DE102020125268A1 - Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung sowie entsprechende Antriebseinrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, die eine ein Abgas erzeugende Brennkraftmaschine (2), eine das Abgas an eine Außenumgebung abführende Abgasanlage (3) und einen Heizbrenner (4) zum Verbrennen von Kraftstoff aufweist, wobei nach einem Start der Brennkraftmaschine (2) der Heizbrenner (4) in einem Aufwärmbetrieb der Antriebseinrichtung (1) zumindest zeitweise zum Erzeugen von Abgas betrieben wird, das der Abgasanlage (3) gemeinsam mit dem von der Brennkraftmaschine (2) erzeugte Abgas zugeführt wird. Dabei ist vorgesehen, dass während des Aufwärmbetriebs die Brennkraftmaschine (2) und der Heizbrenner (4) zumindest zeitweise mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben werden, wobei bei einem Überschreiten eines Temperaturschwellenwerts durch eine Temperatur einer in der Abgasanlage (3) angeordneten Abgasnachbehandlungseinrichtung (5) zumindest zeitweise ein Nacheinspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine (2) erfolgt, sodass stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (5) ein einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis entsprechender Restsauerstoffgehalt vorliegt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die eine ein Abgas erzeugende Brennkraftmaschine, eine das Abgas an eine Außenumgebung abführende Abgasanlage und einen Heizbrenner zum Verbrennen von Kraftstoff aufweist, wobei nach einem Start der Brennkraftmaschine der Heizbrenner in einem Aufwärmbetrieb der Antriebseinrichtung zumindest zeitweise zum Erzeugen von Abgas betrieben wird, das der Abgasanlage gemeinsam mit dem von der Brennkraftmaschine erzeugten Abgas zugeführt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung.
  • Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2018 100 240 A1 bekannt. Diese beschreibt ein Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor, insbesondere für einen mittels Zündkerzen fremdgezündeten Otto-Motor. Dabei ist in einer mit einem Auslass des Verbrennungsmotors verbundenen Abgasanlage in motornaher Position ein erster Dreiwegekatalysator angeordnet. In Unterbodenlage des Kraftfahrzeugs sind stromabwärts des ersten Dreiwegekatalysators ein Vierwegekatalysator oder eine Kombination aus einem Partikelfilter und einen dem Partikelfilter nachgeschalteten zweiten Dreiwegekatalysator angeordnet. Dabei ist an einem Abgaskanal der Abgasanlage ein Abgasbrenner vorgesehen, mit welchem stromabwärts des ersten Dreiwegekatalysators und stromaufwärts des Vierwegekatalysators oder des Partikelfilters heißes Abgas in die Abgasanlage einleitbar ist. Der Abgasbrenner wird durch eine Sekundärluftpumpe mit Frischluft versorgt.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren vorzuschlagen, welches gegenüber den bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere ein rasches Aufwärmen der Abgasanlage mit einer minimalen Emission von Schadstoffen ermöglicht.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass während des Aufwärmbetriebs die Brennkraftmaschine und der Heizbrenner zumindest zeitweise mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben werden, wobei bei einem Überschreiten eines Temperaturschwellenwerts durch eine Temperatur einer in der Abgasanlage angeordneten Abgasnachbehandlungseinrichtung zumindest zeitweise ein Nacheinspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine erfolgt, sodass stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung ein einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis entsprechender Restsauerstoffgehalt vorliegt.
  • Die Antriebseinrichtung dient beispielsweise dem Antreiben eines Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoment. Die Antriebseinrichtung verfügt über die Brennkraftmaschine, in welche zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments zumindest zeitweise Kraftstoff eingebracht und zusammen mit Sauerstoff, insbesondere Luftsauerstoff, in dem Brennraum verbrannt wird. Während eines Betriebs der Brennkraftmaschine entsteht Abgas, welches durch die Abgasanlage in Richtung der Außenumgebung abgeführt wird.
  • Die Antriebseinrichtung weist zusätzlich zu der Brennkraftmaschine den Heizbrenner auf. Der Heizbrenner dient dem Erzeugen von heißem Abgas, das durch ein zumindest zeitweises Verbrennen von Kraftstoff entsteht. Zum Erzeugen des Abgases wird dem Heizbrenner zumindest zeitweise Kraftstoff zugeführt und zusammen mit Sauerstoff, insbesondere Luftsauerstoff, verbrannt. Während eines Betriebs des Heizbrenners entsteht somit Abgas, welches zusätzlich zu dem Abgas der Brennkraftmaschine vorliegt.
  • Das von dem Heizbrenner erzeugte Abgas wird gemeinsam mit dem von der Brennkraftmaschine erzeugten Abgas der Abgasanlage zugeführt. Insbesondere wird das von dem Heizbrenner erzeugte Abgas stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung mit dem von der Brennkraftmaschine erzeugten Abgas zusammengeführt. Hierdurch wird der Abgasnachbehandlungseinrichtung eine größere Wärmemenge zugeführt, als dies bei einem alleinigen Betrieb der Brennkraftmaschine der Fall wäre. Entsprechend wird das Aufwärmen der Abgasnachbehandlungseinrichtung beschleunigt.
  • Das Abgas enthält Schadstoffe, unter anderem Stickoxide, insbesondere Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid, Kohlenstoffmonoxid und unverbrannte Kohlenwasserstoffe. Zusätzlich zu diesen gasförmigen Schadstoffen kann das Abgas Schadstoffe in Form von Partikeln enthalten, insbesondere Rußpartikel und/oder Feinstaub. Eine Freisetzung dieser Schadstoffe in die Au-ßenumgebung ist unerwünscht, was Maßnahmen zur zumindest teilweisen Beseitigung dieser Schadstoffe erforderlich macht.
  • In der Abgasnachbehandlungseinrichtung werden die Schadstoffe, insbesondere die Stickoxide, durch eine katalytisch beschleunigte Reaktion zumindest teilweise in ungefährlichere Produkte umgewandelt. Dabei ist eine Umwandlungsrate der Abgasnachbehandlungseinrichtung insbesondere von deren momentanen Temperatur abhängig. Unter der Umwandlungsrate ist der mengenmäßige Anteil der Schadstoffe zu verstehen, der pro Zeiteinheit durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung in ungefährlichere Produkte umgewandelt wird. Bei der Umwandlungsrate handelt es sich somit um eine momentane Größe, die von einem Betriebszustand der Antriebseinrichtung abhängig ist. Die Umwandlungsrate ist insbesondere sehr gering, solange die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung unter einer Anspringtemperatur liegt. Unter der Anspringtemperatur ist eine Temperatur zu verstehen, bei oder nach deren Überschreiten die Abgasnachbehandlungseinrichtung mit einer Umwandlungsrate arbeitet, bei der ein bestimmter Mindestanteil der Schadstoffe in ungefährlichere Produkte umgewandelt wird. Beispielsweise werden bei Erreichen der Anspringtemperatur mindestens 50%, mindestens 60%, mindestens 70%, mindestens 80% oder mindestens 90% der in dem Abgas vorliegenden Menge eines der Schadstoffe in ungefährlichere Produkte umgewandelt. Die Umwandlungsrate kann insbesondere für jeden der Schadstoffe verschieden sein.
  • Für einen möglichst schadstoffarmen Betrieb der Antriebseinrichtung ist es somit vorteilhaft, die Abgasnachbehandlungseinrichtung möglichst rasch auf eine Betriebstemperatur zu erwärmen, die oberhalb der Anspringtemperatur liegt. Hierzu ist der Aufwärmbetrieb vorgesehen, der nach dem Start der Brennkraftmaschine beginnt. Beispielsweise endet der Aufwärmbetrieb, wenn die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung die Anspringtemperatur überschreitet und/oder wenn die Brennkraftmaschine eine Betriebstemperatur erreicht. Der Aufwärmbetrieb kann nach dem Überschreiten der Anspringtemperatur fortgesetzt werden, insbesondere bis die Abgasnachbehandlungseinrichtung die Betriebstemperatur erreicht, die größer als die Anspringtemperatur ist. In jedem Fall dient der Aufwärmbetrieb einem besonders raschen Erwärmen der Abgasnachbehandlungseinrichtung, sodass diese in einer möglichst kurzen Zeitspanne eine optimale Umwandlungsrate erreicht, bei der ein größtmöglicher Anteil der Schadstoffe in ungefährlichere Produkte umgewandelt wird.
  • Neben der momentanen Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung hängt die Umwandlungsrate von einem Restsauerstoffgehalt in dem Abgas ab. Dabei kann insbesondere die optimale Umwandlungsrate der Schadstoffe nur bei Vorliegen eines bestimmten Restsauerstoffgehalts in dem Abgas erreicht werden. Der in dem Abgas vorliegende Restsauerstoffgehalt wird insbesondere durch das Verbrennungsluftverhältnis des in der Brennkraftmaschine beziehungsweise dem Heizbrenner ablaufenden Verbrennungsprozesses bestimmt. Somit kann eine tatsächlich erreichte Umwandungsrate durch ein Einstellen des Verbrennungsluftverhältnisses beeinflusst werden und jedem Verbrennungsluftverhältnis lässt sich ein daraus resultierender Restsauerstoffgehalt in dem Abgas zuordnen.
  • Die Erfindung sieht vor, während des Aufwärmbetriebs die Brennkraftmaschine und den Heizbrenner zumindest zeitweise mit dem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis zu betreiben. Dies bedeutet, dass sowohl der Brennkraftmaschine als auch dem Heizbrenner eine Luftmenge zugeführt wird, die größer ist als eine theoretische Luftmenge, die für eine vollständige Verbrennung erforderlich wäre. Hierbei können die Brennkraftmaschine und der Heizbrenner mit voneinander verschiedenen Verbrennungsluftverhältnissen betrieben werden. In jedem Fall aber werden sowohl die Brennkraftmaschine als auch der Heizbrenner während des Aufwärmbetriebs zumindest zeitweise mit einem Lambda größer als eins betrieben.
  • Während des Aufwärmbetriebs werden somit die Brennkraftmaschine und der Heizbrenner mit einem Luftüberschuss betrieben. Neben dem Restsauerstoffgehalt in dem Abgas wird durch den bei der Verbrennung vorliegenden Luftüberschuss eine Zusammensetzung der Schadstoffe in dem Abgas beeinflusst. Durch den Luftüberschuss kann ein Anteil von Kohlenstoffmonoxid, unverbrannten Kohlenwasserstoffen und von Partikeln in dem Abgas verringert werden, insbesondere solange die Brennkraftmaschine ihre Betriebstemperatur noch nicht erreicht hat. Gleichzeitig kann durch den Luftüberschuss eine Verbrennungstemperatur und somit eine Temperatur des Abgases im Vergleich zu einer stöchiometrischen oder unterstöchiometrischen Verbrennung vergrößert werden. Durch den überstöchiometrischen Betrieb der Brennkraftmaschine und des Heizbrenners wird somit die Abgastemperatur erhöht und das Aufwärmen der Abgasnachbehandlungseinrichtung beschleunigt.
  • Während des Aufwärmbetriebs liegt somit stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung zumindest zeitweise ein Restsauerstoffgehalt in dem Abgas vor, der größer ist als ein Restsauerstoffgehalt, der bei einer Verbrennung mit einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis vorläge. Der Restsauerstoffgehalt hat zur Folge, das in der Abgasnachbehandlungseinrichtung bestimmte Schadstoffe, insbesondere die Stickoxide, nicht mit der optimalen Umwandlungsrate behandelt werden können. Daher sieht die Erfindung das Nacheinspritzen von Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine vor. Durch das Nacheinspritzen wird in den Brennraum der Brennkraftmaschine eine Kraftstoffmenge eingespritzt, die vorzugsweise ausreicht, um den stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung vorliegenden Restsauerstoffgehalt auszugleichen. Die bei dem Nacheinspritzen eingebrachte Kraftstoffmenge wird somit derart geregelt, dass stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung ein Restsauerstoffgehalt vorliegt, der einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis entspricht. Hierdurch wird in der Abgasnachbehandlungseinrichtung die Umwandungsrate, insbesondere die Umwandungsrate der Stickoxide, optimiert.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, das Nacheinspritzen durchzuführen, wenn die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung den Temperaturschwellenwert überschreitet, also die Temperatur größer ist als der Temperaturschwellenwert. Der Temperaturschwellenwert entspricht vorzugsweise der Anspringtemperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung oder liegt besonders bevorzugt unterhalb der Anspringtemperatur. In jedem Fall liegt der Temperaturschwellenwert oberhalb einer Umgebungstemperatur der Außenumgebung. Hierdurch wird insbesondere sichergestellt, dass die Nacheinspritzung bereits erfolgt, sobald die Abgasnachbehandlungseinrichtung die Anspringtemperatur erreicht. Somit liegt bei Erreichen der Anspringtemperatur in dem Abgas ein für die optimale Umwandlungsrate notwendiger Restsauerstoffgehalt vor.
  • Während des Aufwärmbetriebs wird somit die Abgasnachbehandlungseinrichtung einerseits durch den überstöchiometrischen Betrieb der Brennkraftmaschine und des Heizbrenners möglichst rasch aufgewärmt und andererseits in der Abgasnachbehandlungseinrichtung durch das Nacheinspritzen möglichst rasch ein Restsauerstoffgehalt eingestellt, der eine möglichst gro-ße Umwandlungsrate ermöglicht. Durch diese Maßnahmen wird ein beschleunigtes Aufwärmen der Abgasnachbehandlungseinrichtung erreicht und die Schadstoffemissionen während des Aufwärmbetriebs werden minimiert.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Nacheinspritzen von Kraftstoff während eines Ausstoßtakts der Brennkraftmaschine mit einem zumindest teilweise geöffneten Auslassventil erfolgt. Das Nacheinspritzen erfolgt insbesondere nicht während eines Verbrennungstaktes der Brennkraftmaschine, sondern während des auf den Verbrennungstakt folgenden Ausstoßtakts. Insbesondere erfolgt das Nacheinspritzen während das Auslassventil des Zylinders zumindest teilweise geöffnet und das in dem Brennraum vorliegende Abgas von einem Kolben der Brennkraftmaschine durch das Auslassventil ausgestoßen wird.
  • Das Nacheinspritzen erfolgt somit zusätzlich zu einem im Rahmen des Verbrennungsprozesses erfolgenden Einspritzvorgangs. Durch das Nacheinspritzen kann insbesondere ein durch das überstöchiometrische Verbrennungsluftverhältnis erreichter Vorteil einer reduzierten Emission von Partikeln genutzt und zugleich sichergestellt werden, dass in dem Abgas der dem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis entsprechende Restsauerstoffgehalt vorliegt. Somit wird die Emission von Partikeln minimiert und Umwandlungsrate der Abgasnachbehandlungseinrichtung erhöht.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine bei dem Nacheinspritzen dem Brennraum zugeführte Kraftstoffmenge mittels einer stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordneten Lambdasonde geregelt wird. Durch die Lambdasonde wird ein stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung vorliegender Restsauerstoffgehalt ermittelt. Da dieser insbesondere von der tatsächlich erreichten Umwandlungsrate der Abgasnachbehandlungseinrichtung abhängt, kann ein Messwert der Lambdasonde zur Regelung der bei dem Nacheinspritzen zugeführten Kraftstoffmenge verwendet werden. Hierdurch wird eine optimale Funktion der Abgasnachbehandlungseinrichtung sichergestellt.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei einem Überschreiten eines weiteren Temperaturschwellenwerts durch die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung der Aufwärmbetrieb beendet wird, wobei der weitere Temperaturschwellenwert größer ist als der Temperaturschwellenwert. Wie bereits vorstehend erläutert, dient der Aufwärmbetrieb dem möglichst raschen Aufwärmen der Abgasnachbehandlungseinrichtung. Bei dem Überschreiten des Temperaturschwellenwerts erfolgt zumindest zeitweise das Nacheinspritzen von Kraftstoff in den Brennraum. Daher kann es vorteilhaft sein, nach dem Überschreiben des Temperaturschwellenwerts den Aufwärmbetrieb zunächst fortzusetzen, bis die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung den weiteren Temperaturschwellenwert überschreitet. Der Aufwärmbetrieb wird somit nicht unmittelbar bei dem Überschreiten des Temperaturschwellenwerts beendet, sondern erst bei dem Überschreiten des weiteren Temperaturschwellenwerts. Vorzugsweise wird das Nacheinspritzen fortgesetzt, bis die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung den weiteren Temperaturschwellenwert überschreitet. Nach dem Beenden des Aufwärmbetriebs wird insbesondere der Heizbrenner nicht mehr betrieben. Hierdurch wird der Wirkungsgrad der Antriebseinrichtung verbessert.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Temperaturschwellenwert oder der weitere Temperaturschwellenwert einer Anspringtemperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung entspricht. Die Anspringtemperatur wurde bereits vorstehend erläutert, sodass insoweit auf diese Ausführungen verwiesen wird. Es kann nun vorgesehen sein, dass der Temperaturschwellenwert der Anspringtemperatur entspricht. Somit erfolgt das Nacheinspritzen von Kraftstoff in den Brennraum bei einem Überschreiten der Anspringtemperatur durch die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung. Anschließend wird der Aufwärmbetrieb wird fortgesetzt, bis die Temperatur den weiteren Temperaturschwellenwert überschreitet. Der weitere Temperaturschwellenwert kann insbesondere der Betriebstemperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung entsprechen. Hierdurch wird ein beschleunigtes Aufwärmen der Abgasnachbehandlungseinrichtung bis auf die Betriebstemperatur erreicht.
  • Alternativ kann vorgesehen sein, dass der weitere Temperaturschwellenwert der Anspringtemperatur entspricht. Demnach erfolgt das Nacheinspritzen von Kraftstoff in den Brennraum bereits bevor die Abgasnachbehandlungseinrichtung die Anspringtemperatur erreicht. In diesem Fall liegt der Temperaturschwellenwert unterhalb der Anspringtemperatur. Weiterhin kann alternativ vorgesehen sein, dass die Anspringtemperatur zwischen dem Temperaturschwellenwert und dem weiteren Temperaturschwellenwert liegt. Mit beiden alternativen Vorgehensweisen wird sichergestellt, dass stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung bereits der für einen optimalen Betrieb notwendige Restsauerstoffgehalt vorliegt, wenn die Anspringtemperatur erreicht wird. Dies ermöglicht eine besonders effiziente Behandlung der Schadstoffe in der Abgasnachbehandlungseinrichtung.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung aus einer Abgastemperatur ermittelt wird, die mittels eines stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordneten Temperatursensors und/oder eines stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordneten weiteren Temperatursensors ermittelt wird. Da die Umwandlungsrate von der in der Abgasnachbehandlungseinrichtung vorliegenden Temperatur abhängt und diese Temperatur messtechnisch nur mit großem Aufwand ermittelbar ist, kann es vorteilhaft sein, die Abgastemperatur heranzuziehen und aus dieser auf die in der Abgasnachbehandlungseinrichtung vorliegende Temperatur zu schließen. Hierzu kann stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung der Temperatursensor angeordnet sein oder alternativ stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung der weitere Temperatursensor.
  • Besonders bevorzugt wird die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung aus einer stromaufwärts vorliegenden Abgastemperatur und aus einer stromabwärts vorliegenden Abgastemperatur ermittelt, insbesondere einer jeweils unmittelbar stromaufwärts beziehungsweise stromabwärts vorliegenden Abgastemperatur. Beispielsweise kann aus diesen beiden Abgastemperarturen ein Mittelwert gebildet werden. Durch diese Vorgehensweise ist eine genauere Bestimmung der Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung möglich.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Brennkraftmaschine während des Aufwärmbetriebs zumindest zeitweise mit einem ersten überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird, das zum Erzielen einer maximalen Abgastemperatur ausgewählt ist. Bekanntermaßen hat das Verbrennungsluftverhältnis einen entscheidenden Einfluss auf eine während des Verbrennungsprozesses auftretenden Verbrennungstemperatur.
  • Das Verbrennungsluftverhältnis kann somit zum Erzielen einer größtmöglichen Abgastemperatur eingestellt werden. Beispielsweise wird die Brennkraftmaschine während des Aufwärmbetriebs zumindest mit einem Lambda kleiner als 1,2 - insbesondere einem Lambda zwischen 1,0 und 1,2 - betrieben. Durch diese Vorgehensweise wird ein besonders schnelles Aufwärmen der Abgasnachbehandlungseinrichtung erreicht.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Brennkraftmaschine während des Aufwärmbetriebs zumindest zeitweise mit einem zweiten überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird, das zum Erzielen einer minimalen Emission von Schadstoffen ausgewählt und größer als das erste überstöchiometrische Verbrennungsluftverhältnis ist. Wie bereits vorstehend erläutert, hat das Verbrennungsluftverhältnis einen entscheidenden Einfluss auf die während des Verbrennungsprozesses entstehenden Schadstoffe. Insbesondere kann die Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsluftverhältnis betrieben werden, bei dem eine Emission von Stickoxiden minimiert wird. Beispielsweise wird die Brennkraftmaschine während des Aufwärmbetriebs zumindest mit einem Lambda betrieben das größer als 1,2 ist. Hierbei wird eine geringere Verbrennungstemperatur erreicht als bei dem Betrieb der Brennkraftmaschine mit dem ersten überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis. Allerdings wird insbesondere eine Entstehung von Stickoxiden während der Verbrennung verringert. Gemäß dieser Weiterbildung wird die Brennkraftmaschine somit mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben, das auf eine Optimierung der Stickoxidemissionen gerichtet ist.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Verbrennungsluftverhältnis des Heizbrenners mittels einer weiteren Lambdasonde geregelt wird, die stromabwärts des Heizbrenners angeordnet ist. Wie bereits vorstehend erläutert, wird der Heizbrenner während des Aufwärmbetriebs zumindest zeitweise mit dem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben. Zum Regeln des Verbrennungsluftverhältnisses des Heizbrenners ist die weitere Lambdasonde vorgesehen, die zusätzlich zu der stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordneten Lambdasonde vorliegt.
  • Mittels der weiteren Lambdasonde kann das Verbrennungsluftverhältnis des Heizbrenners separat von dem Verbrennungsluftverhältnis der Brennkraftmaschine gezielt auf einen Sollwert geregelt werden. Insbesondere können sowohl die Brennkraftmaschine als auch der Heizbrenner unabhängig voneinander auf einen jeweiligen Sollwert des Verbrennungsluftverhältnisses eingestellt werden. Durch diese Vorgehensweise wird ein besonders flexibler Betrieb 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 eine ein Abgas erzeugende Brennkraftmaschine, eine das Abgas an eine Außenumgebung abführende Abgasanlage und einen Heizbrenner zum Verbrennen von Kraftstoff aufweist, wobei die Antriebseinrichtung dazu ausgebildet ist, nach einem Start der Brennkraftmaschine den Heizbrenner in einem Aufwärmbetrieb der Antriebseinrichtung zumindest zeitweise zum Erzeugen von Abgas zu betreiben, das der Abgasanlage gemeinsam mit dem von der Brennkraftmaschine erzeugten Abgas zugeführt wird. Dabei ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung weiterhin dazu ausgebildet ist, während des Aufwärmbetriebs die Brennkraftmaschine und den Heizbrenner zumindest zeitweise mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis zu betreiben, wobei bei einem Überschreiten eines Temperaturschwellenwerts durch eine Temperatur einer in der Abgasanlage angeordneten Abgasnachbehandlungseinrichtung zumindest zeitweise ein Nacheinspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine erfolgt, sodass stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung ein einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis entsprechender Restsauerstoffgehalt vorliegt.
  • Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise 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 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 Abgas erzeugenden 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 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.
  • Zusätzlich zu der Brennkraftmaschine 2 verfügt die Antriebseinrichtung 1 über einen Heizbrenner 4. Nach einem Start der Brennkraftmaschine 2 wird der Heizbrenner 4 in einem Aufwärmbetrieb der Antriebseinrichtung 1 zumindest zeitweise zum Erzeugen von Abgas betrieben. Hierzu wird in dem Heizbrenner 4 Kraftstoff gemeinsam mit Luft verbrannt. Das dabei entstehende Abgas wird gemeinsam mit dem von der Brennkraftmaschine 2 erzeugten Abgas der Abgasanlage 3 zugeführt. In der Abgasanlage 3 ist eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 5 angeordnet. Der Aufwärmbetrieb dient einem möglichst raschen Aufwärmen der Abgasnachbehandlungseinrichtung 5.
  • Während des Aufwärmbetriebs werden die Brennkraftmaschine 2 und der Heizbrenner 4 zumindest zeitweise mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben. Bei einem Überschreiten eines Temperaturschwellenwerts durch eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung 5 wird zumindest zeitweise im Rahmen eines Nacheinspritzens Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine 2 eingespritzt. Durch das Nacheinspritzen liegt stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 5 ein Restsauerstoffgehalt vor, der einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis entspricht.
  • Stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 5 ist eine Lambdasonde 6 angeordnet. Mittels der Lambdasonde 6 wird eine bei dem Nacheinspritzen zugeführte Kraftstoffmenge geregelt. Zusätzlich zur Lambdasonde 6 ist stromabwärts des Heizbrenners 4 eine weitere Lambdasonde 7 angeordnet. Mittels der weiteren Lambdasonde 7 wird das Verbrennungsluftverhältnis des Heizbrenners 4 geregelt.
  • Stromaufwärts der Abgasnachbehandlung 5 ist ein Temperatursensor 8 und stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 5 ein weiterer Temperatursensor 9 angeordnet. Mittels des Temperatursensors 8 und/oder des weiteren Temperatursensors 9 wird eine Abgastemperatur ermittelt. Aus der Abgastemperatur wird auf die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung 5 geschlossen.
  • Durch den Betrieb der Brennkraftmaschine 2 und des Heizbrenners 4 mit dem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis wird insbesondere eine Emission von Partikeln während des Aufwärmbetriebs minimiert. Durch das Nacheinspritzen von Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine 2 bei dem Überschreiten des Temperaturschwellenwerts durch die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung 5 wird sichergestellt, dass nach dem Überschreiten des Temperaturschwellenwerts in der Abgasnachbehandlungseinrichtung 5 ein für einen optimalen Betrieb der Abgasnachbehandlungseinrichtung notwendiger Restsauerstoffgehalt vorliegt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebseinrichtung
    2
    Brennkraftmaschine
    3
    Abgasanlage
    4
    Heizbrenner
    5
    Abgasnachbehandlungseinrichtung
    6
    Lambdasonde
    7
    weitere Lambdasonde
    8
    Temperatursensor
    9
    weiterer Temperatursensor
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102018100240 A1 [0002]

Claims (9)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, die eine ein Abgas erzeugende Brennkraftmaschine (2), eine das Abgas an eine Außenumgebung abführende Abgasanlage (3) und einen Heizbrenner (4) zum Verbrennen von Kraftstoff aufweist, wobei nach einem Start der Brennkraftmaschine (2) der Heizbrenner (4) in einem Aufwärmbetrieb mit der Antriebseinrichtung (1) zumindest zeitweise zum Erzeugen von Abgas betrieben wird, das der Abgasanlage (3) gemeinsam mit dem von der Brennkraftmaschine (2) erzeugten Abgas zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Aufwärmbetriebs die Brennkraftmaschine (2) und der Heizbrenner (4) zumindest zeitweise mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben werden, wobei bei einem Überschreiten des Temperaturschwellenwerts durch eine Temperatur einer in der Abgasanlage (3) angeordneten Abgasnachbehandlungseinrichtung (5) zumindest zeitweise ein Nacheinspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine (2) erfolgt, sodass stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (5) ein einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis entsprechender Restsauerstoffgehalt vorliegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nacheinspritzen von Kraftstoff während eines Ausstoßtakts der Brennkraftmaschine (2) mit einem zumindest teilweise geöffneten Auslassventil erfolgt.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Überschreiten eines weiteren Temperaturschwellenwerts durch die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung (5) der Aufwärmbetrieb beendet wird, wobei der weitere Temperaturschwellenwert größer ist als der Temperaturschwellenwert.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturschwellenwert oder der weitere Temperaturschwellenwert eine Anspringtemperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung (5) entspricht.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung (5) aus einer Abgastemperatur ermittelt wird, die mittels eines stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (5) angeordneten Temperatursensors (8) und/oder eines stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (5) angeordneten weiteren Temperatursensors (9) ermittelt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (2) während des Aufwärmbetriebs zumindest zeitweise mit einem ersten überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird, das zum Erzielen einer maximalen Abgastemperatur ausgewählt ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (2) während des Aufwärmbetriebs zumindest zeitweise mit einem zweiten überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird, das zum Erzielen einer minimalen Emission von Schadstoffen ausgewählt und größer als das erste überstöchiometrische Verbrennungsluftverhältnis ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbrennungsluftverhältnis des Heizbrenners (4) mittels einer weiteren Lambdasonde (7) geregelt wird, die stromabwärts des Heizbrenners (4) angeordnet ist.
  9. Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebseinrichtung (1) eine ein Abgas erzeugende Brennkraftmaschine (2), eine das Abgas an eine Außenumgebung abführende Abgasanlage (3) und einen Heizbrenner (4) zum Verbrennen von Kraftstoff aufweist, wobei die Antriebseinrichtung (1) dazu ausgebildet ist, nach einem Start der Brennkraftmaschine (2) den Heizbrenner (4) in einem Aufwärmbetrieb der Antriebseinrichtung (1) zumindest zeitweise zum Erzeugen von Abgas zu betreiben, das der Abgasanlage 3 gemeinsam mit dem von der Brennkraftmaschine (2) erzeugten Abgas zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (1) weiterhin dazu ausgebildet ist, während des Aufwärmbetriebs die Brennkraftmaschine (2) und den Heizbrenner (4) zumindest zeitweise mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis zu betreiben, wobei bei einem Überschreiten eines Temperaturschwellenwerts durch eine Temperatur einer in der Abgasanlage (3) angeordneten Abgasnachbehandlungseinrichtung (5) zumindest zeitweise ein Nacheinspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine (2) erfolgt, sodass stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (5) ein einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis entsprechender Restsauerstoffgehalt vorliegt.
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