EP4374052B1 - Verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine eines kraftfahrzeugs und kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine eines kraftfahrzeugs und kraftfahrzeug

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EP4374052B1
EP4374052B1 EP22735166.5A EP22735166A EP4374052B1 EP 4374052 B1 EP4374052 B1 EP 4374052B1 EP 22735166 A EP22735166 A EP 22735166A EP 4374052 B1 EP4374052 B1 EP 4374052B1
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating an internal combustion engine of a motor vehicle, in which exhaust gas from the internal combustion engine is fed to at least one catalyst arranged in an exhaust system of the motor vehicle. Depending on the emission of at least one pollutant contained in the exhaust gas into the environment of the motor vehicle, the power available from the internal combustion engine is adjusted by means of a control device of the motor vehicle. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with an internal combustion engine.
  • the DE 10 2019 203 798 A1 Describes an emissions-based control system for an internal combustion engine. This system reduces the engine's power output to keep nitrogen oxide emissions below a certain threshold. The engine's power output is also reduced if the temperature of a catalyst located in the engine's exhaust system is outside a certain temperature range.
  • the disadvantage here is the fact that, due to the reduction in the power of the internal combustion engine, the full power of the internal combustion engine is not available to drive the motor vehicle in which the internal combustion engine is installed.
  • the performance of a motor vehicle's internal combustion engine can be limited or reduced. This applies in particular if, after a cold start of the internal combustion engine or the internal combustion engine of the vehicle or motor vehicle, the internal combustion engine is operated at full load without a catalyst arranged in an exhaust system of the motor vehicle being sufficiently heated during idling of the internal combustion engine.
  • the exhaust system and in particular the at least one catalyst arranged in the exhaust system of the motor vehicle can be heated up during this idle phase, in particular by increasing a torque reserve when the internal combustion engine is idling.
  • the emissions of the internal combustion engine can be converted relatively reliably by means of the at least one catalytic converter at high exhaust gas mass flows.
  • the catalytic converter has not yet reached its full conversion capacity, then the catalytic converter cannot fully convert the emissions of the internal combustion engine at full load and thus maximum exhaust gas mass flow. This can then lead to what is known as overrunning of the catalytic converter, i.e. a breakthrough of emissions, so that these emissions enter the environment of the vehicle in the form of unconverted pollutants.
  • a method for operating an internal combustion engine of a motor vehicle exhaust gas from the internal combustion engine is fed to at least one catalyst arranged in an exhaust system of the motor vehicle. Depending on the emission of at least one pollutant contained in the exhaust gas into the environment of the motor vehicle, a power that can be provided by the internal combustion engine is adjusted by means of a control device of the motor vehicle. In the method, a value of a volume fraction of the at least one catalyst that causes the conversion of the at least one pollutant is determined.
  • the power that can be provided by the internal combustion engine i.e., the released combustion engine power or the maximum permitted power of the internal combustion engine (2), is adjusted depending on the respective value of the volume fraction. Accordingly, when adjusting the power that can be provided or delivered by the internal combustion engine, the volume fraction of the catalyst that has already been activated is taken into account, so that this volume fraction causes the conversion of the at least one pollutant.
  • more power can be provided at an early stage than is the case with a method in which, for example, after a predetermined
  • the power limitation of the internal combustion engine is lifted after a certain period of time or only when a predetermined temperature of the catalyst is reached. Consequently, the method is particularly advantageous with regard to the very early release of an unrestricted or at least less severely restricted power of the internal combustion engine.
  • the volume fraction of the at least one catalyst that effects the conversion of the at least one pollutant can also be referred to as the active or activated volume fraction of the at least one catalyst. This is because, particularly when this volume fraction or a corresponding partial volume of a total volume of the at least one catalyst has reached a light-off temperature, a significant conversion of the at least one pollutant is achieved by means of the at least one catalyst. In other words, the activated volume fraction is sufficiently heated to achieve a specific minimum conversion rate for the at least one pollutant.
  • the corresponding, activated volume fraction of the at least one catalyst can be regarded or described as causing the conversion of the at least one pollutant, in particular if the conversion rate of the volume fraction is, for example, approximately 50 percent, so that at least approximately 50 percent of the at least one pollutant contained in the exhaust gas is converted by means of the catalyst.
  • the method is also based on the realization that a degradation or limitation of the internal combustion engine's power, which predetermines a maximum speed and maximum torque, for example, after a cold start of the internal combustion engine, is hard-coded and thus inflexible.
  • a limitation therefore does not take into account the current conversion capability of the at least one catalytic converter or a corresponding exhaust gas aftertreatment device of the motor vehicle. Consequently, with such an inflexible method, the internal combustion engine's power is fixedly capped throughout the entire acceleration of the motor vehicle with the internal combustion engine operating at full load after a cold start.
  • a fixed, inflexible specification of the power limitation of the internal combustion engine for a predetermined period of time or until a predetermined temperature of at least one catalyst is reached carries the risk that the power limitation will be too low to comply with the emission limits under all boundary conditions, which are particularly possible taking into account the emissions occurring during actual driving (RDE).
  • RDE actual driving
  • the method in which the power available from the internal combustion engine is adjusted depending on the respective size of the volume fraction, is advantageous both when the motor vehicle is designed as a motor vehicle powered exclusively by an internal combustion engine and when the motor vehicle is designed as a hybrid vehicle, in particular as a plug-in hybrid vehicle (socket hybrid vehicle).
  • the internal combustion engine is used to support an electric drive of the motor vehicle and/or to charge an electrical energy storage device of the motor vehicle.
  • a degradation or limitation of the power that can be provided or delivered by the internal combustion engine for a fixed period of time is also disadvantageous in cases where the internal combustion engine is temporarily started in a motor vehicle designed as a hybrid vehicle.
  • Such a start-up can occur, for example, when the electric drive of the hybrid vehicle requires assistance from the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine is operated with the requested load immediately after starting in order to ensure the supporting drive power
  • an increase in the load point of the internal combustion engine can be requested in the hybrid vehicle in order to charge the hybrid vehicle's electrical energy storage unit.
  • Such operating modes of the hybrid vehicle's internal combustion engine therefore lead to a comparatively high power demand immediately after the internal combustion engine is started.
  • the power to be provided by the internal combustion engine is limited for a certain, fixed period of time after the internal combustion engine has been started in order to comply with emission limits. Even with such uses of the internal combustion engine, it is therefore advantageous if the power limitation is not fixed or hard-coded, but rather if the power release of the internal combustion engine is based on the actual state of the catalytic converter. This is the case with the method described here because the power that can be provided by the internal combustion engine is adjusted depending on the respective size of the volume fraction that causes the conversion of the at least one pollutant.
  • the method thus enables reliable control of the emissions of at least one pollutant contained in the exhaust gas, specifically for all possible combinations of a cold start of the internal combustion engine or a starting of the internal combustion engine when the motor vehicle is configured as a hybrid vehicle. This also applies to varying lengths of idle time after starting the internal combustion engine and with regard to the respective load requirements placed on the internal combustion engine by a user or driver of the motor vehicle.
  • a temperature of the exhaust gas flowing through the at least one catalyst is taken into account. Based on the temperature of the exhaust gas flowing through the at least one catalyst, a temperature of the catalyst and, in particular, of the volume fraction of the catalyst that has already been activated can be easily deduced. In this way, the respective size of the volume fraction of at least one catalyst that has already started can be determined particularly easily.
  • the temperature of the at least one catalyst or of the exhaust gas flowing through the at least one catalyst can be detected by at least one temperature sensor. Additionally or alternatively, the temperature of the exhaust gas flowing through the at least one catalyst or of the catalyst can be determined based on a model of the exhaust gas temperature as a function of the respective operation of the internal combustion engine, in order to use this temperature to determine the respective size of the volume fraction.
  • a current conversion capacity of the at least one catalyst for the at least one pollutant is determined. This is based on the knowledge that the space velocity related to the already active or activated volume fraction of the catalyst plays a role in the extent to which the at least one pollutant can be converted by the catalyst. For a certain exhaust gas throughput through the at least one catalyst, the space velocity related to the size of the already activated volume fraction of the catalyst is lower, the larger the volume fraction. Therefore, the space velocity related to the already activated or active volume of the catalyst is particularly suitable for determining the conversion capacity of the catalyst for the at least one pollutant. Furthermore, this space velocity is easily obtainable in the motor vehicle, for example by using a space velocity model.
  • the current conversion capability of the at least one catalyst is compared with a target conversion capability for the at least one pollutant. This makes it possible to very easily and reliably determine which power level to be provided by the internal combustion engine should be set to achieve the desired conversion of the at least one pollutant.
  • the power that can be provided by the internal combustion engine is set to a lower power than the maximum power of the internal combustion engine if the current conversion capability is lower than the target conversion capability. This can reliably prevent the at least a catalyst is passed over, so that a desired minimum conversion for the at least one pollutant is achieved during operation of the internal combustion engine. In particular, this can ensure that the respective limit values for emissions of the at least one pollutant into the environment of the motor vehicle are reliably adhered to.
  • a total quantity of the at least one pollutant emitted into the environment of the motor vehicle during a journey is taken into account. This ensures that not only a limit value for the at least one pollutant, based approximately on one kilometer of travel by the motor vehicle, is adhered to, but also that a total budget of pollutants emitted during the journey is not exceeded. Consequently, requirements for compliance with emission limits can be met to a particularly high degree.
  • the maximum power of the internal combustion engine is set as the power that can be provided by the internal combustion engine, even though the current conversion capacity of the at least one catalyst is lower than the target conversion capacity. This preferably occurs when the total amount of the at least one pollutant emitted into the environment while the motor vehicle is traveling is lower than a limit value of the total amount.
  • raw emissions of the at least one pollutant caused by the internal combustion engine are taken into account to determine a target conversion capability of the at least one catalyst, which occur during at least one predetermined driving maneuver of the motor vehicle during a journey of the motor vehicle.
  • a target conversion capability of the at least one catalyst which occur during at least one predetermined driving maneuver of the motor vehicle during a journey of the motor vehicle.
  • the at least one predetermined driving maneuver can be a full-throttle acceleration of the motor vehicle to a maximum permissible speed while the motor vehicle is in motion. This makes it possible to ensure compliance with emission limits for the at least one pollutant, even taking such a worst-case scenario into account.
  • the motor vehicle according to the invention has an internal combustion engine and at least one catalytic converter arranged in an exhaust system of the motor vehicle, to which exhaust gas from the internal combustion engine can be fed.
  • a control device of the motor vehicle is designed to adjust a power that can be provided by the internal combustion engine as a function of an emission of at least one pollutant contained in the exhaust gas into an environment of the motor vehicle.
  • the control device is further designed to determine a size of a volume fraction of the at least one catalytic converter that causes the conversion of the at least one pollutant and to adjust the power that can be provided by the internal combustion engine as a function of the respective size of the volume fraction.
  • the motor vehicle is designed to implement the method according to the invention. Accordingly, the motor vehicle makes it possible to release a certain power output from the internal combustion engine relatively early while still reliably complying with emission limits.
  • FIG. 1 A motor vehicle 1 is shown in a highly schematic manner, which has an internal combustion engine 2. Exhaust gas from the internal combustion engine 2 is introduced into an exhaust system 3 of the motor vehicle 1, which in Fig. 1 is shown only in a highly schematic and fragmentary manner. At least one catalytic converter 4 is arranged in the exhaust system 3.
  • the conversion capability of the catalyst 4 is therefore taken into account for the power release of the internal combustion engine 2.
  • An exhaust gas temperature model and a space velocity model can be used for this purpose.
  • the exhaust gas temperature model can be used to determine how much of the catalytic volume of the catalyst 4 has already been activated at a specific time t.
  • the already activated volume of the catalyst 4 causes the conversion of at least one pollutant contained in the exhaust gas of the internal combustion engine 2.
  • Fig. 1 illustrates a situation in which at least a small volume portion 6 of the catalytic converter 4 has already been activated.
  • This activated or active volume portion 6 of the catalytic converter 4 thus causes the conversion of at least one pollutant.
  • the catalytic converter 4 can have a total volume of three liters, and the volume portion 6 that has already been activated or causes the conversion of the at least one pollutant can be one liter. Consequently, this volume portion 6 of the catalytic converter 4 leads to pollutants being converted to a significant extent.
  • the remaining volume of the catalytic converter 4 in the selected example the volume of two liters, does not yet contribute, or at least not to a significant extent, to the conversion of the at least one pollutant.
  • a maximum permissible or maximum allowable power of the internal combustion engine 2 can be determined for the respective activated catalytic volume or volume fraction 6.
  • This maximum allowable power of the internal combustion engine 2 may be delivered by the internal combustion engine 2 in order to use the activated catalytic volume, i.e., the volume fraction 6, to To convert the pollutant released by the internal combustion engine 2 to a desired extent.
  • emissions of the internal combustion engine 2 can be reliably converted, specifically for different combinations of cold starts of the internal combustion engine 2 and/or initial starts of the internal combustion engine 2.
  • Such initial starts of the internal combustion engine 2 can be provided if the motor vehicle 1 is designed as a hybrid vehicle in a manner not shown in detail here, which, in addition to the internal combustion engine 2, has at least one electric drive motor for moving the motor vehicle 1.
  • a further marking 11, which, like marking 10, is arranged on curve 9, exemplifies a situation in which the total volume of catalyst 4, for example, the entire three liters of catalyst 4, has been activated. Accordingly, the activated volume fraction 6 of catalyst 4 is equal to the total volume of catalyst 4. If the total volume of catalyst 4 is active, a correspondingly lower space velocity related to the activated or active volume results according to curve 9.
  • control device 12 (see Fig. 1 ) of the motor vehicle 1, which causes a respective power release of the internal combustion engine 2.
  • the control device 12 adjusts the power that can be provided or delivered by the internal combustion engine 2 based on emissions.
  • a conversion model 13 can be stored in the control device 12, which converts the Fig. 2 explained space velocity model with the catalytic volume of the catalyst 4 activated in each case.
  • the control device 12 takes into account a requirement for the conversion of the at least one pollutant to be performed by the catalyst 4.
  • FIG. 2 A horizontal line indicates a minimum conversion to be achieved by the catalyst 4. Accordingly, the Fig. 2 The horizontal line shown as an example indicates a target conversion capability 14 of the catalyst 4 for at least one pollutant under consideration.
  • To determine the minimum conversion 15 corresponding to this target conversion capability 14 can, for example, maps 16 which indicate the raw emissions of the internal combustion engine 2 at a certain power output of the internal combustion engine 2.
  • a proportion of unconverted cumulative emissions can be determined. From these parameters, a requirement for the minimum conversion 15 can be derived.
  • Fig. 3 The exhaust gas temperature model, which provides the size of the already activated volume of the catalyst 4, i.e., the size of the volume fraction 6, is illustrated by a function block 17.
  • the load requirement placed on the internal combustion engine 2 is preferably taken into account in this case.
  • this load requirement can be determined, for example, from a position of an accelerator pedal of the motor vehicle 1, which is actuated by the driver of the motor vehicle 1. If the motor vehicle 1 is designed as a hybrid vehicle, the input variable 18 can result from a load requirement for supporting the electric drive motor and/or from a load requirement for charging an electrical energy storage device (not shown) of the motor vehicle 1.
  • the space velocity 19 related to the size of the jumped volume fraction 6 is determined. This space velocity 19 related to the size of the volume fraction 6 is in turn entered into the conversion model 13.
  • the method can check in a further step 22 whether an emissions budget is still available for the journey with the motor vehicle 1. Accordingly, within the framework of the Fig. 3 The method explained by way of example takes into account the total quantity of at least one pollutant emitted into the environment 5 of the motor vehicle 1 during the journey of the motor vehicle 1. If an emissions budget is still available, the control device 12 can still issue the unrestricted power release 21. According to Fig. 3 Thus, despite the minimum conversion 15 not being reached, the result of the check carried out in step 22 may be that the unrestricted power release 21 is carried out.
  • the method can reach a result 23 in which the power of the internal combustion engine 2 released by the control device 12, i.e., the maximum permissible power of the internal combustion engine 2, is determined depending on the space velocity 19 and the size of the volume fraction 6. This can be the case, for example, if the check in step 22 reveals that there is no longer an emissions budget available for the journey with the motor vehicle 1.
  • control device 12 can also arrive at this result 23 if the test in step 20 shows that the current conversion capacity of the catalyst 4, i.e. the conversion of the catalyst 4 that can be achieved by means of the triggered volume fraction 6, is lower than the desired minimum conversion 15. In this method, step 22 can therefore be omitted or eliminated.
  • the activated or active volume fraction 6 can be one liter, with the total volume of the catalyst 4 being three liters.
  • the minimum conversion 15, i.e., the requirement for the conversion of at least one pollutant to comply with a limit value for that pollutant, can be 95 percent.
  • the space velocity model determines a maximum permissible space velocity, which results in the catalyst 4 not being overrun, but instead the catalyst 4 meeting the requirements for the minimum conversion 15.
  • the maximum permissible space velocity 19 determined in this way can be 100,000 h -1 .
  • the control device 12 can calculate the power that can be provided by the internal combustion engine 2, i.e., the permissible power of the internal combustion engine 2, taking into account the emissions emitted into the environment 5 of the motor vehicle 1.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei welchem Abgas der Verbrennungskraftmaschine wenigstens einem Katalysator zugeführt wird, welcher in einer Abgasanlage des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. In Abhängigkeit von einer Emission wenigstens eines in dem Abgas enthaltenen Schadstoffs in eine Umgebung des Kraftfahrzeugs wird eine von der Verbrennungskraftmaschine bereitstellbare Leistung mittels einer Steuerungseinrichtung des Kraftfahrzeugs eingestellt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine.
  • Die DE 10 2019 203 798 A1 beschreibt eine emissionsbasierte Steuerung einer Brennkraftmaschine. Hierbei wird die Leistung der Brennkraftmaschine herabgesetzt, um Stickoxidemissionen der Brennkraftmaschine unter einem Schwellenwert zu halten. Die Leistung der Brennkraftmaschine wird auch dann herabgesetzt, wenn die Temperatur eines in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine angeordneten Katalysators außerhalb eines bestimmten Temperaturfensters liegt.
  • Als nachteilig ist hierbei der Umstand anzusehen, dass aufgrund des Herabsetzens der Leistung der Brennkraftmaschine nicht die volle Leistung der Brennkraftmaschine zum Antreiben des die Brennkraftmaschine aufweisenden Kraftfahrzeugs zur Verfügung steht.
  • Des Weiteren kann aufgrund der derzeit in Europa gültigen Emissionsgesetzgebung und unter Randbedingungen, welche die im tatsächlichen Fahrbetrieb auftretenden Emissionen (RDE, Real Driving Emissions) eines Kraftfahrzeugs berücksichtigen, die Leistung einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs begrenzt beziehungsweise herabgesetzt werden. Dies gilt insbesondere, wenn nach einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs oder Kraftfahrzeugs die Brennkraftmaschine unter Volllast betrieben wird, ohne dass ein in einer Abgasanlage des Kraftfahrzeugs angeordneter Katalysator in einem Leerlaufbetrieb der Verbrennungskraftmaschine ausreichend aufgeheizt wird. Wenn demgegenüber während des Kaltstarts die Verbrennungskraftmaschine in einem ausreichenden Ausmaß im Leerlauf betrieben wird, dann kann während dieser Leerlaufphase die Abgasanlage und insbesondere der wenigstens eine in der Abgasanlage des Kraftfahrzeugs angeordnete Katalysator aufgeheizt werden, insbesondere durch eine Erhöhung einer Drehmomentreserve im Leerlauf der Verbrennungskraftmaschine.
  • Wird nach dem Aufheizen des wenigstens einen Katalysators vom Fahrer anschließend Last von der Verbrennungskraftmaschine abgerufen, so können die Emissionen der Verbrennungskraftmaschine bei hohen Abgasmassenströmen vergleichsweise zuverlässig mittels des wenigstens einen Katalysators konvertiert werden. Fehlt jedoch ein ausreichender Leerlaufanteil, so fehlt auch Zeit zum Heizen des wenigstens einen Katalysators. Wenn der Katalysator noch nicht seine volle Konvertierungsfähigkeit erreicht hat, dann kann der Katalysator bei Volllast und somit maximalem Abgasmassenstrom die Emissionen der Verbrennungskraftmaschine nicht vollständig konvertieren. Es kann dann zu einem so genannten Überfahren des Katalysators kommen, also zu einem Durchbrechen von Emissionen, so dass diese Emissionen in Form von nicht konvertierten Schadstoffen in die Umgebung des Kraftfahrzeugs gelangen.
  • Insbesondere um bei einem extremen Fahrmanöver wie etwa einem Starten der Verbrennungskraftmaschine und einem daran anschließenden Betreiben der Verbrennungskraftmaschine unter Volllast Emissionsgrenzwerte einzuhalten, kann daher vorgesehen sein, bei einer Volllastbeschleunigung des Kraftfahrzeugs nach einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine ohne zum Zwecke des Heizens des Katalysators ausreichendem Leerlaufanteil die Leistung der Verbrennungskraftmaschine zu begrenzen. Dies kann durch eine Deckelung des Drehmoments der Verbrennungskraftmaschine sowie der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine erreicht werden. Einer derartigen Strategie des Begrenzens der von der Verbrennungskraftmaschine bereitstellbaren Leistung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass derartige extreme Fahrmanöver im Rahmen der die Emissionen im tatsächlichen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs betreffenden Gesetzgebung, also der RDE-Gesetzgebung, durchaus möglich und daher zu berücksichtigen sind.
  • Eine solche Begrenzung der Leistung der Verbrennungskraftmaschine unter Berücksichtigung der Emission von Schadstoffen in die Umgebung des Kraftfahrzeugs führt jedoch zu einem Verlust an Fahrkomfort für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen und ein zur Durchführung eines solchen Verfahrens ausgebildetes Kraftfahrzeug anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs wird Abgas der Verbrennungskraftmaschine wenigstens einem Katalysator zugeführt, welcher in einer Abgasanlage des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. In Abhängigkeit von einer Emission wenigstens eines in dem Abgas enthaltenen Schadstoffs in eine Umgebung des Kraftfahrzeugs wird eine von der Verbrennungskraftmaschine bereitstellbare Leistung mittels einer Steuerungseinrichtung des Kraftfahrzeugs eingestellt. Bei dem Verfahren wird eine Größe eines ein Konvertieren des wenigstens einen Schadstoffs bewirkenden Volumenanteils des wenigstens einen Katalysators ermittelt. Die von der Verbrennungskraftmaschine bereitstellbare Leistung, also die freigegebene verbrennungsmotorische Leistung beziehungsweise die maximal erlaubte Leistung der Verbrennungskraftmaschine (2), wird abhängig von der jeweiligen Größe des Volumenanteils eingestellt. Dementsprechend wird bei dem Einstellen der von der Verbrennungskraftmaschine bereitstellbaren oder abgebbaren Leistung berücksichtigt, wie groß der Volumenanteil des Katalysators ist, welcher bereits angesprungen ist, so dass dieser Volumenanteil das Konvertieren des wenigstens einen Schadstoffs bewirkt.
  • Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bereits dann, wenn ein Volumenanteil geringer Größe dazu in der Lage ist, den wenigstens einen Schadstoff zu konvertieren, die in die Umgebung des Kraftfahrzeugs abgegebenen Emissionen verringert werden, indem das Abgas den wenigstens einen Katalysator und somit auch den bereits angesprungenen Volumenanteil durchströmt. Weil die Größe dieses Volumenanteils beim Einstellen der von der Verbrennungskraftmaschine bereitstellbaren Leistung berücksichtigt wird, kann bereits sehr frühzeitig eine vergleichsweise große Leistung der Verbrennungskraftmaschine freigegeben werden.
  • Insbesondere kann frühzeitig mehr Leistung bereitgestellt werden als dies bei einem Verfahren der Fall ist, bei welchem beispielsweise nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne oder erst bei einem Erreichen einer vorbestimmten Temperatur des Katalysators eine Leistungsbegrenzung der Verbrennungskraftmaschine aufgehoben wird. Folglich ist das Verfahren insbesondere im Hinblick auf ein sehr frühzeitiges Freigeben einer nicht begrenzten oder zumindest weniger stark begrenzten Leistung der Verbrennungskraftmaschine vorteilhaft.
  • Der Volumenanteil des wenigstens einen Katalysators, welcher das Konvertieren des wenigstens einen Schadstoffs bewirkt, kann auch als aktiver oder angesprungener Volumenanteil des wenigstens einen Katalysators bezeichnet werden. Denn insbesondere dann, wenn dieser Volumenanteil beziehungsweise ein entsprechendes Teilvolumen eines Gesamtvolumens des wenigstens einen Katalysators eine Anspringtemperatur oder Light-off-Temperatur erreicht hat, wird mittels des wenigstens einen Katalysators ein deutliches Konvertieren des wenigstens einen Schadstoffs erreicht. Mit anderen Worten ist der angesprungene Volumenanteil ausreichend aufgeheizt, um eine bestimmte Mindest-Konvertierungsrate für den wenigstens einen Schadstoff zu erreichen.
  • Der entsprechende, angesprungene Volumenanteil des wenigstens einen Katalysators kann insbesondere dann als das Konvertieren des wenigstens einen Schadstoffs bewirkend angesehen oder bezeichnet werden, wenn die Konvertierungsrate des Volumenanteils beispielsweise etwa 50 Prozent beträgt, sodass zumindest etwa 50 Prozent des in dem Abgas enthaltenen wenigstens einen Schadstoffs mittels des Katalysators konvertiert werden.
  • Dem Verfahren liegt außerdem die Erkenntnis zugrunde, dass eine Degradation oder Begrenzung der Leistung der Verbrennungskraftmaschine, welche eine maximale Drehzahl und ein maximales Drehmoment etwa nach einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine fest vorgibt, hart bedatet und somit nicht flexibel ist. Eine derartige Begrenzung berücksichtigt also nicht eine aktuelle Konvertierungsfähigkeit des wenigstens einen Katalysators oder einer entsprechenden Abgasnachbehandlungseinrichtung des Kraftfahrzeugs. Folglich ist bei einem derartigen, unflexiblen Verfahren während der gesamten Beschleunigung des Kraftfahrzeugs mit unter Volllast betriebener Verbrennungskraftmaschine nach einem Kaltstart die Leistung der Verbrennungskraftmaschine fix gedeckelt.
  • Der Nutzer insbesondere in Form des Fahrers des Kraftfahrzeugs kann bei einem solchen Verfahren daher nicht auf Leistung der Verbrennungskraftmaschine in Betriebsbereichen zurückgreifen, in welchen die Konvertierungsfähigkeit des Katalysators eigentlich das Bereitstellen einer höheren Leistung der Verbrennungskraftmaschine erlauben würde. Diese Nachteile können mittels des Verfahrens beseitigt werden, bei welchem für das Einstellen der von der Verbrennungskraftmaschine bereitstellbaren Leistung die Größe des bereits angesprungen Volumenanteils des Katalysators berücksichtigt wird.
  • Des Weiteren birgt ein festes, unflexibles Vorgeben der Leistungsbegrenzung der Verbrennungskraftmaschine für eine vorgegebene Zeitspanne oder bis zum Erreichen einer vorbestimmten Temperatur des wenigstens einen Katalysators die Gefahr in sich, dass die Leistungsbegrenzung zu gering ausfällt, um unter sämtlichen Randbedingungen die Emissionsgrenzwerte einzuhalten, welche insbesondere unter Berücksichtigung der im tatsächlichen Fahrbetrieb auftretenden Emissionen (RDE) möglich sind. Dies ist insbesondere im Hinblick auf zunehmend schärfere Grenzwerte beziehungsweise höhere Emissionsanforderungen an Verbrennungskraftmaschinen von Kraftfahrzeugen und im Hinblick auf die Randbedingungen problematisch, wie sie für derzeit diskutierte und in Zukunft möglicherweise anzuwendende, Emissionen betreffende Regelungen in der Europäischen Union einschlägig sind.
  • Das Verfahren, bei welchem die von der Verbrennungskraftmaschine bereitstellbare Leistung abhängig von der jeweiligen Größe des Volumenanteils eingestellt wird, ist sowohl dann vorteilhaft, wenn das Kraftfahrzeug als ausschließlich verbrennungsmotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug ausgebildet ist, als auch dann, wenn das Kraftfahrzeug als Hybridfahrzeug, insbesondere als Plug-in-Hybridfahrzeug (Steckdosen-Hybridfahrzeug), ausgebildet ist. Bei dem als Hybridfahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeug wird die Verbrennungskraftmaschine zum Unterstützen eines elektrischen Antriebs des Kraftfahrzeugs und/oder zum Laden eines elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeugs verwendet.
  • Eine Degradation oder Begrenzung der von der Verbrennungskraftmaschine bereitstellbaren oder abgebbaren Leistung für eine fest vorgegebene Zeitspanne ist auch in Fällen ungünstig, in welchen bei dem als Hybridfahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeug die Verbrennungskraftmaschine vorübergehend zugestartet wird. Ein derartiger Zustart kann beispielsweise dann erfolgen, wenn der elektrische Antrieb des Hybridfahrzeugs eine verbrennungsmotorische Unterstützung benötigt. Bei einem solchen Zustart kann vorgesehen sein, dass die Verbrennungskraftmaschine unmittelbar nach dem Starten mit der angeforderten Last betrieben wird, um die unterstützende Antriebsleistung bereitzustellen. Des Weiteren kann bei dem Hybridfahrzeug eine Anhebung des Lastpunkts der Verbrennungskraftmaschine angefordert werden, um den elektrischen Energiespeicher des Hybridfahrzeugs zu laden. Derartige Betriebsweisen der Verbrennungskraftmaschine des Hybridfahrzeugs führen demnach zu einem vergleichsweise hohen Leistungsabruf unmittelbar nach dem Starten der Verbrennungskraftmaschine.
  • Auch in derartigen Fällen ist es nachteilig, wenn die von der Verbrennungskraftmaschine bereitzustellende Leistung nach dem Starten der Verbrennungskraftmaschine für einen gewissen, festen Zeitraum begrenzt wird, um Emissionsgrenzwerte einzuhalten. Auch bei derartigen Verwendungen der Verbrennungskraftmaschine ist es daher vorteilhaft, wenn die Begrenzung der Leistung nicht fest vorgegeben beziehungsweise hart bedatet ist, sondern wenn sich die Leistungsfreigabe der Verbrennungskraftmaschine an dem realen Ist-Zustand des Katalysators orientiert. Dies ist bei dem vorliegend beschriebenen Verfahren der Fall, weil die von der Verbrennungskraftmaschine bereitstellbare Leistung abhängig von der jeweiligen Größe des Volumenanteils eingestellt wird, welcher das Konvertieren des wenigstens einen Schadstoffs bewirkt.
  • Das Verfahren ermöglicht somit eine zuverlässige Kontrolle der Emissionen des wenigstens einen in dem Abgas enthaltenen Schadstoffs und zwar bei allen möglichen Kombinationen eines Kaltstarts der Verbrennungskraftmaschine oder eines Zustartens der Verbrennungskraftmaschine bei Ausbildung des Kraftfahrzeugs als Hybridfahrzeug. Dies gilt auch für unterschiedlich lange Leerlaufanteile nach dem Starten der Verbrennungskraftmaschine und im Hinblick auf jeweilige Lastanforderungen an die Verbrennungskraftmaschine durch einen Nutzer oder Fahrer des Kraftfahrzeugs.
  • Es können somit sowohl recht frühzeitig vergleichsweise hohe Leistungen von der Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt und als auch Emissionsgrenzwerte gut und zuverlässig eingehalten werden.
  • Es wird zum Ermitteln der jeweiligen Größe des Volumenanteils, welcher das Konvertieren des wenigstens einen Schadstoffs bewirkt, eine Temperatur des den wenigstens einen Katalysator durchströmenden Abgases berücksichtigt. Basierend auf der Temperatur des den wenigstens einen Katalysator durchströmenden Abgases kann sehr leicht auf eine Temperatur des Katalysators und insbesondere des bereits angesprungenen Volumenanteils des Katalysators rückgeschlossen werden. Folglich lässt sich so die jeweilige Größe des bereits angesprungenen Volumenanteils des wenigstens einen Katalysators besonders einfach ermitteln.
  • Die Temperatur des wenigstens einen Katalysators oder des den wenigstens einen Katalysator durchströmenden Abgases kann mittels wenigstens eines Temperatursensors erfasst werden. Zusätzlich oder alternativ kann anhand eines Modells der Abgastemperatur in Abhängigkeit vom jeweiligen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine die Temperatur des den wenigstens einen Katalysator durchströmenden Abgases oder des Katalysators bestimmt werden, um diese Temperatur zum Ermitteln der jeweiligen Größe des Volumenanteils zu nutzen.
  • Es wird basierend auf einer auf die jeweilige Größe des Volumenanteils bezogenen Raumgeschwindigkeit des durch den wenigstens einen Katalysator strömenden Abgases eine aktuelle Konvertierungsfähigkeit des wenigstens einen Katalysators für den wenigstens einen Schadstoff ermittelt. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die auf den bereits aktiven oder angesprungenen Volumenanteil des Katalysators bezogene Raumgeschwindigkeit eine Rolle dabei spielt, in welchem Ausmaß mittels des Katalysators der wenigstens eine Schadstoff konvertiert werden kann. Bei einem bestimmten Abgasdurchsatz durch den wenigstens einen Katalysator ist nämlich die auf die Größe des bereits angesprungenen Volumenanteils des Katalysators bezogene Raumgeschwindigkeit umso niedriger, je größer der Volumenanteil ist. Daher eignet sich die auf das bereits angesprungene beziehungsweise aktive Volumen des Katalysators bezogene Raumgeschwindigkeit in besonderem Maße dafür, die Konvertierungsfähigkeit des Katalysators für den wenigstens einen Schadstoff zu bestimmen. Zudem ist diese Raumgeschwindigkeit in dem Kraftfahrzeug leicht erhältlich, etwa unter Heranziehung eines Raumgeschwindigkeitsmodells.
  • Es wird die aktuelle Konvertierungsfähigkeit des wenigstens einen Katalysators mit einer Soll-Konvertierungsfähigkeit für den wenigstens einen Schadstoff verglichen. Auf diese Weise kann sehr einfach und zuverlässig bestimmt werden, welche von der Verbrennungskraftmaschine bereitzustellende Leistung eingestellt werden sollte, um eine gewünschte Konvertierung des wenigstens einen Schadstoffs zu erreichen.
  • Es wird als die von der Verbrennungskraftmaschine bereitstellbare Leistung eine geringere Leistung als die Maximalleistung der Verbrennungskraftmaschine eingestellt, wenn die aktuelle Konvertierungsfähigkeit geringer ist als die Soll-Konvertierungsfähigkeit. So kann zuverlässig verhindert werden, dass der wenigstens eine Katalysator überfahren wird, sodass vielmehr eine gewünschte Mindestkonvertierung für den wenigstens einen Schadstoff im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine erreicht wird. Insbesondere kann auf diese Weise dafür gesorgt werden, dass jeweilige Grenzwerte für Emissionen des wenigstens einen Schadstoffs in die Umgebung des Kraftfahrzeugs zuverlässig eingehalten werden.
  • Vorzugsweise wird für das Einstellen der von der Verbrennungskraftmaschine bereitstellbaren Leistung eine während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs in die Umgebung des Kraftfahrzeugs emittierte Gesamtmenge des wenigstens einen Schadstoffs berücksichtigt. Dadurch kann dafür gesorgt werden, dass nicht nur ein etwa auf einen Kilometer Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs bezogener Grenzwert für den wenigstens einen Schadstoff eingehalten wird, sondern auch ein Gesamtbudget an während der Fahrt emittierten Schadstoffen nicht überschritten wird. Folglich können Anforderungen an die Einhaltung von Emissionsgrenzwerten besonders weitgehend erfüllt werden.
  • Vorzugsweise wird als die von der Verbrennungskraftmaschine bereitstellbare Leistung die Maximalleistung der Verbrennungskraftmaschine eingestellt, obwohl die aktuelle Konvertierungsfähigkeit des wenigstens einen Katalysators geringer ist als die Soll-Konvertierungsfähigkeit. Dies erfolgt vorzugsweise dann, wenn die während der Fahrt des Kraftfahrzeugs in die Umgebung emittierte Gesamtmenge des wenigstens einen Schadstoffs geringer ist als ein Grenzwert der Gesamtmenge.
  • Auf diese Weise ist es insbesondere möglich, kurzfristig eine besonders hohe Leistung der Verbrennungskraftmaschine unter Beachtung des Grenzwerts der Gesamtmenge freizugeben. Die Berücksichtigung der während der Fahrt des Kraftfahrzeugs emittierten Gesamtmenge des wenigstens einen Schadstoffs ermöglicht es nämlich, eine kurzfristige Überschreitung eines Emissionsgrenzwerts für den wenigstens einen Schadstoff zuzulassen. So kann in bestimmten, insbesondere kritischen Situationen bestehenden Lastanforderungen an die Verbrennungskraftmaschine in vorteilhafter Weise nachgekommen werden.
  • Vorzugsweise werden zum Ermitteln einer Soll-Konvertierungsfähigkeit des wenigstens einen Katalysators von der Verbrennungskraftmaschine verursachte Rohemissionen des wenigstens einen Schadstoffs berücksichtigt, welche bei wenigstens einem vorbestimmten Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs auftreten. Indem zum Ermitteln der Soll-Konvertierungsfähigkeit das wenigstens eine Fahrmanöver betrachtet wird, können insbesondere Worst-Case-Szenarien beim Vorgeben der Soll-Konvertierungsfähigkeit oder wünschenswerten Mindestkonvertierung herangezogen werden. Dies macht das Verfahren in vorteilhafter Weise gut belastbar und zuverlässig.
  • Beispielsweise kann als das wenigstens eine vorbestimmte Fahrmanöver eine Volllastbeschleunigung des Kraftfahrzeugs auf eine während der Fahrt des Kraftfahrzeugs jeweils zulässige Höchstgeschwindigkeit herangezogen werden. Dadurch kann auch unter Berücksichtigung eines derartigen Worst-Case-Szenarios eine Einhaltung von Grenzwerten der Emission des wenigstens einen Schadstoffs erreicht werden.
  • Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn bei einer Zunahme der Größe des Volumenanteils, welcher das Konvertieren des wenigstens einen Schadstoffs bewirkt, eine zunehmend größere Leistung der Verbrennungskraftmaschine als die bereitstellbare Leistung freigegeben wird. So kann mit höherem angesprungenem katalytischen Volumen des wenigstens einen Katalysators die freigegebene Leistung der Verbrennungskraftmaschine sukzessive erhöht werden. Dies ist insbesondere im Hinblick auf ein ansprechendes Fahrerlebnis während der Fahrt des Kraftfahrzeugs vorteilhaft.
  • Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine Verbrennungskraftmaschine und wenigstens einen in einer Abgasanlage des Kraftfahrzeugs angeordneten Katalysator auf, welchem Abgas der Verbrennungskraftmaschine zuführbar ist. Eine Steuerungseinrichtung des Kraftfahrzeugs ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von einer Emission wenigstens eines in dem Abgas enthaltenen Schadstoffs in eine Umgebung des Kraftfahrzeugs eine von der Verbrennungskraftmaschine bereitstellbare Leistung einzustellen. Die Steuerungseinrichtung ist weiter dazu ausgebildet, eine Größe eines ein Konvertieren des wenigstens einen Schadstoffs bewirkenden Volumenanteils des wenigstens einen Katalysators zu ermitteln und die von der Verbrennungskraftmaschine bereitstellbare Leistung abhängig von der jeweiligen Größe des Volumenanteils einzustellen.
  • Folglich ist das Kraftfahrzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet. Dementsprechend ist es mit dem Kraftfahrzeug möglich, vergleichsweise frühzeitig eine bestimmte Leistungsabgabe der Verbrennungskraftmaschine freizugeben und dennoch Emissionsgrenzwerte zuverlässig einzuhalten.
  • Die für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug und umgekehrt.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
  • Die Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    in schematischer Darstellung ein Kraftfahrzeug, bei welchem eine Steuerungseinrichtung eine Leistungsfreigabe einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs von einem angesprungenen katalytischen Volumen eines Katalysators des Kraftfahrzeugs abhängig macht;
    Fig. 2
    eine Kurve, welche eine Abhängigkeit einer Konvertierungsrate für einen im Abgas der Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs enthaltenen Schadstoff in Abhängigkeit von der auf das aktive katalytische Volumen des Katalysators bezogenen Raumgeschwindigkeit angibt; und
    Fig. 3
    schematisch Funktionsblöcke bei einem Verfahren zur emissionsbasierten Leistungsfreigabe der Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs.
  • In Fig. 1 ist stark schematisiert ein Kraftfahrzeug 1 dargestellt, welches eine Verbrennungskraftmaschine 2 aufweist. Abgas der Verbrennungskraftmaschine 2 wird in eine Abgasanlage 3 des Kraftfahrzeugs 1 eingebracht, welche in Fig. 1 lediglich stark schematisiert und ausschnittsweise gezeigt ist. In der Abgasanlage 3 ist wenigstens ein Katalysator 4 angeordnet.
  • Nach einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine 2 liegen hohe Rohemissionen vor, und der Katalysator 4 weist zugleich eine sehr niedrige beziehungsweise keine Konvertierungsfähigkeit auf. Um in einem solchen Fall eine Emission von nicht konvertierten Schadstoffen in eine Umgebung 5 des Kraftfahrzeugs 1 zu verhindern, kann vorgesehen sein, die Leistung der Verbrennungskraftmaschine 2 zu begrenzen. Dies kann geschehen, indem ein von der Verbrennungskraftmaschine 2 abgegebenes oder bereitgestelltes Drehmoment und eine Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2 für eine vorbestimmte Zeitspanne gedeckelt oder begrenzt werden. Ein solches Verfahren ist allerdings starr und nicht flexibel.
  • Vorliegend wird daher für eine Leistungsfreigabe der Verbrennungskraftmaschine 2 eine Konvertierungsfähigkeit des Katalysators 4 berücksichtigt. Hierfür können ein Abgastemperaturmodell und ein Raumgeschwindigkeitsmodell herangezogen werden. Beispielsweise kann mit Hilfe des Abgastemperaturmodells bestimmt werden, wie viel katalytisches Volumen des Katalysators 4 zu einem bestimmten Zeitpunkt t bereits angesprungen ist. Mittels des bereits angesprungenen Volumens des Katalysators 4 wird nämlich ein Konvertieren wenigstens eines Schadstoffs bewirkt, welcher in dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine 2 enthalten ist.
  • Beispielsweise ist in Fig. 1 eine Situation veranschaulicht, in welcher zumindest ein kleiner Volumenanteil 6 des Katalysators 4 bereits angesprungen ist. Dieser angesprungene oder aktive Volumenanteil 6 des Katalysators 4 bewirkt also das Konvertieren des wenigstens einen Schadstoffs. Beispielsweise kann der Katalysator 4 ein Gesamtvolumen von drei Litern aufweisen, und der bereits angesprungene beziehungsweise das Konvertieren des wenigstens einen Schadstoffs bewirkende Volumenanteil 6 kann einen Liter betragen. Folglich führt dieser Volumenanteil 6 des Katalysators 4 dazu, dass Schadstoffe in nennenswertem Umfang konvertiert werden. Demgegenüber trägt das verbleibende Volumen des Katalysators 4, im gewählten Beispiel also das Volumen von zwei Litern, noch nicht oder zumindest noch nicht in nennenswertem Ausmaß zum Konvertieren des wenigstens einen Schadstoffs bei.
  • Unter Berücksichtigung des Raumgeschwindigkeitsmodells kann zu dem jeweils angesprungenen katalytischen Volumen oder Volumenanteil 6 eine maximal erlaubte oder maximal zulässige Leistung der Verbrennungskraftmaschine 2 bestimmt werden. Diese maximal zulässige Leistung der Verbrennungskraftmaschine 2 darf von der Verbrennungskraftmaschine 2 abgegeben werden, um mittels des angesprungenen katalytischen Volumens, also mittels des Volumenanteils 6, den wenigstens einen von der Verbrennungskraftmaschine 2 freigesetzten Schadstoff in einem gewünschten Ausmaß zu konvertieren. Auf diese Weise kann insbesondere erreicht werden, dass sukzessive eine Begrenzung des Drehmoments der Verbrennungskraftmaschine 2 und der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2 reduziert wird, und zwar abhängig von dem in dem jeweiligen Zeitpunkt t bereits angesprungenen katalytischen Volumen, also abhängig von der jeweiligen Größe des Volumenanteils 6.
  • Insbesondere, indem hierfür das Abgastemperaturmodell und das Raumgeschwindigkeitsmodell berücksichtigt werden, können Emissionen der Verbrennungskraftmaschine 2 zuverlässig konvertiert werden und zwar bei unterschiedlichen Kombinationen von Kaltstarts der Verbrennungskraftmaschine 2 und/oder Zustarts der Verbrennungskraftmaschine 2. Derartige Zustarts der Verbrennungskraftmaschine 2 können vorgesehen sein, wenn das Kraftfahrzeug 1 in vorliegend nicht näher gezeigter Art und Weise als Hybridfahrzeug ausgebildet ist, welches zusätzlich zu der Verbrennungskraftmaschine 2 wenigstens einen elektrischen Antriebsmotor zum Fortbewegen des Kraftfahrzeugs 1 aufweist.
  • Anhand von Fig. 2 soll beispielhaft ein im Betrieb des Kraftfahrzeugs 1 verwendbares Raumgeschwindigkeitsmodell veranschaulicht werden. So ist in Fig. 2 in einem Koordinatensystem auf einer Ordinate 7 eine Konvertierung eines Schadstoffs in Prozent aufgetragen und auf einer Abszisse 8 die Raumgeschwindigkeit des durch den angesprungenen Volumenanteil 6 des Katalysators 4 strömenden Abgases. Wenn ein entsprechender Abgasstrom in Kubikmeter pro Stunde [m3/h] angegeben wird und das zu einem jeweiligen Zeitpunkt t aktive Volumen des Katalysators 4 und dementsprechend der Volumenanteil 6 ebenfalls in Kubikmetern [m3], so ergibt sich als Einheit der Raumgeschwindigkeit h-1.
  • In Fig. 2 veranschaulicht eine Kurve 9 die Konvertierung wenigstens eines Schadstoffs mittels des angesprungenen Volumenanteils 6 des Katalysators 4. Demgemäß nimmt die auf das aktive Volumen beziehungsweise den angesprungenen Volumenanteil 6 bezogene Raumgeschwindigkeit ab, je größer der Volumenanteil 6 ist. Beispielsweise ist in Fig. 2 durch eine erste Markierung 10 entlang der Kurve 9 eine Situation veranschaulicht, in welcher die Größe des angesprungenen Volumenanteils 6 einen Liter beträgt. Dementsprechend liegt bei einer Größe des Volumenanteils 6 von einem Liter eine vergleichsweise hohe Raumgeschwindigkeit bezogen auf dieses aktive Volumen des Katalysators 4 vor.
  • Des Weiteren ist in Fig. 2 entlang der Kurve 9 durch eine weitere Markierung 11, welche ebenso wie die Markierung 10 auf der Kurve 9 angeordnet ist, beispielhaft eine Situation veranschaulicht, in welcher das Gesamtvolumen des Katalysators 4, beispielsweise also die gesamten drei Liter des Katalysators 4 angesprungen sind. Dementsprechend ist dann der angesprungene Volumenanteil 6 des Katalysators 4 dem Gesamtvolumen des Katalysators 4 gleich. Wenn das Gesamtvolumen des Katalysators 4 aktiv ist, so ergibt sich gemäß der Kurve 9 eine entsprechend niedrigere auf das angesprungene oder aktive Volumen bezogene Raumgeschwindigkeit.
  • Aus Fig. 2 ist weiter ersichtlich, dass eine hohe auf das aktive Volumen beziehungsweise die Größe des angesprungenen Volumenanteils 6 bezogene Raumgeschwindigkeit mit einer niedrigeren Konvertierungsrate einhergeht als dies bei einem größeren angesprungenen Volumenanteil 6 der Fall ist. So korrespondiert die durch die zweite Markierung 11 angegebene Situation mit einer deutlich höheren Konvertierung des wenigstens einen Schadstoffs.
  • Die entsprechenden Zusammenhänge werden vorliegend von einer Steuerungseinrichtung 12 (vergleiche Fig. 1) des Kraftfahrzeugs 1 genutzt, welche eine jeweilige Leistungsfreigabe der Verbrennungskraftmaschine 2 bewirkt. Die Steuerungseinrichtung 12 stellt vorliegend die von der Verbrennungskraftmaschine 2 bereitstellbare oder abgebbare Leistung emissionsbasiert ein.
  • Anhand von Fig. 3 soll eine beispielhafte Implementierung eines Verfahrens zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine 2 des Kraftfahrzeugs 1 erläutert werden. Dementsprechend kann in der Steuerungseinrichtung 12 ein Konvertierungsmodell 13 hinterlegt sein, welches das mit Bezug auf Fig. 2 erläuterte Raumgeschwindigkeitsmodell bei jeweils angesprungenem katalytischen Volumen des Katalysators 4 umfasst. Zudem wird von der Steuerungseinrichtung 12 eine Anforderung an die von dem Katalysator 4 zu leistende Konvertierung des wenigstens einen Schadstoffs berücksichtigt.
  • Beispielsweise ist in Fig. 2 durch eine horizontale Linie eine von dem Katalysator 4 zu erfüllende Mindestkonvertierung angegeben. Dementsprechend kann die in Fig. 2 beispielhaft gezeigte horizontale Linie eine Soll-Konvertierungsfähigkeit 14 des Katalysators 4 für den wenigstens einen betrachteten Schadstoff angeben. Zum Bestimmen der mit dieser Soll-Konvertierungsfähigkeit 14 korrespondierenden Mindestkonvertierung 15 (vergleiche Fig. 3) können beispielsweise Kennfelder 16 herangezogen werden, welche die Rohemissionen der Verbrennungskraftmaschine 2 bei einer bestimmten Leistungsabgabe der Verbrennungskraftmaschine 2 angeben.
  • Des Weiteren kann unter Berücksichtigung des Abgasmassenstroms und anhand des Abgastemperaturmodells ein Anteil nicht konvertierter kumulierter Emissionen ermittelt werden. Aus diesen Größen kann eine Anforderung an die Mindestkonvertierung 15 abgeleitet werden. In Fig. 3 ist das Abgastemperaturmodell, welches die Größe des bereits angesprungenen Volumens des Katalysators 4, also die Größe des Volumenanteils 6 liefert, durch einen Funktionsblock 17 veranschaulicht. Als weitere Eingangsgröße 18 wird vorliegend vorzugsweise berücksichtigt, welche Lastanforderung an die Verbrennungskraftmaschine 2 gestellt wird.
  • Wenn ausschließlich die Verbrennungskraftmaschine 2 zum Antreiben des Kraftfahrzeugs 1 vorgesehen ist, so kann diese Lastanforderung beispielsweise aus einer Stellung eines Fahrpedals des Kraftfahrzeugs 1 ermittelt werden, welches von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 betätigt wird. Wenn das Kraftfahrzeug 1 als Hybridfahrzeug ausgebildet ist, so kann sich die Eingangsgröße 18 aus einer Lastanforderung zur Unterstützung des elektrischen Antriebsmotors und/oder aus einer Lastanforderung für das Laden eines (nicht gezeigten) elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeugs 1 ergeben.
  • Basierend auf dem Volumenstrom des Abgases oder auf dem Massenstrom des Abgases in Abhängigkeit von der Eingangsgröße 18 wird gemäß Fig. 3 in einem nächsten Schritt die auf die Größe des angesprungenen Volumenanteils 6 bezogene Raumgeschwindigkeit 19 ermittelt. Diese auf die Größe des Volumenanteils 6 bezogene Raumgeschwindigkeit 19 findet wiederum Eingang in das Konvertierungsmodell 13.
  • Unter Berücksichtigung der Mindestkonvertierung 15 wird in einem weiteren Schritt 20 des in Fig. 3 schematisch veranschaulichten Verfahrens geprüft, ob eine aktuelle Konvertierungsfähigkeit des Katalysators 4, also eine mittels des angesprungenen Volumenanteils 6 des Katalysators 4 erreichbare Ist-Konvertierung, größer oder gleich der Mindestkonvertierung 15 ist. Ist dies der Fall, so kann eine uneingeschränkte Leistungsfreigabe 21 der Verbrennungskraftmaschine 2 durch die Steuerungseinrichtung 12 bewirkt werden.
  • Es kann jedoch der Fall eintreten, dass die aktuelle Konvertierungsfähigkeit des Katalysators 4, also die mittels des angesprungenen Volumenanteils 6 erreichbare Ist-Konvertierung, kleiner ist als die Mindestkonvertierung 15 und somit die Ist-Konvertierung geringer ist als die Soll-Konvertierungsfähigkeit 14 (vergleiche Fig. 2). In einem solchen Fall kann bei dem Verfahren in einem weiteren Schritt 22 geprüft werden, ob für die Fahrt mit dem Kraftfahrzeug 1 noch ein Emissionsbudget vorhanden ist. Dementsprechend kann im Rahmen des anhand von Fig. 3 beispielhaft erläuterten Verfahrens die während der Fahrt des Kraftfahrzeugs 1 in die Umgebung 5 des Kraftfahrzeugs 1 emittierte Gesamtmenge des wenigstens einen Schadstoffs berücksichtigt werden. Wenn noch ein Emissionsbudget vorhanden ist, so kann dennoch die Steuerungseinrichtung 12 die uneingeschränkte Leistungsfreigabe 21 erteilen. Gemäß Fig. 3 kann also trotz eines Unterschreitens der Mindestkonvertierung 15 ein Ergebnis der in dem Schritt 22 vorgenommenen Prüfung sein, dass die uneingeschränkte Leistungsfreigabe 21 vorgenommen wird.
  • Des Weiteren kann das Verfahren zu einem Ergebnis 23 gelangen, bei welchem die von der Steuerungseinrichtung 12 freigegebene Leistung der Verbrennungskraftmaschine 2, also die maximal erlaubte Leistung der Verbrennungskraftmaschine 2, abhängig von der Raumgeschwindigkeit 19 und der Größe des Volumenanteils 6 festgelegt wird. Dies kann etwa dann der Fall sein, wenn die Prüfung in dem Schritt 22 ergibt, dass für die Fahrt mit dem Kraftfahrzeug 1 kein Emissionsbudget mehr vorhanden ist.
  • Zu diesem Ergebnis 23 kann die Steuerungseinrichtung 12 in einer vorliegend nicht explizit gezeigten Variante des Verfahrens auch gelangen, wenn die Prüfung in dem Schritt 20 ergibt, dass die aktuelle Konvertierungsfähigkeit des Katalysators 4, also die mittels des angesprungenen Volumenanteils 6 erreichbare Konvertierung des Katalysators 4, geringer ist als die gewünschte Mindestkonvertierung 15. Bei diesem Verfahren kann demnach der Schritt 22 fehlen oder entfallen.
  • Das Verfahren soll nachfolgend nochmals anhand eines Zahlenbeispiels veranschaulicht werden. Beispielsweise kann der angesprungene oder aktive Volumenanteil 6 einen Liter betragen, wobei das Gesamtvolumen des Katalysators 4 drei Liter beträgt. Die Mindestkonvertierung 15, also die Anforderung an die Konvertierung zumindest eines Schadstoffs zur Einhaltung eines Grenzwerts dieses Schadstoffs kann 95 Prozent betragen. Das Raumgeschwindigkeitsmodell bestimmt aus dieser Mindestkonvertierung 15 von beispielsweise 95 Prozent eine maximal zulässige Raumgeschwindigkeit, welche dazu führt, dass der Katalysator 4 nicht überfahren wird, sondern stattdessen der Katalysator 4 die Anforderungen an die Mindestkonvertierung 15 erfüllt. Beispielsweise kann die auf diese Weise bestimmte maximal zulässige Raumgeschwindigkeit 19 bei 100.000 h-1 liegen.
  • Da die Raumgeschwindigkeit 19 als Quotient des Abgasmassenstroms oder des Abgasvolumenstroms bezogen auf das angesprungene katalytische Volumen des Katalysators 4 bestimmt werden kann, lässt sich auch der zulässige Abgasmassenstrom berechnen, welcher von der Verbrennungskraftmaschine 2 im Betrieb derselben freigesetzt werden darf, um die Mindestkonvertierung 15 von 95 Prozent erreichen. Dementsprechend lässt sich von der Steuerungseinrichtung 12 die von der Verbrennungskraftmaschine 2 bereitstellbare Leistung berechnen, also die unter Berücksichtigung der in die Umgebung 5 des Kraftfahrzeugs 1 abgegebenen Emissionen zulässige Leistung der Verbrennungskraftmaschine 2.
  • Je höher das angesprungene katalytische Volumen des Katalysators 4 wird, also je mehr die Größe des Volumenanteils 6 zunimmt, desto mehr kann auch die freigegebene verbrennungsmotorische Leistung, also die von der Verbrennungskraftmaschine 2 des Kraftfahrzeugs 1 bereitstellbare Leistung sukzessive erhöht werden, und zwar unter Einhaltung des Emissionsgrenzwerts für den wenigstens einen Schadstoff.
  • Insgesamt zeigen die Beispiele, wie eine verbesserte emissionsbasierte Leistungssteuerung der Verbrennungskraftmaschine 2 realisiert werden kann.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine (2) eines Kraftfahrzeugs (1), bei welchem Abgas der Verbrennungskraftmaschine (2) wenigstens einem Katalysator (4) zugeführt wird, welcher in einer Abgasanlage (3) des Kraftfahrzeugs (1) angeordnet ist, und bei welchem in Abhängigkeit von einer Emission wenigstens eines in dem Abgas enthaltenen Schadstoffs in eine Umgebung (5) des Kraftfahrzeugs (1) eine von der Verbrennungskraftmaschine (2) bereitstellbare Leistung mittels einer Steuerungseinrichtung (12) des Kraftfahrzeugs (1) eingestellt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Größe eines ein Konvertieren des wenigstens einen Schadstoffs bewirkenden Volumenanteils (6) des wenigstens einen Katalysators (4) ermittelt wird, wobei der Volumenanteil (6) ausreichend aufgeheizt ist, um eine bestimmte Mindest-Konvertierungsrate für den wenigstens einen Schadstoff zu erreichen, und die von der Verbrennungskraftmaschine (2) bereitstellbare Leistung, das heißt die maximal erlaubte Leistung der Verbrennungskraftmaschine (2), abhängig von der jeweiligen Größe des Volumenanteils (6) eingestellt wird,
    wobei zum Ermitteln der jeweiligen Größe des Volumenanteils (6), welcher das Konvertieren des wenigstens einen Schadstoffs bewirkt, eine Temperatur des den wenigstens einen Katalysator (4) durchströmenden Abgases berücksichtigt wird,
    basierend auf einer auf die jeweilige Größe des Volumenanteils (6) bezogenen Raumgeschwindigkeit (19) des durch den wenigstens einen Katalysator (4) strömenden Abgases eine aktuelle Konvertierungsfähigkeit des wenigstens einen Katalysators (4) für den wenigstens einen Schadstoff ermittelt wird,
    die aktuelle Konvertierungsfähigkeit des wenigstens einen Katalysators (4) mit einer Soll-Konvertierungsfähigkeit (14) für den wenigstens einen Schadstoff verglichen wird, und
    als die von der Verbrennungskraftmaschine (2) bereitstellbare Leistung eine geringere Leistung als die Maximalleistung der Verbrennungskraftmaschine (2) eingestellt wird, wenn die aktuelle Konvertierungsfähigkeit geringer ist als die Soll-Konvertierungsfähigkeit (14).
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    für das Einstellen der von der Verbrennungskraftmaschine (2) bereitstellbaren Leistung eine während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs (1) in die Umgebung (5) des Kraftfahrzeugs (1) emittierte Gesamtmenge des wenigstens einen Schadstoffs berücksichtigt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    als die von der Verbrennungskraftmaschine (2) bereitstellbare Leistung die Maximalleistung der Verbrennungskraftmaschine (2) eingestellt wird, obwohl die aktuelle Konvertierungsfähigkeit des wenigstens einen Katalysators (4) geringer ist als die Soll-Konvertierungsfähigkeit (14), wenn die während der Fahrt des Kraftfahrzeugs (1) in die Umgebung (5) emittierte Gesamtmenge des wenigstens einen Schadstoffs geringer ist als ein Grenzwert der Gesamtmenge.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zum Ermitteln der Soll-Konvertierungsfähigkeit (14) des wenigstens einen Katalysators (4) von der Verbrennungskraftmaschine (2) verursachte Rohemissionen des wenigstens einen Schadstoffs berücksichtigt werden, welche bei wenigstens einem vorbestimmten Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs (1) während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs (1) auftreten.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    bei einer Zunahme der Größe des Volumenanteils (6), welcher das Konvertieren des wenigstens einen Schadstoffs bewirkt, eine zunehmend größere Leistung der Verbrennungskraftmaschine (2) als die bereitstellbare Leistung freigegeben wird, also mit höherem angesprungenen katalytischen Volumen des wenigstens einen Katalysators (4) die freigegebene Leistung der Verbrennungskraftmaschine (2) sukzessive erhöht wird.
  6. Kraftfahrzeug (1) mit einer Verbrennungskraftmaschine (2) und mit wenigstens einem in einer Abgasanlage (3) des Kraftfahrzeugs (1) angeordneten Katalysator (4), welchem Abgas der Verbrennungskraftmaschine (2) zuführbar ist, und mit einer Steuerungseinrichtung (12), welche dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einer Emission wenigstens eines in dem Abgas enthaltenen Schadstoffs in eine Umgebung (5) des Kraftfahrzeugs (1) eine von der Verbrennungskraftmaschine (2) bereitstellbare Leistung einzustellen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Steuerungseinrichtung (12) dazu ausgebildet ist, eine Größe eines ein Konvertieren des wenigstens einen Schadstoffs bewirkenden Volumenanteils (6) des wenigstens einen Katalysators (4) zu ermitteln, wobei der Volumenanteil (6) ausreichend aufgeheizt ist, um eine bestimmte Mindest-Konvertierungsrate für den wenigstens einen Schadstoff zu erreichen, und die von der Verbrennungskraftmaschine (2) bereitstellbare Leistung, also die maximal erlaubte Leistung der Verbrennungskraftmaschine (2), abhängig von der jeweiligen Größe des Volumenanteils (6) einzustellen, wobei
    zum Ermitteln der jeweiligen Größe des Volumenanteils (6), welcher das Konvertieren des wenigstens einen Schadstoffs bewirkt, eine Temperatur des den wenigstens einen Katalysator (4) durchströmenden Abgases berücksichtigt wird und wobei die Steuereinrichtung (12) dazu eingerichtet ist,
    basierend auf einer auf die jeweilige Größe des Volumenanteils (6) bezogenen Raumgeschwindigkeit (19) des durch den wenigstens einen Katalysator (4) strömenden Abgases eine aktuelle Konvertierungsfähigkeit des wenigstens einen Katalysators (4) für den wenigstens einen Schadstoff zu ermitteln,
    die aktuelle Konvertierungsfähigkeit des wenigstens einen Katalysators (4) mit einer Soll-Konvertierungsfähigkeit (14) für den wenigstens einen Schadstoff zu vergleichen und
    als die von der Verbrennungskraftmaschine (2) bereitstellbare Leistung eine geringere Leistung als die Maximalleistung der Verbrennungskraftmaschine (2) einzustellen, wenn die aktuelle Konvertierungsfähigkeit geringer ist als die Soll-Konvertierungsfähigkeit (14).
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102023205666A1 (de) * 2023-06-16 2024-12-19 Audi Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie Computerprogrammprodukt
DE102024204487A1 (de) * 2024-05-15 2025-11-20 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Begrenzung der Kaltstartemissionen bei Fahrzeugen mit manuellem Schaltgetriebe

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019115658A1 (de) * 2018-11-30 2020-06-04 GM Global Technology Operations LLC Verfahren für den betrieb und die diagnose von abgas-behandlungssystemen für verbrennungsmotoren

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4393726B2 (ja) * 2001-04-09 2010-01-06 本田技研工業株式会社 内燃機関の排気還流制御装置
DE10305451A1 (de) 2002-12-31 2004-07-29 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102011103346B4 (de) * 2011-02-16 2014-06-26 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zur modellbasierten Bestimmung der Temperaturverteilung einer Abgasnachbehandlungseinheit
US8968666B2 (en) 2012-09-13 2015-03-03 GM Global Technology Operations LLC Electrically heated catalyst with waste heat recovery
US8883102B1 (en) 2014-01-14 2014-11-11 Ford Global Technologies, Llc Methods for controlling nitrous oxide emissions
US10001073B2 (en) 2016-05-25 2018-06-19 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for multiple catalyst light off events during drive cycle
DE102018112263A1 (de) 2018-05-22 2019-11-28 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors
DE102018216980A1 (de) * 2018-10-04 2020-04-09 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Regelung einer Füllung eines Speichers eines Katalysators für eine Abgaskomponente in Abhängigkeit von einer Alterung des Katalysators
DE102019205128A1 (de) 2018-10-08 2020-04-09 Vitesco Technologies GmbH Verfahren und Vorrichtung zum Temperaturmanagement eines Abgasnachbehandlungssystems eines schadstoffausstoßenden Kraftfahrzeuges
DE102019203798A1 (de) 2019-03-20 2020-09-24 Ford Global Technologies, Llc Emissions-basierte Steuerung einer Brennkraftmaschine
DE102019128234A1 (de) * 2019-10-18 2019-12-12 FEV Group GmbH Verbrennungsmotor mit einem Steuergerät zur Koordination zwischen Maßnahmen in einer Abgasanlage und einer Parametrisierung des Verbrennungsmotors
DE102021208258A1 (de) * 2021-07-29 2023-02-02 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren, Recheneinheit und Computerprogramm zur Bestimmung eines Konvertierungsvermögens eines Abgaskatalysators

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019115658A1 (de) * 2018-11-30 2020-06-04 GM Global Technology Operations LLC Verfahren für den betrieb und die diagnose von abgas-behandlungssystemen für verbrennungsmotoren

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