EP4545762A1 - Verfahren zum betreiben einer antriebseinrichtung für ein kraftfahrzeug, antriebseinrichtung für ein kraftfahrzeug sowie computerprogrammprodukt - Google Patents

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EP4545762A1
EP4545762A1 EP24207921.8A EP24207921A EP4545762A1 EP 4545762 A1 EP4545762 A1 EP 4545762A1 EP 24207921 A EP24207921 A EP 24207921A EP 4545762 A1 EP4545762 A1 EP 4545762A1
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EP
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exhaust gas
operating range
operating
range
drive unit
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Audi AG
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    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/08—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the engine

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a drive device for a motor vehicle, which has an exhaust-generating drive unit, an exhaust aftertreatment device configured as a vehicle catalyst for aftertreating the exhaust gas, and a pollutant sensor arranged downstream of the exhaust aftertreatment device that reacts to nitrogen oxide and ammonia for determining a pollutant content in the exhaust gas.
  • the pollutant content is determined from a measured value of the pollutant sensor and a sensor offset.
  • the invention further relates to a drive device for a motor vehicle and a computer program product.
  • the state of the art includes, for example, the publication US 2023/0112942 A1 This describes methods and systems for adjusting an ammonia sensor output using readings from a nitrogen oxide sensor, where the nitrogen oxide sensor has a cross-sensitivity to ammonia. For example, an ammonia sensor gain value is determined and updated while no nitrogen oxide is detected to calculate a corrected ammonia sensor output value. An ammonia sensor offset value is determined and updated while no ammonia is detected to zero the ammonia sensor when no nitrogen oxide is detected.
  • the object of the invention is to propose a method for operating a drive device for a motor vehicle, which, compared to known Method has advantages, in particular enabling an accurate determination of the condition of the vehicle catalyst.
  • the drive device serves to drive the motor vehicle, i.e. to provide a drive torque directed towards driving the motor vehicle.
  • the drive device has the drive unit.
  • the drive unit is preferably in the form of an internal combustion engine, in particular a gasoline internal combustion engine or a diesel internal combustion engine.
  • fuel and fresh gas are supplied to the drive unit at least temporarily, wherein the fresh gas at least temporarily contains fresh air.
  • the fresh gas can comprise exhaust gas, provided that exhaust gas recirculation is implemented, in which the exhaust gas generated by the drive unit is at least partially recirculated into the drive unit, namely as a component of the fresh gas.
  • the fuel and the fresh gas supplied to the drive unit form a fuel-fresh gas mixture with a specific composition, which is reacted in the drive unit.
  • exhaust gas is produced due to the chemical reaction between fuel and fresh gas, which is Towards the environment outside the drive system or motor vehicle. Since the exhaust gas generated by the drive unit contains pollutants, the exhaust gas is first fed to the exhaust gas aftertreatment system before being released into the environment. In the exhaust gas aftertreatment system, the pollutants are at least partially converted into less hazardous products. Only after passing through the exhaust gas aftertreatment system is the exhaust gas discharged into the environment outside.
  • the exhaust gas aftertreatment device is a vehicle catalytic converter, preferably a three-way catalytic converter.
  • the vehicle catalytic converter can be integrated with a particulate filter.
  • the particulate filter is provided with a catalytic coating, for example.
  • a conversion rate and thus the conversion performance of the exhaust gas aftertreatment device, with which the pollutants are converted into less hazardous products depend in particular on the composition of the exhaust gas fed to the exhaust gas aftertreatment device and/or on an oxygen load of the exhaust gas aftertreatment device, which in turn is related to the composition of the exhaust gas.
  • the conversion performance also depends on the catalyst condition parameter, which describes the condition of the vehicle catalytic converter.
  • the first combustion air ratio corresponds to a combustion air ratio in the exhaust gas upstream of the exhaust gas aftertreatment device, i.e., in terms of flow, between the drive unit and the exhaust gas aftertreatment device.
  • the second combustion air ratio is a combustion air ratio present in the exhaust gas downstream of the exhaust gas aftertreatment device.
  • the first combustion air ratio is preferably measured using a first lambda probe and the second combustion air ratio is preferably measured using a second lambda probe.
  • the first lambda probe is upstream of the Exhaust aftertreatment device and the second lambda probe arranged downstream of the exhaust aftertreatment device.
  • the two combustion air ratios i.e., the first combustion air ratio and the second combustion air ratio
  • the composition of the fuel-fresh gas mixture is adjusted based on the first combustion air ratio
  • the second combustion air ratio is used to correct the first combustion air ratio as part of a trim control.
  • the fuel-fresh gas mixture or its composition is adjusted, at least temporarily, as a function of the first combustion air ratio and the second combustion air ratio.
  • the pollutant sensor is provided, particularly in addition to the two lambda sensors, which reacts to nitrogen oxide and ammonia.
  • the pollutant sensor is a nitrogen oxide sensor that is cross-sensitive to ammonia.
  • the measured value of the nitrogen oxide sensor is therefore influenced by both the nitrogen oxide content and the ammonia content in the exhaust gas.
  • the measured value of the nitrogen oxide sensor results in a sum of the nitrogen oxide content and the ammonia content present in the exhaust gas downstream of the exhaust gas aftertreatment device.
  • Nitrogen oxide is understood here to mean, in particular, only nitrogen monoxide, only nitrogen dioxide, or - preferably - both nitrogen monoxide and nitrogen dioxide, i.e., the totality of nitrogen monoxide and nitrogen dioxide.
  • the pollutant sensor is arranged downstream of the exhaust gas aftertreatment device and thus measures the pollutant content in the exhaust gas downstream of the exhaust gas aftertreatment device.
  • the pollutant level is determined using the pollutant sensor's measured value. Additionally, the sensor offset, which is a deviation from the measured value, is taken into account. of the actual pollutant content as precisely as possible.
  • the pollutant content is equal to the sum of the measured value of the pollutant sensor and the sensor offset, or the pollutant content is the result of the measured value less the sensor offset. In any case, the pollutant content is a function of the measured value and the sensor offset.
  • the pollutant content or the respective content is a content indication or content variable and specifies the content of the respective substance, in particular the pollutant, in the exhaust gas.
  • the content indication is given, for example, as a mass fraction, amount fraction or volume fraction. However, it can also be given as a mass concentration, amount concentration or volume concentration.
  • the catalyst condition parameter is determined from the pollutant content. This parameter describes the condition of the vehicle's catalyst, particularly its conversion efficiency.
  • the catalyst condition parameter is a parameter that is only determined periodically and therefore does not need to be permanently available.
  • the catalyst condition parameter describes an age-related change in the vehicle's catalyst, i.e., a change, particularly a reduction, in conversion efficiency due to age or age-related influences. The catalyst condition parameter is therefore only determined periodically.
  • the catalyst condition parameter preferably serves as an input variable for a catalyst model, by means of which an output content of at least one exhaust gas component is determined from an input content.
  • the input content is present upstream and the output content downstream of the vehicle catalyst in the exhaust gas.
  • the catalyst model is preferably used continuously during operation of the drive unit to determine the output content from the input content.
  • the input content is understood in particular to be a content of the at least one exhaust gas component in raw emissions of the drive unit.
  • the raw emissions or the input content can be measured using a sensor or determined using a model.
  • the pollutant sensor can indicate a high pollutant content and consequently a low conversion efficiency both when a corresponding sensor offset is present and when the conversion efficiency is actually low.
  • the measured pollutant content itself does not allow any conclusions to be drawn about the background of the measured value.
  • the drive unit determines either the sensor offset or the catalyst state parameter, but not the other variable. More precisely, two operating ranges of the drive unit are defined, with the sensor offset being determined in the first operating range and the catalyst state parameter in the second operating range. In other words, in the first operating range, only the sensor offset is determined, but not the catalyst state parameter, and in the second operating range, only the catalyst state parameter is determined, but not the sensor offset. This means that the sensor offset is only determined in the first operating range and the catalyst state parameter is only determined in the second operating range.
  • the two operating ranges are different from one another. This means that at least one parameter describing them has different values in the two operating ranges. In particular, the two operating ranges do not overlap with regard to the parameter, but at most border one another or are - preferably - spaced apart from one another.
  • the first operating range is selected such that there is no or only a lower dependence of the pollutant content or the measured value on the catalyst condition parameter than in the second operating range.
  • the second operating range is selected such that selected such that the pollutant content, or the measured value therein, exhibits a stronger dependence on the catalyst condition parameter than in the first operating range.
  • first operating range and the second operating range are characterized by at least one of the following operating parameters: a first combustion air ratio in the exhaust gas present upstream of the exhaust gas aftertreatment device, a second combustion air ratio in the exhaust gas present downstream of the exhaust gas aftertreatment device, a mass flow of the exhaust gas, a mass flow gradient of the exhaust gas, and a temperature of the exhaust gas aftertreatment device.
  • a first combustion air ratio in the exhaust gas present upstream of the exhaust gas aftertreatment device a second combustion air ratio in the exhaust gas present downstream of the exhaust gas aftertreatment device
  • mass flow of the exhaust gas a mass flow gradient of the exhaust gas
  • a temperature of the exhaust gas aftertreatment device characterized by at least one of the following operating parameters: a first combustion air ratio in the exhaust gas present upstream of the exhaust gas aftertreatment device, a second combustion air ratio in the exhaust gas present downstream of the exhaust gas aftertreatment device, a mass flow of the exhaust gas, a mass flow gradient of the exhaust gas, and a temperature of the exhaust gas aftertreatment device.
  • the mass flow of the exhaust gas lies within a first mass flow range for the first operating range and a second mass flow range for the second operating range.
  • the mass flow gradient lies within a first mass flow gradient range for the first operating range and a second mass flow gradient range for the second operating range.
  • the temperature of the exhaust gas aftertreatment device lies within a first temperature range for the first operating range and a second temperature range for the second operating range.
  • the operating parameter is a first operating parameter which comprises different value ranges for the first operating range and the second operating range
  • a second operating parameter selected from the operating parameters comprises identical value ranges for the first operating range and the second operating range.
  • the first operating parameter is, for example, the mass flow of the exhaust gas
  • the second operating parameter is a various operating parameters of the aforementioned operating parameters are used. It can be provided that several second operating parameters are used, each of which lies in identical value ranges for the two operating ranges. Particularly preferably, the mass flow is used as the first operating parameter, which lies in different value ranges for the two operating ranges. For the second operating parameters, however, the operating ranges are characterized by identical value ranges. The described procedure ensures that the catalyst condition parameter is reliably determined.
  • a further development of the invention provides that the first operating range and/or the second operating range are recognized, in particular only if or precisely if the mass flow of the exhaust gas lies within a respective specific mass flow range.
  • the mass flow is the instantaneous mass flow of the exhaust gas through the exhaust gas aftertreatment device. This means that the mass flow for the first operating range lies in a mass flow range assigned to the first operating range and for the second operating range in a mass flow range assigned to the second operating range.
  • the mass flow range assigned to the first operating range can also be referred to as the first mass flow range and the mass flow range assigned to the second operating range as the second mass flow range.
  • the two mass flow ranges are preferably different from one another, in particular they do not overlap. They are therefore, for example, directly adjacent to one another or are - preferably - spaced apart from one another.
  • the first mass flow range comprises smaller values than the second mass flow range, i.e., it is below the latter.
  • the first mass flow range is smaller than the second mass flow range, for example, a circumference of the first mass flow range is at most 60%, at most 50%, or at most 40% of a circumference of the second mass flow range.
  • a distance between the mass flow ranges is preferably at least 30%, at least 20%, or at least 10%. of the circumference of the first mass flow range and/or at least 20%, at least 10% or at least 7.5% of the circumference of the second mass flow range.
  • the first mass flow range used is a range from more than 0 kg/h to a maximum of 225 kg/h, from at least 5 kg/h to a maximum of 200 kg/h, or from at least 10 kg/h to a maximum of 175 kg/h.
  • the second mass flow range is preferably a range of at least 225 kg/h, at least 250 kg/h, or at least 275 kg/h.
  • the second mass flow range can be a maximum of 700 kg/h, a maximum of 600 kg/h, or a maximum of 500 kg/h. This procedure enables the sensor offset and the catalyst condition parameter to be determined with high accuracy.
  • a further development of the invention provides that the first operating range and/or the second operating range is recognized, in particular only if or precisely if at least one of the following conditions is met: the first combustion air ratio is within a respective specific first combustion air ratio range, the second combustion air ratio is within a respective specific second combustion air ratio range, the mass flow gradient is within a respective specific gradient range and the temperature of the exhaust gas aftertreatment device is within a respective specific temperature range.
  • the use of the first combustion air ratio and/or the second combustion air ratio to characterize the operating ranges has already been mentioned.
  • the two combustion air ratio ranges i.e. the first combustion air ratio range and the second combustion air ratio range, are selected independently of each other, but may overlap. It may be provided that the combustion air ratios for the operating ranges are each considered separately.
  • the first operating range is therefore assumed to exist if the first combustion air ratio is within a range corresponding to the first operating range and/or the second combustion air ratio lies within a second combustion air ratio range assigned to the first operating range.
  • the presence of the second operating range is assumed if the first combustion air ratio lies within a first combustion air ratio range assigned to the second operating range and/or the second combustion ratio lies within a second combustion air ratio range assigned to the second operating range. It can be provided that the combustion air ratio ranges are identical for both operating ranges. Thus, the presence of both the first operating range and the second operating range is assumed if the first combustion air ratio lies within the first combustion air ratio range and/or the second combustion air ratio lies within the second combustion air ratio range and any further conditions are met.
  • a range of at least 0.95 and at most 1.05, at least 0.97 and at most 1.03, or at least 0.98 and at most 1.02 is used as the first combustion air ratio range, preferably for both operating ranges.
  • a Nernst voltage of at least 0.68 V to at most 0.75 V, of at least 0.69 V to at most 0.74 V, or of at least 0.70 V to at most 0.73 V, or the combustion air ratio corresponding to this Nernst voltage is preferably used, preferably also for both operating ranges.
  • the first time period has a length of preferably at least 1 s, at least 2 s or at least 3 s. Additionally or alternatively, the second time period has a length of at least 2 s, at least 3 s or at least 4 s.
  • the third time period can have a length of 0 s, additionally or alternatively likewise the fourth time period. However, the third time period and/or the fourth time period can also be longer than 0 s, in particular have a length of at least 1 s, at least 2 s or at least 3 s.
  • the fifth time period has, for example, a length of at least 2 s, at least 3 s or at least 4 s.
  • first combustion air ratio range and/or the second combustion air ratio range each contain a stoichiometric combustion air ratio.
  • the stoichiometric combustion air ratio is understood to be the combustion air ratio at which the fuel contained in the fuel-fresh gas mixture and the fresh gas contained therein react completely with one another.
  • at least one of the combustion air ratio ranges is symmetrical with respect to the stoichiometric combustion air ratio, with the stoichiometric combustion air ratio thus being centrally located within it. This applies in particular to the first combustion ratio range, but optionally also to the second combustion air ratio range.
  • the described procedure enables high accuracy in determining the sensor offset and the catalyst condition parameter.
  • a further development of the invention provides that a temperature range above a light-off temperature of the exhaust gas aftertreatment device is used as the temperature range, in particular for both Operating ranges.
  • the light-off temperature of the exhaust gas aftertreatment system is the temperature above which the exhaust gas aftertreatment system has a conversion efficiency of 50% for the pollutants to be converted, in particular for nitrogen oxide.
  • the temperature range is selected so that a lower limit lies above the light-off temperature.
  • the temperature range is limited downwards, i.e. towards lower temperatures, by a lower limit that is at least 50 K, at least 100 K, or at least 150 K higher than the light-off temperature.
  • the lower limit is at least 450 °C, at least 500 °C, or at least 550 °C. This approach achieves the advantages already mentioned.
  • a further development of the invention provides for a lambda sensor integrated into the pollutant sensor to be used as the second lambda sensor.
  • the pollutant sensor which measures the nitrogen oxide content and/or the ammonia content, also serves to measure the second combustion air ratio.
  • a corresponding design of the pollutant sensor or the lambda sensor is implemented. This results in a particularly compact design.
  • a further development of the invention provides that a broadband lambda probe is used as the first lambda probe and a step-type lambda probe is used as the second lambda probe.
  • the broadband lambda probe enables the detection of the residual oxygen content or the corresponding combustion air ratio over a wider measuring range than the step-type lambda probe.
  • the broadband lambda probe is preferably used to carry out the aforementioned lambda control and accordingly to adjust the composition of the fuel-fresh gas mixture with which the drive unit is operated.
  • the measurement accuracy of the step-type lambda sensor is higher than that of the broadband lambda sensor.
  • Deviations and errors of the broadband lambda sensor are preferably compensated for, at least partially, using the trim control or the step-type lambda sensor. This allows the composition of the fuel/fresh gas mixture to be adjusted with high precision.
  • the drive unit is controlled solely as a function of a default value specified by a user of the motor vehicle, for example a default value specified using a control element. In this case, there is no targeted approach to the respective operating range. Instead, the drive unit is monitored to determine whether it is operating in the first operating range or in the second operating range. If it is determined that the drive unit is operating in the first operating range, the measured value of the pollutant sensor is evaluated and the sensor offset is determined. If, on the other hand, it is determined that the drive unit is operating in the second operating range, the measured value of the pollutant sensor is recorded.
  • the catalyst condition parameter directly using the available sensor offset. However, this is preferably only provided if the last determination of the sensor offset occurred no longer than a certain period of time ago. If this period of time is exceeded, the system first waits until the drive unit is operating in the first operating range. In this case, the sensor offset is determined, and this sensor offset is immediately calculated to determine the catalyst condition parameter from the measured value recorded during operation of the drive unit in the second operating range. This achieves a high level of accuracy.
  • a further development of the invention provides that an aging parameter of the vehicle catalyst describing its oxygen storage capacity is used as the catalyst condition parameter.
  • the aging parameter describes the condition of the vehicle catalyst over time.
  • the oxygen storage capacity of the vehicle catalyst depends directly on the aging parameter or is described by it.
  • the aging parameter describes the conversion performance, in particular the maximum conversion performance achievable with the vehicle catalyst.
  • the aging parameter is used in a catalyst model that mathematically describes the vehicle catalyst.
  • the catalyst model is preferably used permanently to determine, from an input content of at least one pollutant component that is present upstream of the vehicle catalyst, an output content of at least one exhaust gas component that is present downstream of the vehicle catalyst.
  • the exhaust gas component can be nitrogen oxide, but also an exhaust gas component other than nitrogen oxide, such as carbon oxide, in particular carbon monoxide and/or carbon dioxide.
  • the catalyst model is used continuously to monitor the pollutant emissions of the drive device or the drive unit.
  • the catalyst condition parameters incorporated into the catalyst model are only adjusted or corrected periodically. This approach enables particularly precise determination of pollutant emissions and corresponding monitoring.
  • the invention further relates to a drive device for a motor vehicle, in particular for carrying out the method according to the embodiments within the scope of this description, wherein the drive device has a drive unit generating exhaust gas, an exhaust gas aftertreatment device designed as a vehicle catalytic converter for aftertreating the exhaust gas, and a pollutant sensor arranged downstream of the exhaust gas aftertreatment device, which reacts to nitrogen oxide and ammonia and is used to determine a pollutant content in the exhaust gas, wherein the pollutant content is determined from the measured value of the pollutant sensor and a sensor offset.
  • the drive device is provided and designed to determine the sensor offset only in a first operating range of the drive unit and a catalyst condition parameter only in a second operating range of the drive unit that is different from the first operating range.
  • the invention relates to a computer program product comprising instructions that cause the drive device to execute the explained method steps according to the embodiments of this description.
  • a computer program product comprising instructions that cause the drive device to execute the explained method steps according to the embodiments of this description.
  • the Figure 1 shows a schematic representation of a drive device 1, which has a drive unit 2, which here is in the form of an internal combustion engine, and an exhaust tract 3.
  • the drive unit 2 has a plurality of cylinders 4, each with a combustion chamber.
  • Each of the cylinders 4 has at least one intake valve 5 and at least one exhaust valve 6.
  • Fresh gas from a fresh gas tract 7 can be supplied to the respective cylinder 4 via each of the intake valves 5, whereas exhaust gas from the corresponding cylinder 4 can be discharged through each of the exhaust valves 6, namely in the direction of the exhaust tract 3.
  • the fresh gas is provided to the intake valves 5 by means of a compressor 8, which is part of an exhaust gas turbocharger 9.
  • the exhaust gas turbocharger 9 has a turbine 10, which is fluidly connected to the exhaust valves 6 via an exhaust line 11, which is part of the exhaust tract 3.
  • an exhaust gas aftertreatment device 12 Downstream of the turbine 10 is an exhaust gas aftertreatment device 12, which here is designed as a vehicle catalytic converter, in particular as a three-way catalytic converter.
  • the exhaust tract 3 opens into an external environment of the drive device 1, for example via a tailpipe.
  • the exhaust gas turbocharger 9 is purely optional. It can also be omitted accordingly.
  • a first lambda probe 13 Upstream of the exhaust gas aftertreatment device 12 is a first lambda probe 13 for determining a first residual oxygen content and, accordingly, a first air-combustion ratio of the exhaust gas at this location. Downstream of the exhaust gas aftertreatment device 12, a second lambda probe 14 is used to determine a second residual oxygen content and, accordingly, a second air-combustion ratio of the exhaust gas. Also downstream of the exhaust gas aftertreatment device 12 is a pollutant sensor 15, which reacts to nitrogen oxide and ammonia and serves to determine a pollutant content in the exhaust gas. The pollutant sensor 15 is shown integrated into the second lambda probe 14 by way of example.
  • the pollutant content in the exhaust gas is determined by measuring a measured value using pollutant sensor 15.
  • the measured value is subjected to a sensor offset. This results in the pollutant content.
  • the pollutant content is therefore, for example, equal to the sum of the measured value and the sensor offset. It can also be specified that the pollutant content is equal to the measured value minus the sensor offset.
  • the Figure 2 shows a diagram in which a conversion performance ⁇ is plotted against a catalyst temperature T and an exhaust gas mass flow m.
  • the exhaust gas aftertreatment device 12 corresponds to a vehicle catalyst with a first value of a catalyst condition parameter.
  • an aging parameter of the vehicle catalyst is used as the catalyst condition parameter.
  • a first operating range 16 and a second operating range 17 are roughly shown in the diagram.
  • the conversion performance is approximately at the same level in both operating ranges 16 and 17.
  • the Figure 3 shows the diagram in which the conversion performance ⁇ is again plotted against the temperature T and the mass flow m, namely for an exhaust gas aftertreatment device 12 for which the catalyst state parameter has a second value that is different from the first value. While the first value of the catalyst state parameter indicates a newer vehicle catalyst, the second value represents an older or more aged vehicle catalyst. Accordingly, the conversion performance is lower overall. When comparing the diagrams for the different values of the catalyst state parameter, it is particularly noticeable that the conversion performance is almost the same in the first operating range, whereas it differs significantly or more significantly in the second operating range.
  • a sensor offset of the pollutant sensor 15 can be detected more reliably in the first operating range than in the second operating range.
  • the measured value of the pollutant sensor 15 in conjunction with the sensor offset can be used to determine the catalyst condition parameter.
  • the operating ranges of the drive unit 2 differ only with regard to a mass flow of the exhaust gas flowing through the exhaust gas aftertreatment device 12.
  • the mass flow for the first operating range is at least 5 kg/h and at most 200 kg/h, and for the second operating range at least 250 kg/h and a maximum of 600 kg/h.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, die über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat (2), eine als Fahrzeugkatalysator ausgestaltete Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) zur Nachbehandlung des Abgases sowie einen stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) angeordneten, auf Stickoxid und Ammoniak reagierenden Schadstoffsensor (15) zum Ermitteln eines Schadstoffgehalts in dem Abgas verfügt, wobei das Ermitteln des Schadstoffgehalts aus einem Messwert des Schadstoffsensors (15) und einem Sensoroffset erfolgt. Dabei ist vorgesehen, dass der Sensoroffset nur in einem ersten Betriebsbereich (16) des Antriebsaggregats (2) und ein Katalysatorzustandsparameter nur in einem von dem ersten Betriebsbereich (16) verschiedenen zweiten Betriebsbereich (17) des Antriebsaggregats (2) ermittelt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug sowie ein Computerprogrammprodukt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat, eine als Fahrzeugkatalysator ausgestaltete Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Nachbehandlung des Abgases sowie einen stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordneten, auf Stickoxid und Ammoniak reagierenden Schadstoffsensor zum Ermitteln eines Schadstoffgehalts in dem Abgas verfügt, wobei das Ermitteln des Schadstoffgehalts aus einem Messwert des Schadstoffsensors und einem Sensoroffset erfolgt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Computerprogrammprodukt.
  • Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift US 2023/0112942 A1 bekannt. Diese beschreibt Verfahren und Systeme zum Einstellen eines Ammoniaksensorausgangs unter Verwendung von Messwerten eines Stickoxidsensors, wobei der Stickoxidsensor eine Querempfindlichkeit für Ammoniak aufweist. Beispielsweise wird ein Verstärkungswert des Ammoniaksensors bestimmt und aktualisiert, während kein Stickoxid festgestellt wird, um einen korrigierten Ammoniaksensorausgangswert zu berechnen. Ein Offsetwert des Ammoniaksensors wird bestimmt und aktualisiert, während kein Ammoniak festgestellt wird, um den Ammoniaksensor auf null zu setzen, wenn kein Stickoxid festgestellt wird.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere eine genaue Ermittlung eines Zustands des Fahrzeugkatalysators ermöglicht.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass der Sensoroffset nur in einem ersten Betriebsbereich des Antriebsaggregats und ein Katalysatorzustandsparameter nur in einem von dem ersten Betriebsbereich verschiedenen zweiten Betriebsbereich des Antriebsaggregats ermittelt wird.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in der Beschreibung erläuterten Ausführungsbeispiele nicht beschränkend sind; vielmehr sind beliebige Variationen der in der Beschreibung, den Ansprüchen sowie den Figuren offenbarten Merkmale realisierbar.
  • Die Antriebseinrichtung dient dem Antreiben des Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments weist die Antriebseinrichtung das Antriebsaggregat auf. Das Antriebsaggregat liegt vorzugsweise als Brennkraftmaschine vor, insbesondere als Otto-Brennkraftmaschine oder als Diesel-Brennkraftmaschine. Dem Antriebsaggregat werden 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. Der Kraftstoff und das Frischgas, die dem Antriebsaggregat zugeführt werden, bilden ein Kraftstoff-Frischgas-Gemisch mit einer bestimmten Zusammensetzung, das in dem Antriebsaggregat zur Reaktion gebracht wird.
  • Während des Betriebs des Antriebsaggregats fällt aufgrund der chemischen Reaktion von Kraftstoff und Frischgas miteinander 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 als Fahrzeugkatalysator vor, bevorzugt als Drei-Wege-Katalysator. Der Fahrzeugkatalysator kann mit einem Partikelfilter integriert ausgestaltet sein. Zu diesem Zweck ist zum Beispiel der Partikelfilter mit einer katalytischen Beschichtung versehen. Eine Umwandlungsrate und damit die Konvertierungsleistung der Abgasnachbehandlungseinrichtung, mit welcher die Schadstoffe in die ungefährlicheren Produkte umgesetzt werden, hängen insbesondere von der Zusammensetzung des der Abgasnachbehandlungseinrichtung zugeführten Abgases und/oder von einer Sauerstoffbeladung der Abgasnachbehandlungseinrichtung ab, welche wiederum in Zusammenhang mit der Zusammensetzung des Abgases steht. Vorzugsweise hängt die Konvertierungsleistung zudem von dem Katalysatorzustandsparameter ab, welcher den Zustand des Fahrzeugkatalysators beschreibt.
  • Zum Betreiben der Antriebseinrichtung werden bevorzugt unter anderem ein erstes Verbrennungsluftverhältnis und ein zweites Verbrennungsluftverhältnis herangezogen. Das erste Verbrennungsluftverhältnis entspricht einem Verbrennungsluftverhältnis in dem Abgas stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung, also strömungstechnisch zwischen dem Antriebsaggregat und der Abgasnachbehandlungseinrichtung. Das zweite Verbrennungsluftverhältnis ist ein stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung in dem Abgas vorliegendes Verbrennungsluftverhältnis. Das erste Verbrennungsluftverhältnis wird bevorzugt mithilfe einer ersten Lambdasonde und das zweite Verbrennungsluftverhältnis mithilfe einer zweiten Lambdasonde gemessen. Hierzu ist die erste Lambdasonde stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung und die zweite Lambdasonde stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnet.
  • Beispielsweise werden die beiden Verbrennungsluftverhältnisse, also das erste Verbrennungsluftverhältnis und das zweite Verbrennungsluftverhältnis, zum Durchführen einer Lambdaregelung herangezogen. Hierbei wird insbesondere die Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs anhand des ersten Verbrennungsluftverhältnisses eingestellt, wohingegen das zweite Verbrennungsluftverhältnis zur Korrektur des ersten Verbrennungsluftverhältnisses im Rahmen einer Trimmregelung verwendet wird. Letztlich wird das Kraftstoff-Frischgas-Gemisch beziehungsweise seine Zusammensetzung also zumindest zeitweise in Abhängigkeit von dem ersten Verbrennungsluftverhältnis und dem zweiten Verbrennungsluftverhältnis eingestellt.
  • Aufgrund der stetig strenger werdenden Vorschriften für die Abgasemission muss diese immer genauer überwacht werden. Daher ist der Schadstoffsensor vorgesehen, insbesondere zusätzlich zu den beiden Lambdasonden, welcher auf Stickoxid und Ammoniak reagiert. Vorzugsweise ist der Schadstoffsensor ein Stickoxidsensor, der eine Querempfindlichkeit für Ammoniak aufweist. Der Messwert des Stickoxidsensors wird daher sowohl von dem Stickoxidgehalt als auch von dem Ammoniakgehalt in dem Abgas beeinflusst. Insbesondere resultiert aus dem Messwert des Stickoxidsensors eine Summe aus dem Stickoxidgehalt und dem Ammoniakgehalt, die in dem Abgas stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung vorliegen. Unter dem Stickoxid wird hierbei insbesondere nur Stickstoffmonoxid, nur Stickstoffdioxid oder - bevorzugt - sowohl Stickstoffmonoxid als auch Stickstoffdioxid verstanden, also die Gesamtheit aus Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid. Der Schadstoffsensor ist stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnet, misst also den Schadstoffgehalt in dem Abgas stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung.
  • Mithilfe des Schadstoffsensors wird der Schadstoffgehalt ermittelt, nämlich unter Verwendung des Messwerts des Schadstoffsensors. Zusätzlich wird der Sensoroffset berücksichtigt, welcher eine Abweichung des Messwerts von dem tatsächlichen Schadstoffgehalt möglichst präzise beschreibt. Insbesondere ist der Schadstoffgehalt gleich einer Summe aus dem Messwert des Schadstoffsensors und dem Sensoroffset oder der Schadstoffgehalt ergibt sich aus dem Messwert abzüglich des Sensoroffsets. In jedem Fall liegt der Schadstoffgehalt als Funktion des Messwerts und des Sensoroffsets vor. Der Schadstoffgehalt beziehungsweise der jeweilige Gehalt ist eine Gehaltsangabe beziehungsweise Gehaltsgröße und gibt den Gehalt des jeweiligen Stoffs, insbesondere des Schadstoffs, an dem Abgas an. Die Gehaltsangabe liegt beispielsweise als Massenanteil, Stoffmengenanteil oder Volumenanteil vor. Sie kann jedoch auch als Massenkonzentration, Stoffmengenkonzentration oder Volumenkonzentration angegeben sein.
  • Aus dem Schadstoffgehalt wird der Katalysatorzustandsparameter ermittelt, welcher den Zustand des Fahrzeugkatalysators beschreibt, insbesondere seine Konvertierungsleistung. Bei dem Katalysatorzustandsparameter handelt es sich insbesondere um einen Parameter, welcher lediglich periodisch bestimmt wird, also nicht permanent zur Verfügung stehen muss. Beispielsweise beschreibt der Katalysatorzustandsparameter eine alterungsbedingte Veränderung des Fahrzeugkatalysators, also eine aufgrund des Alters beziehungsweise aufgrund altersbedingter Einflüsse veränderte, insbesondere reduzierte Konvertierungsleistung. Der Katalysatorzustandsparameter wird insoweit lediglich periodisch bestimmt.
  • Vorzugsweise dient der Katalysatorzustandsparameter als Eingangsgröße für ein Katalysatormodell, mittels welchem aus einem Eingangsgehalt ein Ausgangsgehalt wenigstens einer Abgaskomponente ermittelt wird. Der Eingangsgehalt liegt hierbei stromaufwärts und der Ausgangsgehalt stromabwärts des Fahrzeugkatalysators in dem Abgas vor. Bevorzugt wird das Katalysatormodell während eines Betriebs des Antriebsaggregats durchgehend zum Ermitteln des Ausgangsgehalts aus dem Eingangsgehalt verwendet. Als Eingangsgehalt wird insbesondere ein Gehalt der wenigstens einen Abgaskomponente in Rohemissionen des Antriebsaggregats verstanden. Die Rohemissionen beziehungsweise der Eingangsgehalt kann mittels eines Sensors gemessen oder mithilfe eines Modells bestimmt werden.
  • Anhand des Messwerts beziehungsweise des aus diesem ermittelten Schadstoffgehalts kann jedoch nicht zwischen einer Veränderung des Schadstoffgehalts aufgrund des sich verändernden Katalysatorzustandsparameters und einer Veränderung des Sensoroffsets unterschieden werden. So kann der Schadstoffsensor einen hohen Schadstoffgehalt und folglich eine geringe Konvertierungsleistung sowohl anzeigen, wenn ein entsprechender Sensoroffset vorliegt, als auch wenn die Konvertierungsleistung tatsächlich gering ist. Der gemessene Schadstoffgehalt lässt von sich aus keinen Rückschluss auf den Hintergrund des Messwerts zu.
  • Aus diesem Grund ist es vorgesehen, verschiedene Betriebsbereich des Antriebsaggregats zu unterscheiden und in Abhängigkeit von dem jeweiligen Betriebsbereich des Antriebsaggregats entweder den Sensoroffset oder den Katalysatorzustandsparameter zu ermitteln, nicht jedoch die jeweils andere Größe. Genauer gesagt werden zwei Betriebsbereiche des Antriebsaggregats definiert, wobei in dem ersten Betriebsbereich der Sensoroffset und in dem zweiten Betriebsbereich der Katalysatorzustandsparameter ermittelt wird. Anders ausgedrückt wird in dem ersten Betriebsbereich nur der Sensoroffset, nicht jedoch der Katalysatorzustandsparameter und in dem zweiten Betriebsbereich nur der Katalysatorzustandsparameter, nicht jedoch der Sensoroffset bestimmt. Das bedeutet, dass der Sensoroffset nur in dem ersten Betriebsbereich und der Katalysatorzustandsparameter nur in dem zweiten Betriebsbereich ermittelt wird. Die beiden Betriebsbereich sind voneinander verschieden. Hierunter ist zu verstehen, dass wenigstens ein sie beschreibender Parameter in den beiden Betriebsbereich unterschiedliche Werte aufweist. Insbesondere überlappen sich die beiden Betriebsbereiche hinsichtlich des Parameters nicht, sondern grenzen allenfalls aneinander an oder sind - bevorzugt - voneinander beabstandet.
  • Der erste Betriebsbereich ist derart gewählt, dass in ihm keine oder lediglich eine geringere Abhängigkeit des Schadstoffgehalts beziehungsweise des Messwerts von dem Katalysatorzustandsparameter vorliegt als in dem zweiten Betriebsbereich. Umgekehrt ist der zweite Betriebsbereich derart gewählt, dass der Schadstoffgehalt beziehungsweise der Messwert in ihm eine stärkere Abhängigkeit von dem Katalysatorzustandsparameter zeigt als in dem ersten Betriebsbereich. Somit ist der mithilfe des Schadstoffsensors gemessene Schadstoffgehalt beziehungsweise seine Veränderung in dem ersten Betriebsbereich eindeutig dem Sensoroffset und in dem zweiten Betriebsbereich eindeutig dem Katalysatorzustandsparameter zuzuordnen. Hierdurch wird sowohl eine genaue Bestimmung des Sensoroffsets als auch eine präzise Erkennung auf den Zustand des Fahrzeugkatalysators ermöglicht.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der erste Betriebsbereich und der zweite Betriebsbereich durch wenigstens einen der folgenden Betriebsparameter charakterisiert sind: ein stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung vorliegendes erstes Verbrennungsluftverhältnis in dem Abgas, ein stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung vorliegendes zweites Verbrennungsluftverhältnis in dem Abgas, ein Massenstrom des Abgases, ein Massenstromgradient des Abgases und eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung. Es kann vorgesehen sein, dass lediglich einer der genannten Betriebsparameter zur Charakterisierung der beiden Betriebsbereiche herangezogen wird. Vorzugsweise kommen jedoch mehrere oder sogar alle der genannten Parameter zum Einsatz.
  • Das erste Verbrennungsluftverhältnis wird mittels der bereits erwähnten ersten Lambdasonde ermittelt, das zweite Verbrennungsluftverhältnis mithilfe der zweiten Lambdasonde. Das erste Verbrennungsluftverhältnis liegt für den ersten Betriebsbereich in einem ersten Bereich und für den zweiten Betriebsbereich in einem zweiten Bereich. Analog hierzu liegt das zweite Verbrennungsluftverhältnis für den ersten Betriebsbereich in einem (weiteren) ersten Bereich und für den zweiten Betriebsbereich in einem (weiteren) zweiten Bereich. Der Massenstrom beschreibt diejenige Abgasmenge pro Zeiteinheit, welche die Abgasnachbehandlungseinrichtung durchströmt. Der Massenstrom ist insoweit ein Durchsatz des Abgases durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung. Der Massenstromgradient beschreibt eine Veränderung des Massenstroms über der Zeit. Die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung wird vorzugsweise mittels eines Sensors gemessen. Sie kann jedoch selbstverständlich auch mithilfe eines Temperaturmodells ermittelt werden.
  • Der Massenstrom des Abgases liegt für den ersten Betriebsbereich in einem ersten Massenstrombereich und für den zweiten Betriebsbereich in einem zweiten Massenstrombereich. Der Massenstromgradient liegt für den ersten Betriebsbereich in einem ersten Massenstromgradientenbereich und für den zweiten Betriebsbereich in einem zweiten Massenstromgradientenbereich. Die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung liegt für den ersten Betriebsbereich in einem ersten Temperaturbereich und für den zweiten Betriebsbereich in einem zweiten Temperaturbereich. Die Verwendung der genannten Betriebsparameter ermöglicht eine gezielte Differenzierung zwischen den Betriebsbereichen.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Betriebsparameter ein erster Betriebsparameter ist, der für den ersten Betriebsbereich und den zweiten Betriebsbereich verschiedene Wertebereiche umfasst, und ein aus den Betriebsparametern ausgewählter zweiter Betriebsparameter für den ersten Betriebsbereich und den zweiten Betriebsbereich identische Wertebereiche umfasst. Es wurde bereits erwähnt, dass mehrere der genannten Betriebsparameter zur Charakterisierung der Betriebsbereiche herangezogen werden können. Vorzugsweise sind die beiden Betriebsbereiche hinsichtlich des ersten Betriebsparameters hierbei voneinander verschieden, stimmen jedoch für den zweiten Betriebsparameter überein. Hierunter ist zu verstehen, dass in den beiden Betriebsbereichen der erste Betriebsparameter in unterschiedlichen Wertebereichen liegt, die Wertebereiche für den zweiten Betriebsparameter jedoch übereinstimmen. Anders ausgedrückt, unterscheiden sich die Bedingungen zwischen den Betriebsbereichen für den ersten Betriebsparameter, während sie für den zweiten Betriebsparameter identisch sind.
  • Der erste Betriebsparameter ist beispielsweise der Massenstrom des Abgases, wohingegen als zweiter Betriebsparameter ein von dem Massenstrom verschiedener Betriebsparameter der genannten Betriebsparameter herangezogen wird. Es kann vorgesehen sein, dass mehrere zweite Betriebsparameter verwendet werden, die jeweils für die beiden Betriebsbereiche in identischen Wertebereichen liegen. Besonders bevorzugt wird hierbei wiederum der Massenstrom als erster Betriebsparameter verwendet, welcher für die beiden Betriebsbereiche in voneinander verschiedenen Wertebereichen liegt. Für die zweiten Betriebsparameter zeichnen sich die Betriebsbereiche hingegen durch identische Wertebereiche aus. Mit der beschriebenen Vorgehensweise wird sichergestellt, dass der Katalysatorzustandsparameter zuverlässig ermittelt wird.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass auf den ersten Betriebsbereich und/oder den zweiten Betriebsbereich erkannt wird, insbesondere nur dann oder genau dann, falls der Massenstrom des Abgases innerhalb eines jeweiligen bestimmten Massenstrombereichs liegt. Der Massenstrom ist der momentane Massenstrom des Abgases durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung. Hierunter ist zu verstehen, dass der Massenstrom für den ersten Betriebsbereich in einem dem ersten Betriebsbereich zugeordneten Massenstrombereich und für den zweiten Betriebsbereich in einem dem zweiten Betriebsbereich zugeordneten Massenstrombereich liegt. Der dem ersten Betriebsbereich zugeordnete Massenstrombereich kann auch als erster Massenstrombereich und der dem zweiten Betriebsbereich zugeordnete Massenstrombereich als zweiter Massenstrombereich bezeichnet werden. Die beiden Massenstrombereiche sind vorzugsweise voneinander verschieden, insbesondere überlappen sie einander nicht. Sie grenzen somit beispielsweise unmittelbar aneinander an oder sind - bevorzugt - voneinander beabstandet.
  • Vorzugsweise umfasst der erste Massenstrombereich kleinere Werte als der zweite Massenstrombereich, liegt also unter diesem. Beispielsweise ist der erste Massenstrombereich kleiner als der zweite Massenstrombereich, beispielsweise beträgt ein Umfang des ersten Massenstrombereichs höchstens 60 %, höchstens 50 % oder höchstens 40 % eines Umfangs des zweiten Massenstrombereichs. Ein Abstand zwischen den Massenstrombereichen beträgt bevorzugt mindestens 30 %, mindestens 20 % oder mindestens 10 % des Umfangs des ersten Massenstrombereichs und/oder mindestens 20 %, mindestens 10 % oder mindestens 7,5 % des Umfangs des zweiten Massenstrombereichs.
  • Beispielsweise wird als erster Massenstrombereich ein Bereich von mehr als 0 kg/h bis höchstens 225 kg/h, von mindestens 5 kg/h bis höchstens 200 kg/h oder von mindestens 10 kg/h bis höchstens 175 kg/h verwendet. Als zweiter Massenstrombereich wird bevorzugt ein Bereich von mindestens 225 kg/h, mindestens 250 kg/h oder mindestens 275 kg/h verwendet. Zusätzlich kann der zweite Massenstrombereich höchstens 700 kg/h, höchstens 600 kg/h oder höchstens 500 kg/h betragen. Diese Vorgehensweise ermöglicht das Ermitteln des Sensoroffsets und des Katalysatorzustandsparameters mit hoher Genauigkeit.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass auf den ersten Betriebsbereich und/oder den zweiten Betriebsbereich erkannt wird, insbesondere nur dann oder genau dann, falls zumindest eine der nachfolgenden Bedingungen erfüllt ist: das erste Verbrennungsluftverhältnis liegt innerhalb eines jeweiligen bestimmten ersten Verbrennungsluftverhältnisbereichs, das zweite Verbrennungsluftverhältnis liegt innerhalb eines jeweiligen bestimmten zweiten Verbrennungsluftverhältnisbereichs, der Massenstromgradient liegt innerhalb eines jeweiligen bestimmten Gradientenbereichs und die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung liegt innerhalb eines jeweiligen bestimmten Temperaturbereichs.
  • Auf die Verwendung des ersten Verbrennungsluftverhältnisses und/oder des zweiten Verbrennungsluftverhältnisses zur Charakterisierung der Betriebsbereiche wurde bereits hingewiesen. Die beiden Verbrennungsluftverhältnisbereiche, also der erste Verbrennungsluftverhältnisbereich und der zweite Verbrennungsluftverhältnisbereich, sind unabhängig voneinander gewählt, können jedoch überlappen. Es kann vorgesehen sein, dass die Verbrennungsluftverhältnisse für die Betriebsbereiche jeweils separat betrachtet werden. Es wird also von dem Vorliegen des ersten Betriebsbereich ausgegangen, sofern das erste Verbrennungsluftverhältnis innerhalb eines dem ersten Betriebsbereich zugeordneten ersten Verbrennungsluftverhältnisbereichs und/oder das zweite Verbrennungsluftverhältnis innerhalb eines dem ersten Betriebsbereich zugeordneten zweiten Verbrennungsluftverhältnisbereichs liegt.
  • Zusätzlich oder alternativ wird von dem Vorliegen des zweiten Betriebsbereich ausgegangen, sofern das erste Verbrennungsluftverhältnis innerhalb eines dem zweiten Betriebsbereich zugeordneten ersten Verbrennungsluftverhältnisbereichs und/oder das zweite Verbrennungsverhältnis innerhalb eines dem zweiten Betriebsbereich zugeordneten zweiten Verbrennungsluftverhältnisbereichs liegt. Es kann vorgesehen sein, dass die Verbrennungsluftverhältnisbereiche für beide Betriebsbereiche identisch sind. Es wird also von dem Vorliegen sowohl des ersten Betriebsbereichs als auch des zweiten Betriebsbereich ausgegangen, sofern das erste Verbrennungsluftverhältnis in den ersten Verbrennungsluftverhältnisbereich und/oder das zweite Verbrennungsluftverhältnis in dem zweiten Verbrennungsluftverhältnisbereich liegt und eventuelle weitere Bedingungen erfüllt sind.
  • Als erster Verbrennungsluftverhältnisbereich wird beispielsweise ein Bereich von mindestens 0,95 und höchstens 1,05, mindestens 0,97 und höchstens 1,03 oder mindestens 0,98 und höchstens 1,02 verwendet, vorzugsweise für beide Betriebsbereiche. Für das zweite Verbrennungsluftverhältnis wird vorzugsweise eine Nernstspannung von mindestens 0,68 V bis höchstens 0,75 V, von mindestens 0,69 V bis höchstens 0,74 V oder von mindestens 0,70 V bis höchstens 0,73 V beziehungsweise das dieser Nernstspannung entsprechende Verbrennungsluftverhältnis herangezogen, vorzugsweise ebenfalls für beide Betriebsbereiche.
  • Der Massenstromgradient ist der Gradient des Massenstroms des Abgases über der Zeit, also die erste Ableitung des Massenstroms. Der erste Massenstromgradientenbereich und der zweite Massenstromgradientenbereich sind vorzugsweise identisch und betragen höchstens 40 kg/h/s, höchstens 30 kg/h/s oder höchstens 25 kg/h/s. Die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung ist beispielsweise eine Temperatur eines Wabenkörpers der Abgasnachbehandlungseinrichtung, durch welchen das Abgas zur Abgasnachbehandlung geführt wird, oder eine Temperatur eines Gehäuses der Abgasnachbehandlungseinrichtung, in welchem der Wabenkörper angeordnet ist. Der Wabenkörper ist insbesondere mit der katalytischen Beschichtung versehen. Es wird nur dann auf den jeweiligen Betriebsbereich erkannt, sofern die jeweilige Größe innerhalb dem jeweiligen Bereich liegt. Bevorzugt ist es notwendig, dass dies für mehrere oder sogar alle der genannten Größen gilt. Erneut wird hierdurch eine besonders hohe Genauigkeit erzielt.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass davon ausgegangen wird, dass der erste Betriebsbereich und/oder der zweite Betriebsbereich vorliegt, insbesondere nur dann oder genau dann, falls die jeweilige Bedingung über eine jeweilige Zeitspanne hinweg erfüllt ist. Für jede der genannten Bedingungen, welche zum Prüfen des jeweiligen Betriebsbereich herangezogen wird, ist also eine jeweilige Zeitspanne definiert. Erst wenn die entsprechende Bedingung über diese Zeitspanne hinweg zutrifft, wird die Bedingung als erfüllt angesehen. Hierdurch wird das Erkennen auf den jeweiligen Betriebsbereich verhindert, falls die jeweilige Größe lediglich über einen kurzen Zeitraum hinweg in dem geforderten Bereich liegt. So wird eine Beeinflussung durch instationäres Verhalten des Antriebsaggregats verhindert und eine hohe Genauigkeit erzielt.
  • Besonders bevorzugt gilt, dass auf den ersten Betriebsbereich erkannt und der Sensoroffset ermittelt wird, insbesondere nur dann oder genau dann, falls eine oder mehrere der nachfolgend genannten Bedingungen zutreffen, insbesondere alle der genannten Bedingungen:
    • Das erste Verbrennungsluftverhältnis liegt über eine erste Zeitspanne hinweg innerhalb des dem ersten Betriebsbereich zugeordneten bestimmten ersten Verbrennungsluftverhältnisbereichs,
    • das zweite Verbrennungsluftverhältnis liegt über eine zweite Zeitspanne hinweg innerhalb des dem ersten Betriebsbereich zugeordneten bestimmten zweiten Verbrennungsluftverhältnisbereichs,
    • der Massenstrom des Abgases liegt über eine dritte Zeitspanne hinweg innerhalb des dem ersten Betriebsbereich zugeordneten bestimmten Massenstrombereichs,
    • der Massenstromgradient liegt über eine vierte Zeitspanne hinweg innerhalb des dem ersten Betriebsbereich zugeordneten bestimmten Gradientenbereichs, sowie
    • die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung liegt über eine fünfte Zeitspanne hinweg innerhalb des dem ersten Betriebsbereich zugeordneten bestimmten Temperaturbereichs.
  • Zusätzlich oder alternativ wird auf den zweiten Betriebsbereich erkannt und der Sensoroffset ermittelt wird, insbesondere nur dann oder genau dann, falls eine oder mehrere der nachfolgend genannten Bedingungen zutreffen, insbesondere alle der genannten Bedingungen:
    • Das erste Verbrennungsluftverhältnis liegt über eine erste Zeitspanne hinweg innerhalb des dem zweiten Betriebsbereich zugeordneten bestimmten ersten Verbrennungsluftverhältnisbereichs,
    • das zweite Verbrennungsluftverhältnis liegt über eine zweite Zeitspanne hinweg innerhalb des dem zweiten Betriebsbereich zugeordneten bestimmten zweiten Verbrennungsluftverhältnisbereichs,
    • der Massenstrom des Abgases liegt über eine dritte Zeitspanne hinweg innerhalb des dem zweiten Betriebsbereich zugeordneten bestimmten Massenstrombereichs,
    • der Massenstromgradient liegt über eine vierte Zeitspanne hinweg innerhalb des dem zweiten Betriebsbereich zugeordneten bestimmten Gradientenbereichs, sowie
    • die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung liegt über eine fünfte Zeitspanne hinweg innerhalb des dem zweiten Betriebsbereich zugeordneten bestimmten Temperaturbereichs.
  • Vorzugsweise werden folgende Zeitspannen verwendet: die erste Zeitspanne weist eine Länge von vorzugsweise mindestens 1 s, mindestens 2 s oder mindestens 3 s auf. Zusätzlich oder alternativ weist die zweite Zeitspanne eine Länge von mindestens 2 s, mindestens 3 s oder mindestens 4 s auf. Die dritte Zeitspanne kann eine Länge von 0 s aufweisen, zusätzlich oder alternativ ebenso die vierte Zeitspanne. Die dritte Zeitspanne und/oder die vierte Zeitspanne können jedoch auch länger als 0 s sein, insbesondere eine Länge von mindestens 1 s, mindestens 2 s oder mindestens 3 s aufweisen. Die fünfte Zeitspanne weist zum Beispiel eine Länge von mindestens 2 s, mindestens 3 s oder mindestens 4 s auf.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der erste Verbrennungsluftverhältnisbereich und/oder der zweite Verbrennungsluftverhältnisbereich jeweils ein stöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis enthalten. Unter dem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis wird dasjenige Verbrennungsluftverhältnis verstanden, bei welchem der in dem Kraftstoff-Frischgas-Gemisch enthaltene Kraftstoff sowie das in ihm enthaltene Frischgas vollständig miteinander reagieren. Das stöchiometrische Verbrennungsluftverhältnis liegt bei λ = 1 vor. Beispielsweise ist zumindest einer der Verbrennungsluftverhältnisbereiche symmetrisch bezüglich des stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnisses, das stöchiometrische Verbrennungsluftverhältnis liegt insoweit mittig in ihm vor. Insbesondere gilt dies für den ersten Verbrennungsverhältnisbereich, optional jedoch auch für den zweiten Verbrennungsluftverhältnisbereich. Die beschriebene Vorgehensweise ermöglicht das Erzielen einer hohen Genauigkeit bei dem Bestimmen des Sensoroffsets und des Katalysatorzustandsparameters.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Temperaturbereich ein über einer Light Off-Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung liegender Temperaturbereich verwendet wird, insbesondere für beide Betriebsbereiche. Unter der Light Off-Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung ist diejenige Temperatur zu verstehen, ab welcher die Abgasnachbehandlungseinrichtung eine Konvertierungsleistung von 50 % für die umzuwandelnden Schadstoffe aufweist, insbesondere für das Stickoxid. Um sicherzustellen, dass die Konvertierungsleistung der Abgasnachbehandlungseinrichtung für Stickoxid hinreichend ist, um den Sensoroffset mit guter Genauigkeit zu ermitteln, wird der Temperaturbereich so gewählt, dass eine untere Grenze über der Light Off-Temperatur liegt. Vorzugsweise wird der Temperaturbereich nach unten, also in Richtung kleinerer Temperaturen, von einer unteren Grenze begrenzt, welche mindestens 50 K, mindestens 100 K oder mindestens 150 K größer ist als die Light Off-Temperatur. Beispielsweise beträgt die untere Grenze mindestens 450 °C, mindestens 500 °C oder mindestens 550 °C. Mit dieser Vorgehensweise werden die bereits genannten Vorteile erzielt.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als zweite Lambdasonde eine in den Schadstoffsensor integrierte Lambdasonde verwendet wird. Der Schadstoffsensor, mittels welchem der Stickoxidgehalt und/oder der Ammoniakgehalt gemessen wird, dient insoweit zusätzlich auch zum Messen des zweiten Verbrennungsluftverhältnisses. Hierzu ist eine entsprechende Ausgestaltung des Schadstoffsensors beziehungsweise der Lambdasonde umgesetzt. Hierdurch wird eine besonders kompakte Ausgestaltung erreicht.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als erste Lambdasonde eine Breitbandlambdasonde und als zweite Lambdasonde eine Sprunglambdasonde verwendet wird. Die Breitbandlambdasonde ermöglicht das Erfassen des Restsauerstoffgehalts beziehungsweise des entsprechenden Verbrennungsluftverhältnisses über einen weiteren Messbereich hinweg als die Sprunglambdasonde. Die Breitbandlambdasonde wird vorzugsweise zum Durchführen der bereits erwähnten Lambdaregelung und entsprechend zum Einstellen der Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs verwendet, mit welchem das Antriebsaggregat betrieben wird. Die Sprunglambdasonde weist einen schmaleren Messbereich auf als die Breitbandlambdasonde, insbesondere wird sie (nur) für eine Erkennung eines Verbrennungsluftverhältnisses von λ = 1 herangezogen. Allerdings ist die Messgenauigkeit der Sprunglambdasonde höher als die der Breitbandlambdasonde. Abweichungen und Fehler der Breitbandlambdasonde werden vorzugsweise mithilfe der Trimmregelung beziehungsweise unter Verwendung der Sprunglambdasonde zumindest teilweise ausgeglichen. Hierdurch wird das Einstellen der Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs mit hoher Genauigkeit realisiert.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zum Bestimmen des Katalysatorzustandsparameters das Antriebsaggregat zunächst in dem ersten Betriebsbereich betrieben wird, um den Sensoroffset zu ermitteln, und anschließend durch Betreiben des Antriebsaggregats in dem zweiten Betriebsbereich der Katalysatorzustandsparameter unter Verwendung des zuvor ermittelten Sensoroffsets bestimmt wird. Es ist also vorgesehen, zunächst den Sensoroffset zu ermitteln, bevor anschließend zeitlich beabstandet hiervon der Katalysatorzustandsparameter ermittelt wird. Beispielsweise ist es hierzu vorgesehen, das Antriebsaggregat gezielt in dem ersten Betriebsbereich zu betreiben und den Sensoroffset zu ermitteln. Anschließend wird das Antriebsaggregat gezielt in dem zweiten Betriebsbereich betrieben, und der Katalysatorzustandsparameter bestimmt.
  • Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Antriebsaggregat allein in Abhängigkeit von einem von einem Benutzer des Kraftfahrzeugs vorgegebenen Vorgabewert angesteuert wird, beispielsweise von einem unter Verwendung eines Bedienelements vorgegebenen Vorgabewert. In diesem Fall findet kein gezieltes Anfahren des jeweilige Betriebsbereichs statt. Vielmehr wird das Antriebsaggregat daraufhin überwacht, ob es in dem ersten Betriebsbereich oder in dem zweiten Betriebsbereich betrieben wird. Wird festgestellt, dass das Antriebsaggregat in dem ersten Betriebsbereich betrieben wird, so wird der Messwert des Schadstoffsensors ausgewertet und der Sensoroffset ermittelt. Wird hingegen festgestellt, dass das Antriebsaggregat in dem zweiten Betriebsbereich betrieben wird, so wird der Messwert des Schadstoffsensors erfasst.
  • Beispielsweise ist es vorgesehen, unmittelbar unter Verwendung des vorliegenden Sensoroffsets den Katalysatorzustandsparameter zu berechnen. Bevorzugt ist dies jedoch nur dann vorgesehen, falls das letzte Ermitteln des Sensoroffsets nicht länger als eine bestimmte Zeitspanne zurückliegt. Ist diese Zeitspanne überschritten, so wird zunächst abgewartet, bis das Antriebsaggregat in dem ersten Betriebsbereich betrieben wird. In diesem Fall wird der Sensoroffset ermittelt und dieser Sensoroffset gleich zum Bestimmen des Katalysatorzustandsparameters aus dem während des Betreibens des Antriebsaggregats in dem zweiten Betriebsbereich erfassten Messwert zu berechnen. Hierdurch wird eine hohe Genauigkeit erzielt.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Katalysatorzustandsparameter ein eine Sauerstoffspeicherfähigkeit beschreibender Alterungsparameter des Fahrzeugkatalysators verwendet wird. Der Alterungsparameter beschreibt den Zustand des Fahrzeugkatalysators über der Zeit. Insbesondere hängt die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Fahrzeugkatalysators unmittelbar von dem Alterungsparameter ab beziehungsweise wird von diesem beschrieben. Zusätzlich oder alternativ beschreibt der Alterungsparameter die Konvertierungsleistung, insbesondere eine mithilfe des Fahrzeugkatalysators maximal erzielbare Konvertierungsleistung.
  • Beispielsweise findet der Alterungsparameter in einem Katalysatormodell Verwendung, welches den Fahrzeugkatalysator mathematisch beschreibt. Das Katalysatormodell wird bevorzugt permanent herangezogen, um aus einem Eingangsgehalt wenigstens einer Schadstoffkomponente, welche stromaufwärts des Fahrzeugkatalysators vorliegt, einen Ausgangsgehalt der wenigsten einen Abgaskomponente zu ermitteln, die stromabwärts des Fahrzeugkatalysators vorliegt. Die Abgaskomponente kann hierbei das Stickoxid sein, jedoch auch eine von dem Stickoxid verschiedene Abgaskomponente, wie beispielsweise Kohlenstoffoxid, insbesondere Kohlenstoffmonoxid und/oder Kohlenstoffdioxid. Während also der Katalysatorzustandsparameter lediglich periodisch ermittelt wird, findet das Katalysatormodell durchgehend zur Überwachung der Schadstoffemissionen der Antriebseinrichtung beziehungsweise des Antriebsaggregats Anwendung. Der in das Katalysatormodell einfließende Katalysatorzustandsparameter wird lediglich von Zeit zu Zeit, also periodisch, angepasst beziehungsweise korrigiert. Diese Vorgehensweise ermöglicht eine besonders genaues Ermitteln der Schadstoffemissionen sowie eine entsprechende Überwachung.
  • 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, eine als Fahrzeugkatalysator ausgestaltete Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Nachbehandlung des Abgases sowie einen stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordneten, auf Stickoxid und Ammoniak reagierenden Schadstoffsensor zum Ermitteln eines Schadstoffgehalts in dem Abgas verfügt, wobei das Ermitteln des Schadstoffgehalts aus dem Messwert des Schadstoffsensors und einem Sensoroffset erfolgt. Dabei ist die Antriebseinrichtung dazu vorgesehen und ausgestaltet, den Sensoroffset nur in einem ersten Betriebsbereich des Antriebsaggregats und einen Katalysatorzustandsparameter nur in einem von dem ersten Betriebsbereich verschiedenen zweiten Betriebsbereich des Antriebsaggregats zu ermitteln.
  • Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Antriebseinrichtung für das Kraftfahrzeug als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
  • Zudem betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Antriebseinrichtung gemäß den Ausführungen dieser Beschreibung die erläuterten Verfahrensschritte ausführt. Hinsichtlich der Vorteile und möglicher vorteilhafter Weiterbildungen wird in Gänze auf die Beschreibung verwiesen.
  • 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:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug,
    Figur 2
    ein Diagramm, in welchem eine Konvertierungsleistung eines Fahrzeugkatalysators aufgetragen ist, für welchen ein Katalysatorzustandsparameter einen ersten Wert aufweist, sowie
    Figur 3
    ein Diagramm, in welchem die Konvertierungsleistung für einen Fahrzeugkatalysator aufgetragen ist, für welchen der Katalysatorzustandsparameter einen zweiten Wert aufweist.
  • Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung 1, die über ein Antriebsaggregat 2, welches hier in Form einer Brennkraftmaschine vorliegt, sowie einen Abgastrakt 3 verfügt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Antriebsaggregat 2 mehrere Zylinder 4 mit jeweils einem Brennraum auf. Jeder der Zylinder 4 verfügt über wenigstens ein Einlassventil 5 und wenigstens ein Auslassventil 6. Über jedes der Einlassventile 5 kann dem jeweiligen Zylinder 4 Frischgas aus einem Frischgastrakt 7 zugeführt werden, wohingegen durch jedes der Auslassventile 6 Abgas aus dem entsprechenden Zylinder 4 abgeführt werden kann, nämlich in Richtung des Abgastrakts 3.
  • Das Frischgas wird an den Einlassventilen 5 mittels eines Verdichters 8 bereitgestellt, welcher Teil eines Abgasturboladers 9 ist. Zusätzlich zu dem Verdichter 8 weist der Abgasturbolader 9 eine Turbine 10 auf, welche über eine Abgasleitung 11, die Bestandteil des Abgastrakts 3 ist, an die Auslassventile 6 strömungstechnisch angeschlossen ist. Stromabwärts der Turbine 10 liegt eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 vor, welche hier als Fahrzeugkatalysator, insbesondere als Drei-Wege-Katalysator ausgestaltet ist. 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.
  • Stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 liegt eine erste Lambdasonde 13 vor, um an dieser Stelle einen ersten Restsauerstoffgehalt und entsprechend ein erstes Verbrennungsluftverhältnis des Abgases zu bestimmen. Stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 dient eine zweite Lambdasonde 14 dem Bestimmen eines zweiten Restsauerstoffgehalts und entsprechend eines zweiten Verbrennungsluftverhältnisses des Abgases. Ebenfalls stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 liegt ein Schadstoffsensor 15 vor, der auf Stickoxid und Ammoniak reagiert und dem Ermitteln eines Schadstoffgehalts in dem Abgas dient. Der Schadstoffsensor 15 ist beispielhaft in die zweite Lambdasonde 14 integriert dargestellt.
  • Das Ermitteln des Schadstoffgehalts in dem Abgas erfolgt durch Messen eines Messwerts unter Verwendung des Schadstoffsensors 15. Der Messwert wird mit einem Sensoroffset beaufschlagt. Hieraus ergibt sich der Schadstoffgehalt. Der Schadstoffgehalt ist also beispielsweise gleich einer Summe aus dem Messwert und dem Sensoroffset. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Schadstoffgehalt gleich dem Messwert abzüglich des Sensoroffsets ist.
  • Die Figur 2 zeigt ein Diagramm, in welchem eine Konvertierungsleistung η über einer Katalysatortemperatur T und einem Abgasmassenstrom m aufgetragen ist. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 entspricht hierbei einem Fahrzeugkatalysator mit einem ersten Wert eines Katalysatorzustandsparameters. Als Katalysatorzustandsparameter wird insbesondere ein Alterungsparameter des Fahrzeugkatalysators verwendet. Grob eingezeichnet sind in das Diagramm ein erster Betriebsbereich 16 sowie ein zweite Betriebsbereich 17. Für den Fahrzeugkatalysator mit dem ersten Wert des Katalysatorzustandsparameters liegt die Konvertierungsleistung in beiden Betriebsbereichen 16 und 17 in etwa auf dem gleichen Niveau.
  • Die Figur 3 zeigt das Diagramm, in welchem wiederum die Konvertierungsleistung η über die Temperatur T und den Massenstrom m aufgetragen ist, nämlich für eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 12, für die der Katalysatorzustandsparameter einen zweiten Wert aufweist, der von dem ersten Wert verschieden ist. Während der erste Wert des Katalysatorzustandsparameters auf einer neueren Fahrzeugkatalysator hinweist, steht der zweite Wert für einen älteren beziehungsweise stärker gealterten Fahrzeugkatalysator. Entsprechend ist die Konvertierungsleistung insgesamt niedriger. Bei einem Vergleich der Diagramme für die unterschiedlichen Werte des Katalysatorzustandsparameters fällt insbesondere auf, dass die Konvertierungsleistung in dem ersten Betriebsbereich nahezu gleich ist, wohingegen sie in dem zweiten Betriebsbereich deutlich beziehungsweise deutlicher abweicht.
  • Hieraus folgt, dass in dem ersten Betriebsbereich zuverlässiger als in dem zweiten Betriebsbereich auf einen Sensoroffset des Schadstoffsensors 15 erkannt werden kann. In dem zweiten Betriebsbereich 17 kann hingegen der Messwert des Schadstoffsensors 15 in Verbindung mit dem Sensoroffset dazu verwendet werden, den Katalysatorzustandsparameter zu ermitteln. Bevorzugt unterscheiden sich die Betriebsbereiche des Antriebsaggregats 2 lediglich hinsichtlich eines Massenstrom des Abgases, welcher die Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 durchströmt. Beispielsweise beträgt der Massenstrom für den ersten Betriebsbereich mindestens 5 kg/h und und höchstens 200 kg/h und für den zweiten Betriebsbereich mindestens 250 kg/h und höchstens 600 kg/h. Die beschriebene Vorgehensweise ermöglicht eine zuverlässige Ermittlung sowohl des Sensoroffsets als auch des Katalysatorzustandsparameters.
    • BEZUGSZEICHENLISTE:
    • 1
    Antriebseinrichtung
    2
    Antriebsaggregat
    3
    Abgastrakt
    4
    Zylinder
    5
    Einlassventil
    6
    Auslassventil
    7
    Frischgastrakt
    8
    Verdichter
    9
    Abgasturbolader
    10
    Turbine
    11
    Abgasleitung
    12
    Abgasnachbehandlungseinrichtung
    13
    1. Lambdasonde
    14
    2. Lambdasonde
    15
    Schadstoffsensor
    16
    1. Betriebsbereich
    17
    2. Betriebsbereich

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, die über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat (2), eine als Fahrzeugkatalysator ausgestaltete Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) zur Nachbehandlung des Abgases sowie einen stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) angeordneten, auf Stickoxid und Ammoniak reagierenden Schadstoffsensor (15) zum Ermitteln eines Schadstoffgehalts in dem Abgas verfügt, wobei das Ermitteln des Schadstoffgehalts aus einem Messwert des Schadstoffsensors (15) und einem Sensoroffset erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoroffset nur in einem ersten Betriebsbereich (16) des Antriebsaggregats (2) und ein Katalysatorzustandsparameter nur in einem von dem ersten Betriebsbereich (16) verschiedenen zweiten Betriebsbereich (17) des Antriebsaggregats (2) ermittelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Betriebsbereich (16) und der zweite Betriebsbereich (17) durch wenigstens einen der folgenden Betriebsparameter charakterisiert sind: ein stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) vorliegendes erstes Verbrennungsluftverhältnis in dem Abgas, ein stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) vorliegendes zweites Verbrennungsluftverhältnis in dem Abgas, ein Massenstrom des Abgases, ein Massenstromgradient des Abgases und eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12).
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter ein erster Betriebsparameter ist, der für den ersten Betriebsbereich (16) und den zweiten Betriebsbereich (17) verschiedene Wertebereiche umfasst, und ein aus den Betriebsparametern ausgewählter zweiter Betriebsparameter für den ersten Betriebsbereich (16) und den zweiten Betriebsbereich (17) identische Wertebereiche umfasst.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf den ersten Betriebsbereich (16) und/oder den zweiten Betriebsbereich (17) erkannt wird, falls der Massenstrom des Abgases liegt innerhalb eines jeweiligen bestimmten Massenstrombereichs liegt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf den ersten Betriebsbereich (16) und/oder den zweiten Betriebsbereich (17) erkannt wird, falls zumindest eine der nachfolgenden Bedingungen erfüllt ist: das erste Verbrennungsverhältnis liegt innerhalb eines jeweiligen bestimmten ersten Verbrennungsluftverhältnisbereichs, das zweite Verbrennungsluftverhältnis liegt innerhalb eines jeweiligen bestimmten zweiten Verbrennungsluftverhältnisbereichs, der Massenstromgradient liegt innerhalb eines jeweiligen bestimmten Gradientenbereichs und die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) liegt innerhalb eines jeweiligen bestimmten Temperaturbereichs.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass davon ausgegangen wird, dass der erste Betriebsbereich (16) und/oder der zweite Betriebsbereich (17) vorliegt, falls die jeweilige Bedingung über eine jeweilige Zeitspanne hinweg erfüllt ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen des Katalysatorzustandsparameters das Antriebsaggregat (2) zunächst in dem ersten Betriebsbereich (16) betrieben wird, um den Sensoroffset zu ermitteln, und anschließend durch Betreiben des Antriebsaggregats (2) in dem zweiten Betriebsbereich (17) der Katalysatorzustandsparameter unter Verwendung des zuvor ermittelten Sensoroffsets bestimmt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysatorzustandsparameter ein eine Sauerstoffspeicherfähigkeit beschreibender Alterungsparameter des Fahrzeugkatalysators verwendet wird.
  9. 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), eine als Fahrzeugkatalysator ausgestaltete Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) zur Nachbehandlung des Abgases sowie einen stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) angeordneten, auf Stickoxid und Ammoniak reagierenden Schadstoffsensor (15) zum Ermitteln eines Schadstoffgehalts in dem Abgas verfügt, wobei das Ermitteln des Schadstoffgehalts aus einem Messwert des Schadstoffsensors (15) und einem Sensoroffset erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (1) dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, den Sensoroffset nur in einem ersten Betriebsbereich (16) des Antriebsaggregats (2) und einen Katalysatorzustandsparameter nur in einem von dem ersten Betriebsbereich (16) verschiedenen zweiten Betriebsbereich (17) des Antriebsaggregats (2) zu ermitteln.
  10. Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Antriebseinrichtung (1) nach Anspruch 9 die Verfahrensschritte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 ausführt.
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