DE102021119160B3

DE102021119160B3 - Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie entsprechende Antriebseinrichtung

Info

Publication number: DE102021119160B3
Application number: DE102021119160.2A
Authority: DE
Inventors: Jonas Weiss
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2021-07-23
Filing date: 2021-07-23
Publication date: 2022-06-02
Anticipated expiration: 2041-07-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, die über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat (2) sowie eine Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) zur Nachbehandlung des Abgases verfügt, wobei ein Betriebsgrößenistwert des Antriebsaggregats (2) in Richtung eines vorgegebenen Betriebsgrößensollwerts angepasst wird. Dabei ist vorgesehen, dass anhand wenigsten einer Zustandsgröße der Antriebseinrichtung (1) ein Abgasmassenstromschwellenwert ermittelt wird, der den höchsten mit einer bestimmten Umwandlungsrate durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) behandelbaren Abgasmassenstrom beschreibt, und bei einem Überschreiten des Abgasmassenstromschwellenwerts durch einen für den Betriebsgrößensollwert erwarteten Abgasmassenstrom der Betriebsgrößenistwert begrenzt 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 über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat sowie eine Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Nachbehandlung des Abgases verfügt, wobei ein Betriebsgrößenistwert des Antriebsaggregats in Richtung eines vorgegebenen Betriebsgrößensollwerts angepasst wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2017 216 978 A1 bekannt. Diese beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung, die eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern aufweist, wobei zur Reduzierung eines von der Brennkraftmaschine bereitgestellten Antriebsdrehmoments ein an der Brennkraftmaschine eingestellter Zündzeitpunkt ausgehend von einem Ausgangszündzeitpunkt nach spät verstellt wird, bis der Zündzeitpunkt einem Schwellenzündzeitpunkt entspricht, und zur weiteren Reduzierung des Antriebsdrehmoments wenigstens ein abzuschaltender Zylinder der mehreren Zylinder durch Aussetzung einer Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder abgeschaltet wird und der oder die verbleibenden Zylinder weiterhin mit Kraftstoffeinspritzung unter Verwendung des Zündzeitpunkts betrieben wird/werden. Dabei ist vorgesehen, dass den verbleibenden, weiterbetriebenen Zylindern der Brennkraftmaschine eine im Vergleich zu einer vor der Zylinderabschaltung vorliegenden Ausgangskraftstoffmenge größere Kraftstoffmenge zum Einstellen eines unterstöchiometrischen Kraftstoff-Sauerstoff-Verhältnisses zugeführt wird.
Weiterhin offenbart die Druckschrift DE 10 2013 004 761 A1 ein Verfahren zum Betreiben eines Automatikgetriebes eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Übersetzungsverhältnis des Automatikgetriebes in Abhängigkeit eines Betriebspunkts des Kraftfahrzeugs aus einem gespeicherten Schaltkennfeld vorbestimmt wird und in Abhängigkeit von dem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis ein Schaltsignal zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses des Automatikgetriebes ausgegeben wird. Dabei ist vorgesehen, dass das Übersetzungsverhältnis des Automatikgetriebes ferner in Abhängigkeit einer Konvertierungseffizienz eine Abgasnachbehandlungseinrichtung bezüglich zumindest eine Abgaskomponente vorbestimmt wird.
Die Druckschrift DE 103 38 871 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betrieben eines Hybridfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und zumindest einem Elektromotor, jeweils zur Abgabe eines Drehmoments zum Betrieb des Fahrzeugs, insbesondere um zumindest ein Fahrzeugrad antreiben zu können. Dem Verbrennungsmotor ist eine Abgasanlage mit einem Katalysatorsystem für zumindest eine Abgaskomponente zugeordnet. Ferner ist eine Energiespeichereinrichtung zur Speicherung und Wiedergabe elektrischer Energie vorgesehen. Ferner wird ein Hybridfahrzeug beschrieben, welches gemäß dem Verfahren betreibbar ist.
Die Druckschrift DE 10 2020 211 598 A1 beschreibt ein Hybridkraftfahrzeug, mit einem einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor aufweisenden Antriebssystem, umfassend ein an den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs angeschlossenes Abgasreinigungssystem mit einem elektrischen Heizelement und mehreren der Abgasreinigung dienenden, insbesondere in Bezug auf eine Nox-Verminderung katalytisch wirksamen Abgasreinigungskomponenten und ein Steuergerät zur Steuerung eines Betriebs von Antriebssystem und Abgasreinigungssystem, wobei das Steuergerät dazu ausgelegt ist den Betriebs des Antriebssystems so zu steuern, dass ein vom Verbrennungsmotor abgegebener Abgasmassenstrom zumindest bei einem Heizbetrieb mit Bestromung des Heizelements zur Beheizung des Abgases eine vorgebbare obere Abgasmassenstromgrenze nicht überschreitet und/oder eine vorgebbare untere Abgasmassenstromgrenze nicht unterschreitet, wobei die obere Abgasmassenstromgrenze und die untere Abgasmassenstromgrenze in Abhängigkeit von einer Temperatur und/oder einer Leistungsfähigkeit wenigstens einer der Abgaskomponenten vorgebbar sind. Es wird ferner ein Betriebsverfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs mit einem einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor aufweisenden Antriebssystem beschrieben.
Aus dem Stand der Technik sind weiterhin die Druckschriften DE 10 2016 205 265 A1 , DE 10 2016 211 487 A1 und DE 10 2020 100 434 A1 bekannt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere eine besonders effektive Reduzierung von Schadstoffen in dem von dem Antriebsaggregat erzeugten Abgas bewirkt.
Dies wird mit einem Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass anhand einer Stellung eines Bedienelements des Kraftfahrzeugs ein erster Betriebsgrößensollwert und von einem Steuergerät der Antriebseinrichtung zumindest zeitweise ein zweiter Betriebsgrößensollwert vorgegeben wird, wobei zeitweise der erste Betriebsgrößensollwert und zeitweise der zweite Betriebsgrößensollwert als Betriebsgrößensollwert verwendet wird, wobei bei Verwendung des ersten Betriebsgrößensollwerts als Betriebsgrößensollwert der Betriebsgrößenistwert unbegrenzt auf den Betriebsgrößensollwert eingestellt und bei Verwendung des zweiten Betriebsgrößensollwerts als Betriebsgrößensollwert bei einem Überschreiten des Abgasmassenstromschwellenwerts durch den für den Betriebsgrößensollwert erwarteten Abgasmassenstrom der Betriebsgrößenistwert begrenzt wird, die Antriebseinrichtung über ein antriebstechnisch an das Antriebsaggregat angeschlossenes Gangwechselgetriebe zum Einstellen eines aus mehreren Fahrgängen ausgewählten Fahrgangs verfügt, wobei als Steuergerät ein Getriebesteuergerät des Gangwechselgetriebes verwendet wird und das Steuergerät den zweiten Betriebsgrößensollwert bei einem Wechsel des Fahrgangs mittels des Gangwechselgetriebes vorgibt.
Grundsätzlich ist vorgesehen, dass anhand wenigstens einer Zustandsgröße der Antriebseinrichtung ein Abgasmassenstromschwellenwert ermittelt wird, der den höchsten mit einer bestimmten Konvertierungsrate durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung behandelbaren Abgasmassenstrom beschreibt, und bei einem Überschreiten des Abgasmassenstromschwellenwerts durch einen für den Betriebsgrößensollwert erwarteten Abgasmassenstrom der Betriebsgrößenistwert begrenzt wird, insbesondere während des Anpassens des Betriebsgrößenistwert in Richtung des Betriebsgrößensollwerts.
Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Antriebseinrichtung dient dem Antreiben des Kraftfahrzeugs, insoweit also einem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments weist die Antriebseinrichtung das Antriebsaggregat auf. Dem Antriebsaggregat wird während eines Betriebs der Antriebseinrichtung zumindest zeitweise Kraftstoff und Frischgas zugeführt, wobei das Frischgas zumindest zeitweise Frischluft enthält. Zusätzlich kann das Frischgas Abgas aufweisen, sofern eine Abgasrückführung realisiert ist, bei welcher das von dem Antriebsaggregat erzeugte Abgas zumindest teilweise wieder in das Antriebsaggregat zurückgeführt wird, nämlich als Bestandteil des Frischgases.
Während des Betriebs des Antriebsaggregats fällt Abgas an, welches in Richtung einer Außenumgebung der Antriebseinrichtung beziehungsweise des Kraftfahrzeugs abgeführt wird. Da in dem von dem Antriebsaggregat erzeugten Abgas Schadstoffe enthalten sind, wird das Abgas vor dem Entlassen in die Außenumgebung zunächst der Abgasnachbehandlungseinrichtung zugeführt. In der Abgasnachbehandlungseinrichtung werden die Schadstoffe zumindest teilweise in ungefährlichere Produkte umgesetzt. Erst nach dem Durchlaufen der Abgasnachbehandlungseinrichtung wird das Abgas in die Außenumgebung abgeführt.
Die Abgasnachbehandlungseinrichtung liegt beispielsweise als Fahrzeugkatalysator vor, insbesondere als Drei-Wege-Katalysator, Oxidationskatalysator, NOx-Speicherkatalysator oder als SCR-Katalysator. Sie kann jedoch auch als Partikelfilter, insbesondere als Otto-Partikelfilter oder als Diesel-Partikelfilter ausgestaltet sein. Eine Umwandlungsrate und damit die Konvertierungsleistung der Abgasnachbehandlungseinrichtung, mit welcher die Schadstoffe in die ungefährlicheren Produkte umgesetzt werden, hängen insbesondere von einer Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung und/oder von einer Sauerstoffbeladung der Abgasnachbehandlungseinrichtung ab.
Üblicherweise weist die Umwandlungsrate beziehungsweise Konvertierungsleistung bei einer bestimmten Temperatur, auch als Betriebstemperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung bezeichnet, und/oder einer bestimmten Sauerstoffbeladung, auch als Sollsauerstoffbeladung bezeichnet, ein Optimum auf. Diese Konvertierungsleistung kann auch als Sollkonvertierungsleistung bezeichnet werden. Bei einer Temperatur, welche kleiner ist als die Betriebstemperatur, liegt eine geringere Umwandlungsrate vor, welche mit in Richtung der Betriebstemperatur steigender Temperatur ansteigt. Entsprechendes gilt für eine von der Sollsauerstoffbeladung abweichenden Sauerstoffbeladung.
Während des Betriebs der Antriebseinrichtung wird der Betriebsgrößenistwert des Antriebsaggregats in Richtung des vorgegebenen Betriebsgrößensollwerts angepasst. Der Betriebsgrößenistwert ist hierbei ein Istwert wenigstens einer Betriebsgröße, der Betriebsgrößensollwert ein Sollwert derselben wenigstens einen Betriebsgröße. Unter der Betriebsgröße ist bevorzugt ein Drehmoment, also ein von dem Antriebsaggregat bereitzustellendes oder bereitgestelltes Drehmoment, und/oder eine Drehzahl des Antriebsaggregats zu verstehen. Der Betriebsgrößensollwert beschreibt insoweit einen Vorgabewert für das Drehmoment und/oder die Drehzahl des Antriebsaggregats, der Betriebsgrößenistwert das momentan von dem Antriebsaggregat erzeugte Drehmoment und/oder die momentane Drehzahl des Antriebsaggregats.
Der Betriebsgrößensollwert wird beispielsweise von einem Steuergerät der Antriebseinrichtung vorgegeben und an dem Antriebsaggregat eingestellt, insbesondere an einem Steuergerät des Antriebsaggregats, welches auch als Motorsteuergerät bezeichnet werden kann. Weicht der Betriebsgrößenistwert von dem Betriebsgrößensollwert ab, so wird er in Richtung des Betriebsgrößensollwerts angepasst. Beispielsweise wird der Betriebsgrößenistwert auf den Betriebsgrößensollwert eingestellt, insbesondere auf den Betriebsgrößensollwert gesteuert und/oder geregelt. In jedem Fall erfolgt das Anpassen des Betriebsgrößenistwerts derart, dass eine Differenz zwischen dem Betriebsgrößensollwert und der Betriebsgrößenistwert zumindest zeitweise kleiner wird.
Zur Reduzierung eines Kraftstoffverbrauchs kann es vorgesehen sein, das Antriebsaggregat beziehungsweise die Antriebseinrichtung zumindest zeitweise in einem Schubbetrieb zu betreiben. In dem Schubbetrieb ist das Antriebsaggregat mit wenigstens einer Radachse des Kraftfahrzeugs antriebstechnisch gekoppelt, es wird ihm jedoch kein Kraftstoff zugeführt. Bei einer von null verschiedenen Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs schleppt insoweit die Radachse das Antriebsaggregat mit. Hierdurch wird von dem Antriebsaggregat Frischgas, insbesondere Frischluft, in Richtung der Abgasnachbehandlungseinrichtung beziehungsweise durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung hindurch gefördert. Dies kann zu einer Veränderung der Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung führen, sodass diese unter Umständen unter die Betriebstemperatur absinkt. Beispielsweise verringert sich also die Temperatur aufgrund des Frischgases. Es kann sich jedoch auch eine Erhöhung der Temperatur aufgrund von mit dem Frischgas reagierendem Kraftstoff ergeben. Zusätzlich oder alternativ kann sich eine zusätzlich Beladung der Abgasnachbehandlungseinrichtung mit Sauerstoff ergeben, sodass die Sauerstoffbeladung der Abgasnachbehandlungseinrichtung von der Sollsauerstoffbeladung abweicht.
Die Sollkonvertierungsleistung ist üblicherweise derart gewählt, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung innerhalb eines bei einem bestimmungsgemäßen Betreiben der Antriebseinrichtung auftretenden Wertebereich des Betriebsgrößenistwerts stets eine hinreichende Umwandlung der in dem Abgas enthaltenen Schadstoffe erzielt. Ist jedoch die Konvertierungsleistung gegenüber der Sollkonvertierungsleistung reduziert, beispielsweise aufgrund einer zu geringen Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung und/oder einer von der Sollsauerstoffbeladung abweichenden Sauerstoffbeladung der Abgasnachbehandlungseinrichtung, so kann es bei einer Veränderung des Betriebsgrößensollwerts und einer auf diese folgenden Anpassung des Betriebsgrößenistwerts in Richtung des Betriebsgrößensollwerts dazu kommen, dass die Konvertierungsleistung der Abgasnachbehandlungseinrichtung unzureichend ist, um die Schadstoffe mit der gewünschten Umwandlungsrate umzuwandeln.
Aus diesem Grund ist es nun vorgesehen, den Abgasmassenstromschwellenwert zu ermitteln, nämlich aus der wenigstens einen Zustandsgröße der Antriebseinrichtung. Der Abgasmassenstromschwellenwert beschreibt denjenigen Abgasmassenstrom, welchen die Abgasnachbehandlungseinrichtung noch mindestens mit der bestimmten Umwandlungsrate behandeln kann. Die bestimmte Umwandlungsrate beschreibt hierbei eine Untergrenze für die Umwandlungsrate, mit welcher die Abgasnachbehandlungseinrichtung die Schadstoffe in die ungefährlicheren Produkte umwandelt. Die Umwandlungsrate ist vorzugsweise derart gewählt, dass gesetzliche Bestimmungen an die Umwandlung der Schadstoffe stets eingehalten werden.
Sollen mittels der Abgasnachbehandlungseinrichtung mehrere Schadstoffe umgewandelt werden, so wird der Abgasmassenstromschwellenwert von der für diese mehreren Schadstoffe vorliegenden niedrigsten Umwandlungsrate begrenzt. Beispielsweise wird also für jeden der Schadstoffe ein separater Abgasmassenstromschwellenwert bestimmt und aus diesen mehreren Abgasmassenstromschwellenwerten anschließend der kleinste Abgasmassenstromschwellenwert ausgewählt und nachfolgend als der Abgasmassenstromschwellenwert herangezogen.
Der Abgasmassenstromschwellenwert wird auf Grundlage der wenigstens einen Zustandsgröße der Antriebseinrichtung ermittelt. Grundsätzlich kann eine beliebige Zustandsgröße herangezogen werden, insbesondere die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung und/oder die Sauerstoffbeladung der Abgasnachbehandlungseinrichtung. Diese Größen haben maßgeblichen Einfluss auf die Umwandlungsrate und entsprechend auf den Abgasmassenstromschwellenwert.
Zusätzlich zu dem Abgasmassenstromschwellenwert wird derjenige Abgasmassenstrom ermittelt, welcher für ein Betreiben des Antriebsaggregats mit einem dem Betriebsgrößensollwert entsprechenden Betriebsgrößenistwert erwartet wird. Der Abgasmassenstrom wird beispielsweise mithilfe eines mathematischen Modells, einer Tabelle und/oder eine Kennfelds ermittelt. Das Ermitteln des erwarteten Abgasmassenstroms erfolgt insoweit vorzugsweise prädiktiv, bevor der Betriebsgrößenistwert in Richtung des Betriebsgrößensollwerts angepasst wird oder zumindest bevor der Betriebsgrößenistwert den Betriebsgrößensollwert erreicht.
Überschreitet der erwartete Abgasmassenstrom den Abgasmassenstromschwellenwert, so erfolgt das Begrenzen des Betriebsgrößenistwerts. Hierunter ist insbesondere ein absolutes Begrenzen zu verstehen. Hierbei wird der Betriebsgrößenistwert auf einen Wert begrenzt, bei welchem der Abgasmassenstrom dem Abgasmassenstromschwellenwert entspricht oder höchstens entspricht. Der Betriebsgrößenistwert wird also lediglich in Richtung des Betriebsgrößensollwerts angepasst, solange der für den Betriebsgrößenistwert tatsächlich auftretende Abgasmassenstrom kleiner ist als der Abgasmassenstromsollwert. Anders ausgedrückt wird der Betriebsgrößenistwert auf einen Wert begrenzt, für welchen der erwartete Abgasmassenstrom beziehungsweise der tatsächliche Abgasmassenstrom höchstens dem Abgasmassenstromschwellenwert entspricht.
Zusätzlich oder alternativ erfolgt bei dem Überschreiten des Abgasmassenstromschwellenwerts durch den erwarteten Abgasmassenstrom ein graduelles Begrenzen des Betriebsgrößenistwerts. Das bedeutet, dass die Geschwindigkeit, mit welcher der Betriebsgrößenistwert in Richtung des Betriebsgrößensollwerts angepasst wird, begrenzt wird. Insbesondere erfolgt das graduelle Begrenzen derart, dass ein Gradient des Betriebsgrößenistwerts über der Zeit auf einen Gradientenschwellenwert begrenzt ist, wobei der Gradientenschwellenwert derart gewählt wird, dass er kleiner ist als ein normalerweise während des Anpassens des Betriebsgrößenistwerts in Richtung des vorgegebenen Betriebsgrößensollwerts verwendeter Gradient ist.
Die beschriebene Vorgehensweise ermöglicht auf einfache Art und Weise eine deutliche Reduzierung der von der Antriebseinrichtung zusammen mit dem Abgas emittierten Schadstoffe, da der Betrieb des Antriebsaggregats stets an den momentanen Zustand der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeglichen wird. So erfolgt das Begrenzen des Betriebsgrößenistwerts lediglich dann, wenn der für den Betriebsgrößensollwert erwartete Abgasmassenstrom größer ist als der Abgasmassenstromschwellenwert. Entsprechend werden unnötige Eingriffe in das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs vermieden.
Die Erfindung sieht vor, dass anhand einer Stellung eines Bedienelements des Kraftfahrzeugs ein erster Betriebsgrößensollwert und von einem Steuergerät der Antriebseinrichtung zumindest zeitweise ein zweiter Betriebsgrößensollwert vorgegeben wird, wobei zeitweise der erste Betriebsgrößensollwert und zeitweise der zweite Betriebsgrößensollwert als Betriebsgrößensollwert verwendet wird, wobei bei Verwendung des ersten Betriebsgrößensollwerts als Betriebsgrößensollwert der Betriebsgrößenistwert unbegrenzt auf den Betriebsgrößensollwert eingestellt und bei Verwendung des zweiten Betriebsgrößensollwerts als Betriebsgrößensollwert bei einem Überschreiten des Abgasmassenstromschwellenwerts durch den für den Betriebsgrößensollwert erwarteten Abgasmassenstrom der Betriebsgrößenistwert begrenzt wird.
Zusammenfassend liegen also unterschiedliche Betriebsgrößensollwerte, nämlich der erste Betriebsgrößensollwert und der zweite Betriebsgrößensollwert vor. Der erste Betriebsgrößensollwert wird anhand der Stellung des Bedienelements des Kraftfahrzeugs ermittelt. Er wird insbesondere durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs vorgegeben, nämlich über das Bedienelement. Das Bedienelement ist zum Beispiel ein Gaspedal oder ähnliches. Der zweite Betriebsgrößensollwert wird hingegen von dem Steuergerät der Antriebseinrichtung ermittelt.
Das Steuergerät ist beispielsweise eine Fahrerassistenzeinrichtung, welche bevorzugt für eine automatische Längsführung und/oder Querführung des Kraftfahrzeugs vorgesehen und ausgestaltet ist. Beispielsweise wird der zweite Betriebsgrößensollwert lediglich dann von dem Steuergerät vorgegeben, sofern der erste Betriebsgrößensollwert einem Ausgangswert entspricht, welcher beispielsweise für eine Ausgangsstellung beziehungsweise Ruhestellung des Bedienelements vorliegt, in welcher es von dem Fahrer nicht betätigt wird. Anders ausgedrückt wird der zweite Betriebsgrößensollwert nur dann von dem Steuergerät vorgegeben, falls der Fahrer des Kraftfahrzeugs keine eigene Vorgabe macht.
Während des Betriebs der Antriebseinrichtung wird zeitweise der erste Betriebsgrößensollwert und zeitweise der zweite Betriebsgrößensollwert als Betriebsgrößensollwert herangezogen. Jeder der beiden Betriebsgrößensollwerte der findet also zumindest zeitweise Berücksichtigung. Beispielsweise wird der erste Betriebsgrößensollwert als Betriebsgrößensollwert verwendet, sofern er von dem Ausgangswert abweicht. Insbesondere wird er unter dieser Bedingung stets verwendet. Das bedeutet umgekehrt, dass der zweite Betriebsgrößensollwert bevorzugt lediglich dann als Betriebsgrößensollwert verwendet wird, sofern der erste Betriebsgrößensollwert es einem Ausgangswert entspricht beziehungsweise der Fahrer keine eigene Vorgabe macht. Der erste Betriebsgrößensollwert geht dem zweiten Betriebsgrößensollwert insoweit stets vor.
Die Vorgehensweise für das Anpassen des Betriebsgrößenistwerts in Richtung des vorgegebenen Betriebsgrößensollwerts unterscheidet sich danach, ob der erste Betriebsgrößensollwert oder der zweite Betriebsgrößensollwert als vorgegebener Betriebsgrößensollwert herangezogen wird. Ist der erste Betriebsgrößensollwert der vorgegebene Betriebsgrößensollwert, so erfolgt das Anpassen des Betriebsgrößenistwerts in Richtung des Betriebsgrößensollwerts beziehungsweise auf den Betriebsgrößensollwert unbegrenzt, also ohne Berücksichtigung des Abgasmassenstromschwellenwerts. Bevorzugt wird hierbei der Betriebsgrößenistwert innerhalb einer bestimmten Zeitspanne auf den Betriebsgrößensollwert eingestellt, sodass er ihm nachfolgend entspricht. Vorzugsweise erfolgt das Anpassen des Betriebsgrößenistwert mit einem ersten zeitlichen Gradient.
Kommt hingegen der zweite Betriebsgrößensollwert als vorgegebener Betriebsgrößensollwert zur Anwendung, so erfolgt das beschriebene Begrenzen des Betriebsgrößenistwerts unter Berücksichtigung des Abgasmassenstromschwellenwerts. Im Falle des graduellen Begrenzens erfolgt beispielsweise das Anpassen des Betriebsgrößenistwerts mit einem zweiten zeitlichen Gradient, der kleiner ist als der erste zeitliche Gradient. Insoweit wird die Geschwindigkeit, mit welcher das Anpassen erfolgt verringert, nämlich im Vergleich zu dem Fall, in welchem der erste Betriebsgrößensollwert als vorgegebener Betriebsgrößensollwert verwendet wird.
Diese Vorgehensweise stellt sicher, dass Bedienmaßnahmen des Fahrers des Kraftfahrzeugs stets umgesetzt werden, unabhängig davon, ob eine hinreichende Konvertierungsleistung der Abgasnachbehandlungseinrichtung vorliegt. Hierdurch wird dem Fahrer beispielsweise die Möglichkeit gegeben, angemessen auf Notfallsituationen zu reagieren. Wird der Betriebsgrößensollwert hingegen von dem Steuergerät der Antriebseinrichtung vorgegeben, so wird das Begrenzen durchgeführt, um stets einen möglichst geringen Schadstoffgehalt des Abgases sicherzustellen.
Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug beschreibt, die über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat sowie eine Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Nachbehandlung des Abgases verfügt, wobei ein Betriebsgrö-ßenistwert des Antriebsaggregats in Richtung eines vorgegebenen Betriebsgrößensollwerts angepasst wird. Dabei ist vorgesehen, dass anhand wenigstens einer Zustandsgröße der Antriebseinrichtung ein Abgasmassenstromschwellenwert ermittelt wird, der den höchsten mit einer bestimmten Umwandlungsrate durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung behandelbaren Abgasmassenstrom beschreibt, und dass anhand einer Stellung eines Bedienelements des Kraftfahrzeugs ein erster Betriebsgrößensollwert und von einem Steuergerät der Antriebseinrichtung zumindest zeitweise ein zweiter Betriebsgrößensollwert vorgegeben wird, wobei zeitweise der erste Betriebsgrößensollwert und zeitweise der zweite Betriebsgrößensollwert als Betriebsgrößensollwert verwendet wird, wobei bei Verwendung des ersten Betriebsgrößensollwerts als Betriebsgrößensollwert der Betriebsgrößenistwert unmittelbar auf den Betriebsgrößensollwert eingestellt und bei Verwendung des zweiten Betriebsgrößensollwerts als Betriebsgrößensollwert bei einem Überschreiten des Abgasmassenstromschwellenwerts durch einen für den zweiten Betriebsgrößensollwert erwarteten Abgasmassenstrom der Betriebsgrößenistwert begrenzt wird.
Soll lediglich ein absolutes Begrenzen vorgenommen werden, so kann auch ein Begrenzen des Betriebsgrößensollwerts anstelle des Begrenzens des Betriebsgrößenistwerts vorgenommen werden. Hieraus ergibt sich ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat sowie eine Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Nachbehandlung des Abgases verfügt. Dabei ist vorgesehen, dass anhand wenigstens einer Zustandsgröße der Antriebseinrichtung ein Abgasmassenstromschwellenwert ermittelt wird, der den höchsten mit einer bestimmten Umwandlungsrate durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung behandelbaren Abgasmassenstrom beschreibt, wobei anhand einer Stellung des Bedienelements des Kraftfahrzeugs ein erster Betriebsgrößensollwert für das Antriebsaggregat und von einem Steuergerät der Antriebseinrichtung zumindest zeitweise wenigstens ein zweiter Betriebsgrößensollwert vorgegeben und der zweite Betriebsgrößensollwert auf einen Wert begrenzt wird, für den ein bei einem Betrieb des Antriebsaggregats vorliegender Abgasmassenstrom höchstens dem Abgasmassenstromschwellenwert entspricht, und wobei zeitweise der erste Betriebsgrößensollwert und zeitweise der zweite Betriebsgrößensollwert an dem Antriebsaggregat eingestellt wird.
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert, wobei diese unabhängig von der konkreten Ausprägung des Verfahrens herangezogen werden können.
Die Erfindung sieht vor, dass die Antriebseinrichtung über ein antriebstechnisch an das Antriebsaggregat angeschlossenes Gangwechselgetriebe zum Einstellen eines aus mehreren Fahrgängen ausgewählten Fahrgangs verfügt, wobei als Steuergerät ein Getriebesteuergerät des Gangwechselgetriebes verwendet wird und das Steuergerät den zweiten Betriebsgrößensollwert bei einem Wechsel des Fahrgangs mittels des Gangwechselgetriebes vorgibt.
Das Antriebsaggregat verfügt über eine Antriebswelle, die antriebstechnisch an das Gangwechselgetriebe angeschlossen ist, insbesondere an eine Eingangswelle des Gangwechselgetriebes. Zumindest zeitweise steht das Antriebsaggregat über die Antriebswelle in antriebstechnischer Verbindung mit dem Gangwechselgetriebe, sodass das von dem Antriebsaggregat bereitgestellte Antriebsdrehmoment auf das Gangwechselgetriebe übertragen wird. Das Gangwechselgetriebe ist wiederum antriebstechnisch an zumindest eine angetriebene Radachse des Kraftfahrzeugs angeschlossen. Genauer gesagt ist eine Ausgangswelle des Gangwechselgetriebes an die Radachse antriebstechnisch angebunden.
Mithilfe des Antriebsaggregats ist insoweit über das Gangwechselgetriebe die mindestens eine Radachse antreibbar beziehungsweise wird zumindest zeitweise angetrieben. Unter Verwendung des Gangwechselgetriebes sind hierbei unterschiedliche Übersetzungen zwischen dem Antriebsaggregat und der Radachse einstellbar. Zum Antreiben des Kraftfahrzeugs wird entsprechend aus mehreren Fahrgängen des Gangwechselgetriebes ein Fahrgang ausgewählt und der ausgewählte Fahrgang an dem Gangwechselgetriebe eingestellt. Die dem Fahrgang zugeordnete Übersetzung liegt nachfolgend zwischen dem Antriebsaggregat und der mindestens einen Radachse vor.
Das Steuergerät, welches den zweiten Betriebsgrößensollwert vorgibt, ist das Getriebesteuergerät des Gangwechselgetriebes. Im Zuge eines Wechsels des Fahrgangs soll das Antriebsaggregat zumindest zeitweise zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments derart betrieben werden, dass eine Angleichung von Drehzahlen von Wellen des Gangwechselgetriebes erfolgt, insbesondere eine Angleichung der Drehzahl der Antriebswelle des Antriebsaggregats an die Drehzahl der Eingangswelle des Gangwechselgetriebes. Hierdurch wird während des Wechselns des Fahrgangs ein hoher Fahrkomfort für den Fahrer des Kraftfahrzeugs und/oder ein rasches Durchführen des Gangwechsels sichergestellt. Entsprechend gibt das Getriebesteuergerät den zweiten Betriebsgrößensollwert derart vor, dass diese Ziele erreicht werden.
Erfolgt der Gangwechsel während des Schubbetriebs des Antriebsaggregats, so wurde das Antriebsaggregat vor dem Gangwechsel unbefeuert betrieben, sodass die Abgasnachbehandlungseinrichtung unter Umständen eine Temperatur aufweist, welche kleiner ist als die Betriebstemperatur, und/oder eine Sauerstoffbeladung, die von der Sollsauerstoffbeladung abweicht. Das von dem Antriebsaggregat erzeugte Abgas kann entsprechend nur mit einer reduzierten Effektivität von den Schadstoffen befreit werden. Um dennoch zu verhindern, dass Schadstoffe in die Außenumgebung gelangen, wird das erläuterte Begrenzen des Betriebsgrößenistwerts vorgenommen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Steuergerät ein Fahrerassistenzsteuergerät verwendet wird, das zumindest zeitweise einen wenigstens teilautonomen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs durchführt, und das Steuergerät den zweiten Betriebsgrößensollwert bei dem Durchführen des wenigstens teilautonomen Fahrbetriebs vorgibt. Das Fahrerassistenzsteuergerät ist zum teilautonomen oder vollautonomen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs vorgesehen und ausgestaltet. Das Fahrerassistenzsteuergerät übernimmt insoweit zumindest zeitweise eine Längsführung und/oder eine Querführung des Kraftfahrzeugs. Das Fahrerassistenzsteuergerät gibt hierbei den zweiten Betriebsgrößensollwert zumindest zeitweise vor, nämlich während des Durchführen des teilautonomen oder vollautonomen Fahrbetriebs.
Das Fahrerassistenzsteuergerät kann anstelle des bereits erwähnten Getriebesteuergeräts als Steuergerät herangezogen werden. Sonders bevorzugt liegen jedoch sowohl das Fahrerassistenzsteuergerät als auch das Getriebesteuergerät vor und geben jeweils einen zweiten Betriebsgrößensollwert vor. Aus diesen zweiten Betriebsgrößensollwerten wird ein zweiter Betriebsgrößensollwert ausgewählt und nachfolgend zum Betreiben des Antriebsaggregats auf die beschriebene Art und Weise verwendet. Das Auswählen erfolgt beispielsweise durch das Motorsteuergerät des Antriebsaggregats. Hierdurch wird eine besonders hohe Flexibilität erzielt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Zustandsgröße der Antriebseinrichtung wenigstens eine der folgenden Größen verwendet wird: Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung, Sauerstoffbeladung der Abgasnachbehandlungseinrichtung, Sauerstoffkapazität der Abgasnachbehandlungseinrichtung und Messwert einer Lambdasonde. Die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung ist bevorzugt die momentane Temperatur, welche beispielsweise mittels eines Temperatursensors gemessen wird. Unter der Sauerstoffbeladung ist der Füllstand eines Sauerstoffspeichers der Abgasnachbehandlungseinrichtung zu verstehen. Sie kann entweder absolut oder relativ bezogen auf die Sauerstoffkapazität der Abgasnachbehandlungseinrichtung angegeben sein. Die Sauerstoffkapazität beschreibt die Menge an Sauerstoff, welche die Abgasnachbehandlungseinrichtung maximal aufnehmen beziehungsweise zwischenspeichern kann. Die Sauerstoffkapazität stellt also einen theoretischen Maximalwert der Sauerstoffbeladung dar.
Die Lambdasonde dient dem Ermitteln eines Restsauerstoffgehalts des Abgases, entweder stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung oder - bevorzugt - stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung. Der Messwert der Lambdasonde beschreibt folglich den Restsauerstoffgehalt des Abgases und steht daher stellvertretend für den Anteil an Frischluft, welchen das Abgas aufweist und der von dem Antriebsaggregat in Richtung der Abgasnachbehandlungseinrichtung gefördert wird. Anhand des Messwerts kann insbesondere auf die Sauerstoffbeladung der Abgasnachbehandlungseinrichtung geschlossen werden.
Wenigstens eine der genannten Größen wird als Zustandsgröße herangezogen, bevorzugt jedoch mehrere der genannten Größen. Besonders bevorzugt werden alle genannten Größen zum Ermitteln des Abgasmassenstromschwellenwerts verwendet. Hierdurch wird eine besonders hohe Genauigkeit erzielt. Die Verwendung wenigstens einer der genannten Größen oder mehrerer der genannten Größen zum Ermitteln des Abgasmassenstromschwellenwerts ermöglicht eine präzise Ermittlung desselben und entsprechend ein Begrenzen des Betriebsgrößenistwerts lediglich dann, falls es tatsächlich notwendig ist. Hierdurch wird ein negativer Einfluss auf das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs zuverlässig vermieden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Ermitteln des Abgasmassenstromschwellenwerts und das Begrenzen des Betriebsgrößenistwerts nur während einer auf einen Schubbetrieb der Antriebseinrichtung folgenden Zeitspanne vorgenommen wird. Unter dem Schubbetrieb ist zu verstehen, dass das Antriebsaggregat beziehungsweise seine Antriebswelle mit der mindestens einen angetriebenen Radachse des Kraftfahrzeugs antriebstechnisch gekoppelt ist, bevorzugt starr. Bei einer von null verschiedenen Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs wird insoweit das Antriebsaggregat von der Radachse mitgeschleppt, wobei gleichzeitig eine Kraftstoffzufuhr zu dem Antriebsaggregat unterbrochen ist. Das Antriebsaggregat wird somit unbefeuert betrieben.
Der genannte Zeitraum schließt sich unmittelbar an den Schubbetrieb an. Beispielsweise beginnt der Zeitraum in einem Zeitpunkt, in welchem dem Antriebsaggregat nach dem Schubbetrieb erstmalig wieder Kraftstoff zugeführt wird, das Antriebsaggregat also befeuert betrieben wird. Da die Verringerung der Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung insbesondere während des Schubbetriebs auftritt, soll das Ermitteln des Abgasmassenstromschwellenwerts und das eventuelle Begrenzen des Betriebsgrößenistwerts nur während des Zeitraums vorgenommen werden, also nur dann, wenn es tatsächlich notwendig ist. Hierdurch wird die Effizienz der Antriebseinrichtung verbessert.
Beispielsweise endet der Zeitraum, sobald wenigstens eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist: die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung entspricht der Betriebstemperatur und die Sauerstoffbeladung der Abgasnachbehandlungseinrichtung entspricht der Sollsauerstoffbeladung. Vorzugsweise ist der Zeitraum erst dann beendet, wenn beide Bedingungen realisiert sind, also sowohl die Temperatur der Betriebstemperatur als auch die Sauerstoffbeladung der Sollsauerstoffbeladung entspricht. Dann kann in einen Normalbetrieb übergangen werden, in welchem keine Begrenzung des Betriebsgrö-ßenistwerts vorgenommen wird. Hierdurch wird wiederum eine Beeinträchtigung des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs so gering wie möglich gehalten.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Ermitteln des Abgasmassenstromschwellenwerts und das Begrenzen des Betriebsgrößenistwerts nach Ablauf der Zeitspanne beendet und frühestens zu Beginn eines auf den Schubbetrieb folgenden weiteren Schubbetriebs wieder aufgenommen wird. Nach dem Ende der Zeitspanne werden die beschriebenen Maßnahmen eingestellt und auch während des auf den Schubbetrieb folgenden Normalbetriebs, während welchem das Antriebsaggregat befeuert betrieben wird und mit der wenigstens einen angetriebenen Radachse antriebstechnisch gekoppelt ist, nicht wieder aufgenommen.
Folgt auf den Schubbetrieb beziehungsweise den Normalbetrieb erneut ein Schubbetrieb, welcher als weiterer Schubbetrieb bezeichnet wird, so können die Maßnahmen wieder eingeleitet werden, nämlich frühestens zu Beginn des weiteren Schubbetriebs, insbesondere erst ab einem Ende des weiteren Schubbetriebs. Hierdurch werden unnötige Einschränkungen des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs zuverlässig vermieden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Abgasmassenstromschwellenwert periodisch ermittelt wird und das Begrenzen des Betriebsgrößenistwerts anhand des jeweils ermittelten Abgasmassenstromschwellenwerts erfolgt. Das Ermitteln des Abgasmassenstromschwellenwerts ist also nicht nur einmalig vorgesehen, sondern erfolgt vorzugsweise auch während des Begrenzens des Betriebsgrößenistwerts. Beispielsweise wird der Abgasmassenstromschwellenwert periodisch über die gesamte erwähnte Zeitspanne durchgeführt, wobei der Betriebsgrößenistwert unter Verwendung des jeweils ermittelten Abgasmassenstromschwellenwerts begrenzt wird. Hierdurch ist ein besonders situationsgerechtes Begrenzen des Betriebsgrößenistwerts umgesetzt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Ermitteln des Abgasmassenstromschwellenwerts und das Begrenzen des Betriebsgrößenistwerts mittels eines von dem Steuergerät verschiedenen Motorsteuergeräts des Antriebsaggregats vorgenommen wird. Insgesamt ist es also vorgesehen, dass sowohl der erste Betriebsgrößensollwert als auch der zweite Betriebsgrößensollwert ermittelt und dem Motorsteuergerät zur Verfügung gestellt werden. Zumindest das Ermitteln des zweiten Betriebsgrößensollwerts erfolgt außerhalb des Motorsteuergeräts, nämlich in dem bereits erwähnten Steuergerät, beispielsweise dem Getriebesteuergerät oder dem Fahrerassistenzsteuergerät.
Liegen mehrere Steuergeräte vor, so ermittelt jedes dieser Steuergerät separat einen zweiten Betriebsgrößensollwert und übermittelt den jeweiligen zweiten Betriebsgrößensollwert an das Motorsteuergerät. In dem Motorsteuergerät erfolgt das Anpassen des Betriebsgrößenistwerts an den jeweiligen Betriebsgrößensollwert, also entweder an den ersten Betriebsgrößensollwert oder den zweiten Betriebsgrößensollwert beziehungsweise einen der zweiten Betriebsgrößensollwerte.
Das Steuergerät und das Motorsteuergerät sind beispielsweise über einen Fahrzeugbus datenübertragungstechnisch aneinander angebunden. Entsprechend wird zumindest der zweite Betriebsgrößensollwert über den Datenbus von dem Steuergerät an das Motorsteuergerät übermittelt. Das Motorsteuergerät sorgt nachfolgend für den Betrieb des Antriebsaggregats. Die beschriebene Vorgehensweise ermöglicht trotz der Verwendung verschiedener Steuergeräte ein zuverlässiges Reduzieren der in die Außenumgebung abgegebenen Schadstoffe.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der begrenzte Betriebsgrö-ßenistwert von dem Motorsteuergerät an das Steuergerät übermittelt wird. Da das Motorsteuergerät zumindest zeitweise das Antriebsaggregat nicht mit einem dem zweiten Betriebsgrößensollwert entsprechenden Betriebsgrößenistwert betreibt, übermittelt es eine Rückmeldung an das Steuergerät, mit welcher diesem der begrenzte Betriebsgrößenistwert bekannt gemacht wird. Das Übermitteln erfolgt wiederum vorzugsweise über den Fahrzeugbus. Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, aus dem Abgasmassenstromschwellenwert denjenigen Betriebsgrößensollwert zu ermitteln, für welchen der Abgasmassenstrom gleich dem Abgasmassenstromschwellenwert ist und diesen Betriebsgrößensollwert an das Steuergerät zu übermitteln. Hierdurch kann das Steuergerät Maßnahmen treffen, mittels welchen die Antriebseinrichtung auch mit dem begrenzten Betriebsgrößenistwert zuverlässig betrieben werden kann.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Antriebseinrichtung über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat sowie eine Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Nachbehandlung des Abgases verfügt, und wobei die Antriebseinrichtung dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, einen Betriebsgrößenistwert des Antriebsaggregats in Richtung eines vorgegebenen Betriebsgrößensollwerts anzupassen.
Dabei ist die Antriebseinrichtung dazu vorgesehen und ausgestaltet, anhand wenigstens einer Zustandsgröße der Antriebseinrichtung einen Abgasmassenstromschwellenwert zu ermitteln, der den höchsten mit einer bestimmten Umwandlungsrate durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung behandelbaren Abgasmassenstrom beschreibt, und bei einem Überschreiten des Abgasmassenstromschwellenwerts durch einen für den Betriebsgrößensollwert erwarteten Abgasmassenstrom den Betriebsgrößenistwert zu begrenzen.
Dabei ist vorgesehen, dass anhand einer Stellung eines Bedienelements des Kraftfahrzeugs ein erster Betriebsgrößensollwert und von einem Steuergerät der Antriebseinrichtung zumindest zeitweise ein zweiter Betriebsgrößensollwert vorgegeben wird, wobei zeitweise der erste Betriebsgrößensollwert und zeitweise der zweite Betriebsgrößensollwert als Betriebsgrößensollwert verwendet wird, wobei bei Verwendung des ersten Betriebsgrößensollwerts als Betriebsgrößensollwert der Betriebsgrößenistwert unbegrenzt auf den Betriebsgrößensollwert eingestellt und bei Verwendung des zweiten Betriebsgrößensollwerts als Betriebsgrößensollwert bei einem Überschreiten des Abgasmassenstromschwellenwerts durch den für den Betriebsgrößensollwert erwarteten Abgasmassenstrom der Betriebsgrößenistwert begrenzt wird, wobei die Antriebseinrichtung über ein antriebstechnisch an das Antriebsaggregat angeschlossenes Gangwechselgetriebe zum Einstellen eines aus mehreren Fahrgängen ausgewählten Fahrgangs verfügt, wobei als Steuergerät ein Getriebesteuergerät des Gangwechselgetriebes verwendet wird und das Steuergerät den zweiten Betriebsgrößensollwert bei einem Wechsel des Fahrgangs mittels des Gangwechselgetriebes vorgibt.
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 in der Beschreibung beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, insbesondere die in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen, sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungsformen als von der Erfindung umfasst anzusehen, die in der Beschreibung und/oder den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch aus den erläuterten Ausführungsformen hervorgehen oder aus ihnen ableitbar sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige

1 eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebsrichtung 1, die über ein Antriebsaggregat 2, welches hier in Form einer Brennkraftmaschine vorliegt, sowie einen Abgastrakt 3 verfügt. In dem 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 Abgasturbolader 9 ist. Zusätzlich zum 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.
Das Antriebsaggregat 2 weist eine Antriebswelle 14 auf. Diese ist an eine Eingangswelle eines Gangwechselgetriebes 15 antriebstechnisch angeschlossen. Auf seiner der Eingangswelle beziehungsweise der Antriebswelle 14 antriebstechnisch abgewandten Seite des Gangwechselgetriebes 15 weist dieses eine Ausgangswelle 16 auf. Die Ausgangswelle 16 ist an eine hier nicht dargestellte Radachse des Kraftfahrzeugs angeschlossen. Das Gangwechselgetriebe 15 ist zum Einstellen unterschiedliche Übersetzungen zwischen seiner Eingangswelle und der Ausgangswelle 16 vorgesehen und ausgestaltet. Entsprechend wird während des Betriebs der Antriebseinrichtung 1 ein Fahrgang aus den mehreren Fahrgängen des Gangwechselgetriebes 15 ausgewählt und an diesem eingestellt.
Während eines Betreibens der Antriebseinrichtung 1 wird ein Betriebsgrößensollwert vorgegeben und ein Betriebsgrößenistwert des Antriebsaggregats 2 in Richtung dieses vorgegebenen Betriebsgrößensollwerts angepasst, beispielsweise steuernd und/oder regelnd. Insbesondere anschließend an einen Schubbetrieb der Antriebsrichtung 1 ist es vorgesehen, anhand wenigstens einer Zustandsgröße der Antriebsrichtung 1 einen Abgasmassenstromschwellenwert zu ermitteln. Dieser beschreibt den Abgasmassenstrom, welcher höchstens mit einer bestimmten Umwandlungsrate durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 behandelt werden kann. In anderen Worten entspricht er dem Abgasmassenstrom, für welchen mithilfe der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 gerade noch die bestimmte Umwandlungsrate erzielt wird.
Überschreitet ein für den Betriebsgrößensollwert erwarteter Abgasmassenstrom diesen Abgasmassenstromschwellenwert, so erfolgt ein Begrenzen des Betriebsgrößenistwerts. Hierbei kann es grundsätzlich vorgesehen sein, den Betriebsgrößenistwert unmittelbar zu begrenzen oder aber ein Begrenzen des Betriebsgrößensollwerts vorzunehmen, in dessen Richtung der Betriebsgrö-ßenistwert nachfolgend angepasst wird. Dies erfolgt im Sinne einer Begrenzung auf einen absoluten Wert. Zusätzlich oder alternativ kann ein graduelles Begrenzen des Betriebsgrößenistwerts vorgenommen werden, sodass dieser lediglich mit einer begrenzten Geschwindigkeit in Richtung des Betriebsgrößensollwerts angepasst wird.
Die beschriebene Vorgehensweise zum Betreiben der Antriebsrichtung 1 ermöglicht ein zuverlässiges Reduzieren von Schadstoffemissionen der Antriebseinrichtung 1. Insbesondere wird ein unterstützendes Betreiben des Antriebsaggregats 1 während des Wechselns des Fahrgangs unter Verwendung des Antriebsaggregats 2 mit geringer Schadstoffemission erzielt. Dies wird erreicht, indem das Antriebsaggregat 2 auf den Betrieb mit einem Betriebsgrö-ßenistwert beschränkt wird, für welchen die Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 zumindest die bestimmte Umwandlungsrate erreicht. Schlussendlich wird somit der Schadstoffausstoß der Antriebseinrichtung 1 deutlich reduziert.
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: Antriebswelle
15: Gangwechselgetriebe
16: Ausgangswelle

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, die über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat (2) sowie eine Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) zur Nachbehandlung des Abgases verfügt, wobei ein Betriebsgrößenistwert des Antriebsaggregats (2) in Richtung eines vorgegebenen Betriebsgrößensollwerts angepasst wird, wobei anhand wenigsten einer Zustandsgröße der Antriebseinrichtung (1) ein Abgasmassenstromschwellenwert ermittelt wird, der den höchsten mit einer bestimmten Umwandlungsrate durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) behandelbaren Abgasmassenstrom beschreibt, und bei einem Überschreiten des Abgasmassenstromschwellenwerts durch einen für den Betriebsgrößensollwert erwarteten Abgasmassenstrom der Betriebsgrößenistwert begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass anhand einer Stellung eines Bedienelements des Kraftfahrzeugs ein erster Betriebsgrößensollwert und von einem Steuergerät der Antriebseinrichtung (1) zumindest zeitweise ein zweiter Betriebsgrößensollwert vorgegeben wird, wobei zeitweise der erste Betriebsgrößensollwert und zeitweise der zweite Betriebsgrößensollwert als Betriebsgrößensollwert verwendet wird, wobei bei Verwendung des ersten Betriebsgrößensollwerts als Betriebsgrößensollwert der Betriebsgrößenistwert unbegrenzt auf den Betriebsgrößensollwert angepasst und bei Verwendung des zweiten Betriebsgrößensollwerts als Betriebsgrößensollwert bei einem Überschreiten des Abgasmassenstromschwellenwerts durch den für den Betriebsgrößensollwert erwarteten Abgasmassenstrom der Betriebsgrößenistwert begrenzt wird, wobei die Antriebseinrichtung (1) über ein antriebstechnisch an das Antriebsaggregat (2) angeschlossenes Gangwechselgetriebe (15) zum Einstellen eines aus mehreren Fahrgängen ausgewählten Fahrgangs verfügt, wobei als Steuergerät ein Getriebesteuergerät des Gangwechselgetriebes verwendet wird und das Steuergerät den zweiten Betriebsgrößensollwert bei einem Wechsel des Fahrgangs mittels des Gangwechselgetriebes (15) vorgibt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Steuergerät ein Fahrerassistenzsteuergerät verwendet wird, das zumindest zeitweise einen wenigstens teilautonomen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs durchführt, und das Steuergerät den zweiten Betriebsgrößensollwert bei dem Durchführen des wenigstens teilautonomen Fahrbetriebs vorgibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Zustandsgröße der Antriebseinrichtung (1) wenigstens eine der folgenden Größen verwendet wird: Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12), Sauerstoffbeladung der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12), Sauerstoffkapazität der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) und Messwert einer Lambdasonde.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des Abgasmassenstromschwellenwerts und das Begrenzen des Betriebsgrößenistwerts nur während einer auf einen Schubbetrieb der Antriebsrichtung (1) folgenden Zeitspanne vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des Abgasmassenstromschwellenwerts und das Begrenzen des Betriebsgrößenistwerts nach Ablauf der Zeitspanne beendet und frühestens zu Beginn eines auf den Schubbetrieb folgenden weiteren Schubbetriebs wieder aufgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des Abgasmassenstromschwellenwerts und das Begrenzen des Betriebsgrößenistwerts mittels eines von dem Steuergerät verschiedenen Motorsteuergeräts des Antriebsaggregats (2) vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der begrenzte Betriebsgrößenistwert von dem Motorsteuergerät an das Steuergerät übermittelt wird.
Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebseinrichtung (1) über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat (2) sowie eine Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) zur Nachbehandlung des Abgases verfügt, und die Antriebseinrichtung dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, einen Betriebsgrößenistwert des Antriebsaggregats (2) in Richtung eines vorgegebenen Betriebsgrößensollwerts anzupassen, anhand wenigstens einer Zustandsgröße der Antriebsrichtung (1) einen Abgasmassenstromschwellenwert zu ermitteln, der den höchsten mit einer bestimmten Umwandlungsrate durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) behandelbaren Abgasmassenstrom beschreibt, und bei einem Überschreiten des Abgasmassenstromschwellenwerts durch einen für den Betriebsgrößensollwert erwarteten Abgasmassenstrom den Betriebsgrößenistwert zu begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass anhand einer Stellung eines Bedienelements des Kraftfahrzeugs ein erster Betriebsgrößensollwert und von einem Steuergerät der Antriebseinrichtung (1) zumindest zeitweise ein zweiter Betriebsgrößensollwert vorgegeben wird, wobei zeitweise der erste Betriebsgrößensollwert und zeitweise der zweite Betriebsgrößensollwert als Betriebsgrößensollwert verwendet wird, wobei bei Verwendung des ersten Betriebsgrößensollwerts als Betriebsgrößensollwert der Betriebsgrößenistwert unbegrenzt auf den Betriebsgrößensollwert angepasst und bei Verwendung des zweiten Betriebsgrößensollwerts als Betriebsgrößensollwert bei einem Überschreiten des Abgasmassenstromschwellenwerts durch den für den Betriebsgrößensollwert erwarteten Abgasmassenstrom der Betriebsgrößenistwert begrenzt wird, wobei die Antriebseinrichtung (1) über ein antriebstechnisch an das Antriebsaggregat (2) angeschlossenes Gangwechselgetriebe (15) zum Einstellen eines aus mehreren Fahrgängen ausgewählten Fahrgangs verfügt, wobei als Steuergerät ein Getriebesteuergerät des Gangwechselgetriebes verwendet wird und das Steuergerät den zweiten Betriebsgrößensollwert bei einem Wechsel des Fahrgangs mittels des Gangwechselgetriebes (15) vorgibt.