvorrichtung
    14
    Verlauf
    15
    Verlauf
    16
    Gerade
    17
    Gerade
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 8209970 B2 [0002]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, die ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat (2) und eine katalytische Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) zum Nachbehandeln des von dem Antriebsaggregat (2) erzeugten Abgases aufweist, wobei bei einem Unterschreiten eines Temperaturschwellenwerts durch eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) zumindest zeitweise an dem Antriebsaggregat (2) ein von einem Betriebsparametervorgabewert abweichender Betriebsparametersollwert eines Betriebsparameters eingestellt und zumindest zeitweise eine elektrische Heizvorrichtung (13) betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Unterschreiten eines ersten Grenzwerts durch einen Zustandsgrößenistwert einer Zustandsgröße des Antriebsaggregats (2) das Antriebsaggregat (2) mit dem Betriebsparametervorgabewert entsprechendem Betriebsparametersollwert betrieben und die Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) mittels der elektrischen Heizvorrichtung (13) aufgeheizt wird und bei einem Erreichen oder Überschreiten eines zweiten Grenzwerts durch den Zustandsgrößenistwert das Antriebsaggregat (2) zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) mit von dem Betriebsparametervorgabewert abweichendem Betriebsparametersollwert betrieben und die elektrische Heizvorrichtung (13) deaktiviert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsaggregat (2) derart betrieben wird, dass ein Betriebsparameteristwert des Betriebsparameters dem Betriebsparametersollwert entspricht.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparametervorgabewert aus einer Stellung eines Bedienelements ermittelt und/oder von einer Fahrerassistenzvorrichtung vorgegeben wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Grenzwert dem ersten Grenzwert entsprechend gewählt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Grenzwert von dem ersten Grenzwert verschieden gewählt wird, wobei bei Erreichen oder Überschreiten des ersten Grenzwerts und gleichzeitigem Unterschreiten des zweiten Grenzwerts zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) das Antriebsaggregat (2) mit von dem Betriebsparametervorgabewert abweichenden Betriebsparametersollwert betrieben und die elektrische Heizvorrichtung (13) betrieben wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei zwischen dem ersten Grenzwert und dem zweiten Grenzwert liegendem Zustandsgrößenistwert eine erste Heizleistung und eine zweite Heizleistung in Abhängigkeit von dem Zustandsgrößenistwert und dem ersten Grenzwert und/oder dem zweiten Grenzwert ermittelt werden und das Antriebsaggregat (2) zum Erzielen der ersten Heizleistung und die elektrische Heizvorrichtung (13) zum Erzielen der zweiten Heizleistung eingestellt werden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsparameter wenigstens einer der nachfolgenden Betriebsparameter verwendet wird: Leerlaufdrehzahl des Antriebsaggregats (2) zum Zeitpunkt des Antriebsaggregats (2) und Ventilsteuerzeitpunkt wenigstens eines Gaswechselventils des Antriebsaggregats (2).
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Zustandsgröße wenigstens eine der folgenden Zustandsgrößen verwendet wird: Istdrehzahl des Antriebsaggregats (2) und Abgasmassenstrom des Abgases.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) erfolgt, bis die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) den Temperaturschwellenwert erreicht hat.
  10. Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebseinrichtung (1) ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat (2) und eine katalytische Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) zum Nachbehandeln des von dem Antriebsaggregat (2) erzeugten Abgases aufweist, wobei die Antriebseinrichtung (1) dazu vorgesehen und ausgebildet ist, bei einem Unterschreiten eines Temperaturschwellenwerts durch eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) zumindest zeitweise an dem Antriebsaggregat einen von einem Betriebsparametervorgabewert abweichenden Betriebsparametersollwert eines Betriebsparameters einzustellen und zumindest zeitweise eine elektrische Heizvorrichtung (13) zu betreiben, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (1) weiter dazu vorgesehen und ausgebildet ist, bei einem Unterschreiten eines ersten Grenzwerts durch einen Zustandsgrößenistwert einer Zustandsgröße des Antriebsaggregats (2) das Antriebsaggregat (2) mit dem Betriebsparametervorgabewert entsprechendem Betriebsparametersollwert zu betreiben und die Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) mittels der elektrischen Heizvorrichtung (13) aufzuheizen und bei einem Erreichen oder Überschreiten eines zweiten Grenzwerts durch den Zustandsgrö-ßenistwert das Antriebsaggregat (2) zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) mit von dem Betriebsparametervorgabewert abweichendem Betriebsparametersollwert zu betreiben und die elektrische Heizvorrichtung (13) zu deaktivieren.
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