DE102020106502A1 - Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung mit einer Sensoreinrichtung sowie entsprechende Antriebseinrichtung - Google Patents

Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung mit einer Sensoreinrichtung sowie entsprechende Antriebseinrichtung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1), die eine Abgas erzeugende Brennkraftmaschine (2) und eine das Abgas in Richtung einer Außenumgebung abführende Abgasanlage (3) aufweist, wobei eine Stickoxidkonzentration und eine Ammoniakkonzentration des Abgases ermittelt werden, indem mittels einer Sensoreinrichtung (4) zumindest zeitweise ein Stickoxidkonzentrationsmesswert und zumindest zeitweise ein Ammoniakkonzentrationsmesswert gemessen und die Stickoxidkonzentration aus dem Stickoxidkonzentrationsmesswert und einem Stickoxidkonzentrationsoffset und die Ammoniakkonzentration aus dem Ammoniakkonzentrationsmesswert und einem Ammoniakkonzentrationsoffset berechnet werden. Dabei ist vorgesehen, dass während eines Betriebs der Brennkraftmaschine (2) mit einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis der Stickoxidkonzentrationsoffset gleich dem Stickoxidkonzentrationsmesswert und der Ammoniakkonzentrationsoffset gleich dem Ammoniakkonzentrationsmesswert gesetzt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung, die eine Abgas erzeugende Brennkraftmaschine und eine das Abgas in Richtung einer Außenumgebung abführende Abgasanlage aufweist, wobei eine Stickoxidkonzentration und eine Ammoniakkonzentration des Abgases ermittelt werden, indem mittels einer Sensoreinrichtung zumindest zeitweise ein Stickoxidkonzentrationsmesswert und zumindest zeitweise ein Ammoniakkonzentrationsmesswert gemessen und die Stickoxidkonzentration aus dem Stickoxidkonzentrationsmesswert und einem Stickoxidkonzentrationsoffset und die Ammoniakkonzentration aus dem Ammoniakkonzentrationsmesswert und einem Ammoniakkonzentrationsoffset berechnet werden. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung.
  • Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift WO 02/081887 A2 bekannt. Diese betrifft ein Verfahren zur Reinigung eines Abgases einer unter Lambda-Regelung betriebenen Brennkraftmaschine mit einem Abgastrakt, in dem ein Katalysator angeordnet ist, wobei fortlaufend ein Vorkat-Lambdawert des Abgases stromauf des Katalysators erfasst wird, wobei ein Vorkat-Lambdasignal erzeugt wird, das Vorkat-Lambdasignal als Führungsgröße der Lambdaregelung verwendet wird, fortlaufend ein Nachkat-Lambdawert des Abgases stromab des Katalysators erfasst wird, wobei ein Nachkat-Lambdasignal erzeugt wird, das monoton fallend vom Lambdawert des Abgases stromab des Katalysators abhängt, und mittels des Nachkat-Lambdasignals in einer Trimmregelung eine Korrektur der Lambda-Regelung durchgeführt wird, wobei ein Messsignal erzeugt wird, das zumindest unterhalb eines bestimmten Lambdawerts nahe Lambda gleich eins streng monoton steigend oder fallend vom Lambdawert des Abgases stromab des Katalysators abhängt, und bei Signalpegeln des Nachkat-Lambdasignals oberhalb eines Schwellenwerts das weitere Messsignal und bei Signalpegeln des Nachkat-Lambdasignals unterhalb dieses Schwellenwerts das Nachkat-Lambdasignal selbst zur Trimmregelung verwendet wird.
  • Die Druckschrift DE 103 39 062 A1 betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines NOx-Offsetwertes in einer stromab einer Brennkraftmaschine angeordneten NOx-sensitiven Einrichtung zur Bestimmung der NOx-Konzentration im Abgas der Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine wird mit einem stöchiometrischen Verhältnis von Luft und Kraftstoff beaufschlagt. Mittels der NOx-sensitiven Einrichtung werden während des stöchiometrischen Betriebs Werte für die NOx-Konzentration im Abgas ermittelt und ein repräsentativer Wert der ermittelten Werte als Offset identifiziert.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren vorzuschlagen, welches gegenüber den bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere ein zuverlässiges Ermitteln der Stickoxidkonzentration und der Ammoniakkonzentration in dem Abgases der Brennkraftmaschine ermöglicht.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass während eines Betriebs der Brennkraftmaschine mit einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis der Stickoxidkonzentrationsoffset gleich dem Stickoxidkonzentrationsmesswert und der Ammoniakkonzentrationsoffset gleich dem Ammoniakkonzentrationsmesswert gesetzt wird.
  • Die Antriebseinrichtung dient beispielsweise dem Antreiben eines Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Die Antriebseinrichtung verfügt über die Brennkraftmaschine, in welche zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments zumindest zeitweise Kraftstoff eingebracht und zusammen mit Sauerstoff, insbesondere Luftsauerstoff, in einem Verbrennungsprozess verbrannt wird. Während eines Betriebs der Brennkraftmaschine entsteht Abgas, welches durch die Abgasanlage in Richtung der Außenumgebung abgeführt wird.
  • Das Abgas enthält Schadstoffe, unter anderem Stickoxide, insbesondere Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid, Kohlenstoffmonoxid und unverbrannte Kohlenwasserstoffe, die Maßnahmen zur zumindest teilweisen Beseitigung dieser unerwünschten Schadstoffe erforderlich machen. Die in dem unmittelbar aus der Brennkraftmaschine austretenden Abgas vorliegenden Schadstoffe, insbesondere die unmittelbar bei der Verbrennung entstehenden Schadstoffe, können als Rohemissionen bezeichnet werden.
  • In der Abgasanlage werden die Schadstoffe, insbesondere die Stickoxide, durch eine katalytisch beschleunigte Reaktion in ungefährlichere Produkte umgewandelt. Während dieser Umwandlung kann in dem Abgas Ammoniak entstehen oder dieses wird dem Abgas im Rahmen einer selektiven katalytischen Reaktion (SCR) mittels einer Harnstofflösung zugeführt. Für einen möglichst schadstoffarmen Betrieb der Antriebseinrichtung ist das Ermitteln der Stickoxidkonzentration und der Ammoniakkonzentration des Abgases erforderlich. Unter der Stickoxidkonzentration und der Ammoniakkonzentration ist ein Volumenanteil oder ein Massenanteil des jeweiligen Schadstoffs in einer Gesamtmenge des Abgases zu verstehen.
  • Die Antriebseinrichtung weist die Sensoreinrichtung auf, die zumindest zeitweise den Stickoxidkonzentrationsmesswert und zumindest zeitweise den Ammoniakkonzentrationsmesswert misst. Mittels der Sensoreinrichtung wird somit zumindest zeitweise, insbesondere während des gesamten Betriebs der Brennkraftmaschine, eine Messung durchgeführt.
  • Während der Messung treten Messfehler auf, insbesondere absolute Messfehler, die durch eine Offsetkorrektur behoben werden. Die Stickoxidkonzentration wird hierbei aus dem Stickoxidkonzentrationsmesswert und dem Stickoxidkonzentrationsoffset bestimmt, die Ammoniakkonzentration entsprechend aus dem Ammoniakkonzentrationsmesswert und dem Ammoniakkonzentrationsoffset, insbesondere durch eine Subtraktion des jeweiligen Offsets von dem jeweiligen Messwert. Der Stickoxidkonzentrationsoffset beschreibt eine absolute Abweichung zwischen dem Stickoxidkonzentrationsmesswert und der tatsächlich vorliegenden Stickoxidkonzentration und entsprechend der Ammoniakkonzentrationsoffset eine Abweichung zwischen dem Ammoniakkonzentrationsmesswert und der tatsächlich vorliegenden Ammoniakkonzentration in dem Abgas.
  • Zur Offsetkorrektur ist es erforderlich, den Stickoxidkonzentrationsoffset und den Ammoniakkonzentrationsoffset möglichst genau zu bestimmen. Das Bestimmen des Stickoxidkonzentrationsoffsets und des Ammoniakkonzentrationsoffsets erfolgt vorzugsweise zu einem Zeitpunkt, bei dem die tatsächlich im Abgas vorliegende Stickoxidkonzentration beziehungsweise die Ammoniakkonzentration zumindest näherungsweise bekannt sind. Das Auftreten von Stickoxiden und Ammoniak in dem Abgas ist von dem Verbrennungsluftverhältnis des in der Brennkraftmaschine stattfindenden Verbrennungsprozesses abhängig. Das Verbrennungsluftverhältnis beschreibt ein Massenverhältnis von Luft zu Brennstoff relativ zu einem stöchiometrisch idealen Verhältnis für einen theoretisch vollständigen Verbrennungsprozess.
  • Bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine mit einem Luftüberschuss treten in dem Abgas, insbesondere stromabwärts einer Abgasnachbehandlungseinrichtung, Stickoxide auf. Gleichzeitig tritt aber kein Ammoniak auf. Umgekehrt tritt bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine mit einem Luftmangel Ammoniak auf, gleichzeitig treten aber keine Stickoxide auf. Dies hat zur Folge, dass bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine mit einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis, also während dem theoretisch vollständigen Verbrennungsprozess, insbesondere stromabwärts des Abgaskatalysators, weder Stickoxide noch Ammoniak in dem Abgas vorliegen.
  • Die Erfindung sieht daher vor, während des Betriebs der Brennkraftmaschine mit dem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis den Stickoxidkonzentrationsoffset und den Ammoniakkonzentrationsoffset zu bestimmen. Vorzugsweise erfolgt eine Bestimmung des Stickoxidkonzentrationsoffsets und des Ammoniakkonzentrationsoffsets zum gleichen Zeitpunkt, insbesondere zu jedem Zeitpunkt zu dem das stöchiometrische Verbrennungsluftverhältnis vorliegt. Hierzu wird die Brennkraftmaschine beispielsweise gezielt mit dem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben.
  • Zusätzlich oder alternativ werden die beiden Offsetwerte bestimmt, wenn die Brennkraftmaschine aufgrund ihres regulären Betriebs zumindest zeitweise mit dem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird. Beispielsweise wird während des regulären Betriebs ein momentan vorliegendes Verbrennungsluftverhältnis ermittelt. Die Offsetwerte können nun zu jedem beliebigen Zeitpunkt ermittelt werden, zu dem das momentan vorliegende Verbrennungsluftverhältnis dem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis entspricht. Insbesondere können die Offsetwerte bei jedem Übergang von einem unterstöchiometrischen zu einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis oder umgekehrt bestimmt werden.
  • Bei dem Bestimmen des Stickoxidkonzentrationsoffsets und des Ammoniakkonzentrationsoffsets wird der Stickoxidkonzentrationsoffset gleich dem Stickoxidkonzentrationsmesswert gesetzt und entsprechend der Ammoniakkonzentrationsoffset gleich dem Ammoniakkonzentrationsmesswert. Nach dem Bestimmen des Stickoxidkonzentrationsoffsets und des Ammoniakkonzentrationsoffsets werden die Stickoxidkonzentration und die Ammoniakkonzentration bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine mit einem beliebigen Verbrennungsluftverhältnis unter Verwendung des jeweils aktuell vorliegenden Stickoxidkonzentrationsmesswerts beziehungsweise Ammoniakkonzentrationsmesswerts in Verbindung mit dem zuletzt bestimmten Stickoxidkonzentrationsoffsets beziehungsweise Ammoniakkonzentrationsoffsets berechnet, insbesondere durch eine Subtraktion.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein zuverlässiges Ermitteln der Stickoxidkonzentration und der Ammoniakkonzentration gewährleistet. Die Offsetkorrektur kann während des regulären Betriebs der Antriebseinrichtung durchgeführt werden. Somit wird die Zuverlässigkeit der Antriebseinrichtung, insbesondere der Sensoreinrichtung, verbessert.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Stickoxidkonzentrationsmesswert und der Ammoniakkonzentrationsmesswert aus einem Messwert eines Sensors der Sensoreinrichtung ermittelt werden. Darunter ist zu verstehen, dass lediglich ein Messwert vorliegt, der mithilfe des Sensors gemessen wird und aus dem zumindest zeitweise der Stickoxidkonzentrationsmesswert und zumindest zeitweise der Ammoniakkonzentrationsmesswert berechnet werden. Bei dem Sensor handelt es sich um einen Sensor, dessen Messwert sowohl von der vorliegenden Stickoxidkonzentration als auch der Ammoniakkonzentration abhängt. Der Messwert liegt also als Summe aus dem Stickoxidkonzentrationsmesswert und dem Ammoniakkonzentrationsmesswert vor.
  • Der Messwert des Sensors kann somit zum Ermitteln einer Schadstoffkonzentration verwendet werden, die sich aus der Stickoxidkonzentration und der Ammoniakkonzentration zusammensetzt, und/oder, solange lediglich einer dieser beiden Schadstoffe in dem Abgas vorliegt, zum Ermitteln der Stickoxidkonzentration oder der Ammoniakkonzentration verwendet werden. Dabei ist es nicht erforderlich für das Ermitteln der Stickoxidkonzentration und der Ammoniakkonzentration jeweils einen separaten Sensor vorzusehen. Dies reduziert die Komplexität, die Kosten und den Bauraum der Sensoreinrichtung.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Sensor ein Stickoxidsensor mit einer Querempfindlichkeit gegenüber Ammoniak verwendet wird. Unter der Querempfindlichkeit des Sensors ist eine Abhängigkeit des Messwerts des Sensors von der Ammoniakkonzentration zu verstehen, die zusätzlich zu der Abhängigkeit des Messwerts von der Stickoxidkonzentration auftritt. Die Empfindlichkeit des Sensors gegenüber der Stickoxidkonzentration ist nicht identisch mit der Querempfindlichkeit gegenüber der Ammoniakkonzentration. Insbesondere ist die Empfindlichkeit gegenüber der Stickoxidkonzentration größer als die Querempfindlichkeit gegenüber der Ammoniakkonzentration.
  • Derartige Sensoren werden gewöhnlich zur Bestimmung der Stickoxidkonzentration verwendet, wobei eine Korrektur der üblicherweise unerwünschten Querempfindlichkeit gegenüber der Ammoniakkonzentration erfolgt. Im Rahmen dieser Weiterbildung ist vorgesehen, die Querempfindlichkeit gegenüber der Ammoniakkonzentration nicht zu korrigieren, sondern den Sensor sowohl zum Ermitteln der Stickoxidkonzentration als auch der Ammoniakkonzentration zu verwenden. Das Verfahren ist somit mit handelsüblichen Stickoxidsensoren durchführbar, die die vorstehend beschriebene Querempfindlichkeit aufweisen, ohne die entsprechende Korrektur erforderlich zu machen oder einen separat ausgebildeten Ammoniaksensor vorzusehen.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Messwert während eines Betriebs der Brennkraftmaschine mit Sauerstoffmangel als Stickoxidkonzentrationsmesswert und während eines Betriebs der Brennkraftmaschine mit Sauerstoffüberschuss als Ammoniakkonzentrationsmesswert verwendet wird. Da während des Betriebs der Brennkraftmaschine mit Sauerstoffmangel in dem Abgas kein Ammoniak vorliegt, wird der Messwert des Sensors zur Messung der Stickoxidkonzentration herangezogen. Umgekehrt wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine mit Sauerstoffüberschuss der Messwert des Sensors zur Messung der Ammoniakkonzentration herangezogen. In anderen Worten wird der Sensor in Anhängigkeit von dem vorliegenden Verbrennungsluftverhältnis zum Ermitteln des Stickoxidkonzentrationsmesswerts oder des Ammoniakkonzentrationsmesswerts verwendet. Diese Vorgehensweise ist insbesondere von Vorteil, wenn der Messwert als die Summe des Stickoxidkonzentrationsmesswerts und des Ammoniakkonzentrationsmesswerts vorliegt. Auf die Vorteile eines derartigen Sensors wurde bereits hingewiesen. Hierdurch wird ein besonderes flexibler Einsatz der Sensoreinrichtung ermöglicht.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei einem Überschreiten eines Schwellenwerts durch einen Messwert einer Lambdasonde der Abgasanlage auf einen Betrieb der Brennkraftmaschine mit dem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis erkannt wird. Die Lambdasonde ist zum Ermitteln des Verbrennungsluftverhältnisses vorgesehen und kann insbesondere Bestandteil einer Lambdaregelung der Brennkraftmaschine sein.
  • Bei dem Messwert der Lambdasonde handelt es sich insbesondere um eine elektrische Spannung oder einen elektrischen Strom. Beispielsweise kann die Lambdasonde als eine Spannungssprungsonde ausgebildet sein. Dabei wird auf den Betrieb der Brennkraftmaschine mit dem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis erkannt, wenn die zwischen Elektroden der Spannungssprungsonde auftretende Spannung den Schwellenwert überschreitet oder unterschreitet. Durch die Verwendung einer Spannungssprungsonde kann der Übergang des Betriebs der Brennkraftmaschine mit Luftmangel hin zu einem Betrieb mit Luftüberschuss und umgekehrt erkannt werden. Zum Zeitpunkt diese Übergangs liegt näherungsweise das stöchiometrische Verbrennungsluftverhältnis vor.
  • Alternativ kann als Lambdasonde eine Breitbandlambdasonde verwendet werden. Die Breitbandlambdasonde wird mit einem Pumpstrom beaufschlagt, der eine in einem Inneren der Breitbandlambdasonde stattfindende Diffusion steuert. Über das Vorzeichen und die Größe dieses Pumpstromes kann das Verbrennungsluftverhältnis ermittelt und somit auf den Betrieb der Brennkraftmaschine mit dem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis erkannt werden. Beispielsweise wird auf den Betrieb mit dem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis erkannt, wenn ein Betrag des Pumpstroms den Schwellenwert unterschreitet.
  • Die Verwendung des Sensors in Verbindung mit der Lambdasonde ermöglicht einen besonders einfachen Aufbau der Sensoreinrichtung, da Betriebszustände der Antriebseinrichtung erkannt werden, in denen kein Stickoxid und/oder Ammoniak in dem Abgas vorliegen. Somit müssen zum Ermitteln der Stickoxidkonzentration und der Ammoniakkonzentration keine separat voneinander ausgebildete Sensoren vorgesehen werden.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Schwellenwert in Abhängigkeit von einem Massenstrom des Abgases eingestellt wird. Um den Betrieb der Brennkraftmaschine mit dem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis zuverlässig zu erkennen, ist es sinnvoll, den Schwellenwert in Abhängigkeit von dem Massenstrom des Abgases einzustellen, da der Messwert der Lambdasonde ein nichtlineares Verhalten zeigen kann.
  • Dies ist insbesondere bei der Ausbildung der Lambdasonde als Spannungssprungsonde der Fall. Eine Spannungssprungsonde ermöglicht das Erkennen des Vorliegens des stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnisses durch einen Sprung der Sondenspannung, was einen nichtlinearen Vorgang darstellt. Der Schwellenwert der Sondenspannung kann den exakten Zeitpunkt des Vorliegens des stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnisses somit nur näherungsweise abbilden. Durch das Einstellen des Schwellenwerts in Abhängigkeit von dem Massenstrom kann das nichtlineare Verhalten berücksichtigt und das Erkennen des Betriebs der Brennkraftmaschine mit dem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis verbessert werden.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Schwellenwert in Abhängigkeit von einer Temperatur einer Abgasnachbehandlungseinrichtung der Abgasanlage eingestellt wird. Der Messwert der Lambdasonde kann eine Temperaturabhängigkeit aufweisen. Daher ist es zur zuverlässigen Erkennung des Betriebs der Brennkraftmaschine mit dem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnisses sinnvoll, den Schwellenwert in Abhängigkeit der Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung, insbesondere einer stromaufwärts der Lambdasonde angeordneten Abgasnachbehandlungseinrichtung, einzustellen. Auf diese Weise kann der Betrieb der Brennkraftmaschine mit dem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis bei verschiedenen Betriebszuständen der Antriebseinrichtung zuverlässig erkannt werden.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei die Antriebseinrichtung eine Abgas erzeugende Brennkraftmaschine und eine das Abgas in Richtung einer Außenumgebung abführende Abgasanlage aufweist und dazu ausgebildet ist, eine Stickoxidkonzentration und eine Ammoniakkonzentration des Abgases zu ermitteln, indem mittels einer Sensoreinrichtung zumindest zeitweise ein Stickoxidkonzentrationsmesswert und zumindest zeitweise ein Ammoniakkonzentrationsmesswert gemessen und die Stickoxidkonzentration aus dem Stickoxidkonzentrationsmesswert und einem Stickoxidkonzentrationsoffset und die Ammoniakkonzentration aus dem Ammoniakkonzentrationsmesswert und einem Ammoniakkonzentrationsoffset berechnet werden. Dabei ist vorgesehen, dass während eines Betriebs der Brennkraftmaschine mit einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis der Stickoxidkonzentrationsoffset gleich dem Stickoxidkonzentrationsmesswert und der Ammoniakkonzentrationsoffset gleich dem Ammoniakkonzentrationsmesswert gesetzt wird.
  • Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Antriebseinrichtung als auch das Verfahren können gemäß der vorstehenden Äußerungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ein Sensor der Sensoreinrichtung stromabwärts einer Abgasnachbehandlungseinrichtung der Abgasanlage angeordnet ist. Bei der Abgasnachbehandlungseinrichtung handelt es sich insbesondere um einen SCR-Katalysator. In diesem Fall wird dem Abgas stromaufwärts des SCR-Katalysators Ammoniak in Form einer Harnstofflösung zuführt. Die Sensoreinrichtung kann zur Steuerung der katalytischen Reaktion der Abgasnachbehandlung herangezogen werden.
  • Schließlich sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass der Sensor und eine Lambdasonde der Abgasanlage in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Da die Lambdasonde der Bestimmung des Verbrennungsluftverhältnisses dient, ist es vorteilhaft den Sensor und die Lambdasonde in dem gemeinsamen Gehäuse anzuordnen.
  • Vorzugsweise werden der Sensor und die Lambdasonde in einem gemeinsamen Sensormodul vereint, insbesondere mit einer gemeinsamen Steuerungselektronik. Besonderes bevorzugt wird das gemeinsame Gehäuse stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnet. Hierdurch wird eine besonders kompakte Sensoreinrichtung geschaffen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
    • Figur eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung mit einer Brennkraftmaschine und einer Abgasanlage.
  • Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung 1, die eine Abgas erzeugende Brennkraftmaschine 2 und eine das Abgas in Richtung einer Außenumgebung abführende Abgasanlage 3 aufweist. Die Antriebseinrichtung 1 weist eine Sensoreinrichtung 4 auf, die stromabwärts einer Abgasnachbehandlungseinrichtung 5 angeordnet ist. Die Antriebseinrichtung 1 dient dem Antreiben eines Kraftfahrzeugs, insbesondere dem Bereitstellen eines Antriebsdrehmoments. Die Brennkraftmaschine 2 verbrennt zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments zumindest zeitweise Kraftstoff. Das dabei entstehende Abgas wird der Abgasanlage 3 zugeführt, die das Abgas in Richtung einer Außenumgebung abführt.
  • Die Sensoreinrichtung 4 weist einen Sensor auf, der einen Messwert bereitstellt. Der Sensor ist vorzugsweise als ein Stickoxidsensor mit einer Querempfindlichkeit gegenüber Ammoniak ausgebildet ist. Der Messwert des Sensors wird während eines Betriebs der Brennkraftmaschine mit Sauerstoffmangel als ein Stickoxidkonzentrationsmesswert und während eines Betriebs der Brennkraftmaschine mit Sauerstoffüberschuss als ein Ammoniakkonzentrationsmesswert verwendet. Aus dem Stickoxidkonzentrationsmesswert und einem Stickoxidkonzentrationsoffset wird eine Stickoxidkonzentration und aus dem Ammoniakkonzentrationsmesswert und einem Ammoniakkonzentrationsoffset eine Ammoniakkonzentration des Abgases berechnet.
  • Zur Bestimmung des Verbrennungsluftverhältnisses weist die Antriebseinrichtung 1, insbesondere die Absgasanlage 3, eine Lambdasonde auf. Die Lambdasonde kann als Spannungssprungsonde oder als Breitbandlambdasonde ausgebildet sein und ist vorzugsweise mit dem Sensor in einem gemeinsamen Gehäuse der Sensoreinrichtung 4 angeordnet.
  • Während eines Betriebs der Brennkraftmaschine 2 mit einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis werden der Stickoxidkonzentrationsoffset und der Ammoniakkonzentrationsoffset bestimmt. Dabei wird der Stickoxidkonzentrationsoffset gleich dem Stickoxidkonzentrationsmesswert und der Ammoniakkonzentrationsoffset gleich dem Ammoniakkonzentrationsmesswert gesetzt. Insbesondere werden der Stickoxidkonzentrationsoffset und der Ammoniakkonzentrationsoffset gleich dem Messwert des Sensors gesetzt.
  • Ein Erkennen des Betriebs der Brennkraftmaschine 2 erfolgt vorzugsweise bei einem Überschreiten eines Schwellenwerts durch einen Messwert der Lambdasonde. Dabei wird der Schwellenwert in Abhängigkeit eines Massenstroms des Abgases und/oder einer Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung 5 eingestellt.
  • Zur Bestimmung des Stickoxidkonzentrationsoffsets und des Ammoniakkonzentrationsmesswerts wird die Brennkraftmaschine 2 zumindest zeitweise gezielt mit dem stöchiometrischen Verbrennungsverhältnis betrieben oder alternativ erfolgt die Bestimmung sobald das stöchiometrische Verbrennungsluftverhältnis aufgrund eines bestimmungsgemäßen Betriebs der Brennkraftmaschine 2 vorliegt, insbesondere bei jedem zumindest zeitweisen Vorliegen des stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnisses.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine zuverlässige Bestimmung der Stickoxidkonzentration und der Ammoniakkonzentration des Abgases aus einem gemeinsamen Messwert. Dabei wird eine regelmäßige Korrektur des Stickoxidkonzentrationsoffsets und des Ammoniakkonzentrationsmesswerts gewährleistet.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebseinrichtung
    2
    Brennkraftmaschine
    3
    Abgasanlage
    4
    Sensoreinrichtung
    5
    Abgasnachbehandlungseinrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 02/081887 A2 [0002]
    • DE 10339062 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1), die eine abgaserzeugende Brennkraftmaschine (2) und eine das Abgas in Richtung einer Außenumgebung abführende Abgasanlage (3) aufweist, wobei eine Stickoxidkonzentration und eine Ammoniakkonzentration des Abgases ermittelt werden, indem mittels einer Sensoreinrichtung (4) zumindest zeitweise ein Stickoxidkonzentrationsmesswert und zumindest zeitweise ein Ammoniakkonzentrationsmesswert gemessen und die Stickoxidkonzentration aus dem Stickoxidkonzentrationsmesswert und einem Stickoxidkonzentrationsoffset und die Ammoniakkonzentration aus dem Ammoniakkonzentrationsmesswert und einem Ammoniakkonzentrationsoffset berechnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Betriebs der Brennkraftmaschine (2) mit einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis der Stickoxidkonzentrationsoffset gleich dem Stickoxidkonzentrationsmesswert und der Ammoniakkonzentrationsoffset gleich dem Ammoniakkonzentrationsmesswert gesetzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stickoxidkonzentrationsmesswert und der Ammoniakkonzentrationsmesswert aus einem Messwert eines Sensors der Sensoreinrichtung (4) ermittelt werden.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor ein Stickoxidsensor mit einer Querempfindlichkeit gegenüber Ammoniak verwendet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwert während eines Betriebs der Brennkraftmaschine (2) mit Sauerstoffmangel als Stickoxidkonzentrationsmesswert und während eines Betriebs der Brennkraftmaschine (2) mit Sauerstoffüberschuss als Ammoniakkonzentrationsmesswert verwendet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Überschreiten eines Schwellenwerts durch einen Messwert eine Lambdasonde der Abgasanlage (3) auf einen Betrieb der Brennkraftmaschine (2) mit dem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis erkannt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert in Abhängigkeit von einem Massenstrom des Abgases eingestellt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert in Abhängigkeit von einer Temperatur einer Abgasnachbehandlungseinrichtung (5) der Abgasanlage (3) eingestellt wird.
  8. Antriebseinrichtung (1), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebseinrichtung (1) eine Abgas erzeugende Brennkraftmaschine (2) und eine das Abgas in Richtung einer Außenumgebung abführende Abgasanlage (3) aufweist und dazu ausgebildet ist, eine Stickoxidkonzentration und eine Ammoniakkonzentration des Abgases zu ermitteln, indem mittels einer Sensoreinrichtung (4) zumindest zeitweise ein Stickoxidkonzentrationsmesswert und zumindest zeitweise ein Ammoniakkonzentrationsmesswert gemessen und die Stickoxidkonzentration aus dem Stickoxidationsmesswert und einem Stickoxidkonzentrationsoffset und die Ammoniakkonzentration aus dem Ammoniakkonzentrationsmesswert und einem Ammoniakkonzentrationsoffset berechnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Betriebs der Brennkraftmaschine (2) mit einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis der Stickoxidkonzentrationsoffset gleich dem Stickoxidkonzentrationsmesswert und der Ammoniakkonzentrationsoffset gleich dem Ammoniakkonzentrationsmesswert gesetzt wird.
  9. Antriebseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor der Sensoreinrichtung (4) stromabwärts einer Abgasnachbehandlungseinrichtung (5) der Abgasanlage (3) angeordnet ist.
  10. Antriebseinrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor und eine Lambdasonde der Abgasanlage (3) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
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