EP4621210A1 - Verfahren zum betreiben einer antriebseinrichtung für ein kraftfahrzeug, antriebseinrichtung für ein kraftfahrzeug sowie computerprogrammprodukt - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer antriebseinrichtung für ein kraftfahrzeug, antriebseinrichtung für ein kraftfahrzeug sowie computerprogrammprodukt

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EP4621210A1
EP4621210A1 EP25164511.5A EP25164511A EP4621210A1 EP 4621210 A1 EP4621210 A1 EP 4621210A1 EP 25164511 A EP25164511 A EP 25164511A EP 4621210 A1 EP4621210 A1 EP 4621210A1
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EP
European Patent Office
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exhaust gas
combustion air
air ratio
drive unit
setpoint
Prior art date
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Application number
EP25164511.5A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dr. Bodo ODENDALL
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Audi AG
Original Assignee
Audi AG
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Publication date
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    • F02D41/0255—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus to accelerate the warming-up of the exhaust gas treating apparatus at engine start
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    • F02D41/06—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
    • F02D41/068—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for warming-up

Definitions

  • the state of the art includes, for example, the publication US 7,197,866 B2 This describes a method for controlling fuel injection into an engine having an exhaust system with an emission control device arranged therein, the method comprising: reading information from a sensor located downstream of the emission control device, the information including a substantially linear indication of an air-fuel ratio in exhaust gas, the linear indication being substantially linear over a full range of air-fuel ratios of at least 12:1 to 18:1, the information also including a substantially non-linear indication of stoichiometry setting a setpoint for an upstream sensor based on this information; and adjusting fuel injection into the engine based on the setpoint and a signal from the upstream sensor.
  • the object of the invention is to propose a method for operating a drive device for a motor vehicle, which has advantages over known methods, in particular enables a more precise adjustment of the composition of the fuel-fresh gas mixture.
  • a target value to which the first combustion air ratio or the second combustion air ratio is set is selected from a plurality of stored default target values depending on an operating state of the drive unit, in particular independently of the first combustion air ratio and/or the second combustion air ratio.
  • the method is provided for operating the drive device.
  • the drive device serves to drive the motor vehicle, thus providing a drive torque directed towards driving the motor vehicle.
  • the drive unit comprises 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 is supplied at least temporarily Contains fresh air.
  • the fresh gas may contain exhaust gas, provided exhaust gas recirculation is implemented, in which the exhaust gas generated by the drive unit is at least partially recirculated back into the drive unit, namely as a component of the fresh gas.
  • the fuel and the fresh gas supplied to the drive unit form the fuel-fresh gas mixture with a specific composition, which is reacted in the drive unit.
  • the chemical reaction between fuel and fresh gas produces exhaust gas, which is discharged to the outside environment of 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 aftertreatment system before being released into the outside environment. In the exhaust aftertreatment system, the pollutants are at least partially converted into less hazardous products. Only after passing through the exhaust aftertreatment system is the exhaust gas discharged to the outside environment, in particular through a tailpipe of the drive system.
  • the exhaust gas aftertreatment device is in the form of a vehicle catalyst, in particular a three-way catalyst, oxidation catalyst, NOx storage catalyst, or SCR catalyst, or at least comprises one.
  • the vehicle catalyst is integrated into a particulate filter, in particular a gasoline particulate filter or a diesel particulate filter.
  • the particulate filter for example, is provided with a catalytic coating.
  • Raw emissions describe the composition of the exhaust gas upstream of the exhaust aftertreatment device, or in terms of flow between the drive unit and the exhaust aftertreatment device.
  • the substances contained in the exhaust gas are partially converted as the exhaust gas passes through the exhaust aftertreatment device, changing the composition of the exhaust gas.
  • the substances present in the exhaust gas downstream of the exhaust aftertreatment device, which make up the exhaust gas are also referred to as tailpipe emissions, since the exhaust gas with this composition is released into the outside environment through the tailpipe of the drive direction.
  • the amount of pollutants contained in the tailpipe emissions depends, as already mentioned, on the raw emissions, but also on the conversion efficiency of the exhaust aftertreatment system. This is temperature-dependent. In particular, the further the temperature of the exhaust aftertreatment system is from the operating temperature of the exhaust aftertreatment system, i.e., the greater the absolute value of the difference between the temperatures, the lower the conversion efficiency.
  • the temperature of the exhaust aftertreatment system refers, in particular, to the temperature of a ceramic honeycomb body provided with the catalytic coating.
  • the first combustion air ratio and the second combustion air ratio are used, among other things, to operate the drive system.
  • 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 determined using the first lambda probe
  • the second combustion air ratio is determined using the second lambda probe.
  • the first Lambda probe is arranged upstream of the exhaust gas aftertreatment device and the second lambda probe is arranged downstream of the exhaust gas 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 or the target value to which the first combustion air ratio is adjusted within the framework of trim control.
  • the composition of the fuel-fresh gas mixture can be adjusted based solely on the first combustion air ratio or solely on the second combustion air ratio, i.e., without taking the other combustion air ratio into account.
  • the respective combustion air ratio is adjusted to the target value.
  • the composition of the fuel-fresh gas mixture is adjusted such that the respective combustion air ratio changes toward the target value, in particular up to the target value.
  • the respective combustion air ratio is regulated by adjusting the composition of the fuel-fresh gas mixture to the target value.
  • both the first combustion air ratio and the second combustion air ratio are preferably set to a respective target value.
  • the first combustion air ratio is set to a first target value and the second combustion air ratio is set to a second target value. by adjusting the composition of the fuel-fresh gas mixture accordingly.
  • the second combustion air ratio is adjusted to the second setpoint with a longer time constant than the first combustion air ratio to the first setpoint. This is due to the arrangement of the two lambda sensors on opposite sides of the exhaust aftertreatment system; the exhaust gas first flows over the first lambda sensor, then passes through the exhaust aftertreatment system, and only then reaches the second lambda sensor. Therefore, the exhaust gas takes significantly longer to travel from the drive unit to the second lambda sensor than it does from the drive unit to the first lambda sensor.
  • the drive device or drive unit when designing the drive device or drive unit, it is provided to determine a target value for the second combustion air ratio at which the exhaust gas aftertreatment device has the best conversion performance for the pollutants contained in the exhaust gas.
  • the pollutants here are understood to mean, in particular, hydrocarbons, carbon oxide, in particular carbon monoxide, and nitrogen oxide. If the second combustion air ratio corresponds to the second target value, a specific value is set for the first combustion air ratio, which is subsequently used as the first target value. This procedure is repeated, for example, for different operating points until a corresponding first target value is available for several operating points. These first target values are subsequently used depending on the operating point set on the drive unit to adjust the composition of the fuel/fresh gas mixture or at least to pre-control this adjustment.
  • Tests conducted by the applicant have surprisingly shown that this can be achieved by selecting the setpoint to which the first combustion air ratio or the second combustion air ratio is set from several stored setpoints, depending on the operating state of the drive unit. Different operating states require different Preset target values are stored, in particular in a control unit which is used to operate the drive device, in particular to control the drive unit.
  • a preset target value is to be selected from the stored preset target values and subsequently used as the target value.
  • This selection is preferably carried out independently of the first combustion air ratio, independently of the second combustion air ratio, or independently of both the first combustion air ratio and the second combustion air ratio.
  • the target value is therefore selected from the preset target values without taking into account the first combustion air ratio and/or the second combustion air ratio.
  • the described procedure in particular, precontrols the composition of the fuel/fresh gas mixture.
  • the setpoint after selecting from the multiple preset setpoints, for example, using the respective other combustion air ratio.
  • the setpoint is adjusted based on the second combustion air ratio, particularly within the framework of the trim control described above.
  • the second combustion air ratio is set to the setpoint, the first combustion air ratio is used to adjust the setpoint.
  • the different operating states of the drive unit can be effectively taken into account. This occurs in particular during a warm-up operation of the drive device, i.e. while a temperature of the drive unit and/or the exhaust gas aftertreatment device is lower than the respective operating temperature.
  • the warm-up operation is preferably carried out only while the temperature of the drive unit is lower than an operating temperature of the drive unit and/or while a Temperature of the exhaust aftertreatment device is lower than an operating temperature of the exhaust aftertreatment device.
  • warm-up operation is terminated. Outside of warm-up operation, especially after warm-up operation, the setpoint should no longer be selected. Instead, the setpoint is set to a specific default value and adjusted, for example, based on the first combustion air ratio and/or the second combustion air ratio. This achieves overall low-emission operation of the drive system.
  • a further development of the invention provides that when the operating state changes from a first operating state to a second operating state, the setpoint is adjusted from a first specified setpoint selected for the first operating state towards a second specified setpoint selected for the second operating state, in particular continuously and/or steadily, preferably over a specific period of time.
  • the selected setpoint should therefore not change abruptly, but rather a continuous or steady change is provided.
  • the setpoint is changed, for example, in such a way that it is changed over the specific period of time starting from the first setpoint to the second setpoint. It therefore only reaches the second setpoint upon expiration or end of the specific period of time. This avoids discontinuities in the setpoint and, in turn, implements particularly low-emission operation of the drive device.
  • a further development of the invention provides that the setpoint is determined based on an operating point set on the drive unit from a characteristic map containing several predefined setpoints, which are selected from several stored characteristic maps depending on the operating state of the drive unit. Thus, it is not intended to select a single predefined setpoint directly; instead, the setpoint is selected by selecting the characteristic map from the several characteristic maps.
  • Each of the multiple characteristic maps contains multiple default setpoints, in particular for different operating points of the drive unit.
  • the stored characteristic maps each contain default setpoints for the same operating points, so that a default setpoint can be determined for each of the operating points from each of the characteristic maps.
  • the proposed engine map is selected from the multiple engine maps depending on the operating state, preferably independently of the first combustion air ratio and/or the second combustion air ratio.
  • the setpoint is then determined from the selected engine map based on the operating point set on the drive unit, for example, by selecting the preset setpoint assigned to the operating point from the selected engine map or by interpolating or extrapolating the preset setpoints stored in the selected engine map.
  • Using the engine maps enables particularly targeted setting of the setpoint.
  • a further development of the invention provides that the operating state is described by a temperature of the drive unit and the target value and/or the characteristic map is selected depending on the temperature.
  • the operating state is therefore dependent on the temperature of the drive unit, for example on a temperature of a combustion chamber of the drive unit.
  • the fuel introduced into it cannot evaporate optimally, so that the lambda sensor, in particular the first lambda sensor, is exposed to a higher proportion of unburned hydrocarbons.
  • These have a lower diffusion rate into the lambda sensor, so that their influence on the lambda value determined by the lambda sensor is too small and the lambda sensor indicates an exhaust gas that is too lean. This influence decreases as the temperature of the combustion chamber increases.
  • the described advantages can be achieved by adjusting the setpoint values and/or the maps for different temperatures are stored, and the setpoint or map is selected based on the temperature from the specified setpoints or stored maps.
  • the resulting advantages have already been discussed.
  • a further development of the invention provides that, for the setpoint, a first preset value is selected that results in a leaner composition of the fuel/fresh gas mixture at a lower first temperature, and a second preset value is selected that results in a richer composition of the fuel/fresh gas mixture at a higher second temperature.
  • a first preset value is selected that results in a leaner composition of the fuel/fresh gas mixture at a lower first temperature
  • a second preset value is selected that results in a richer composition of the fuel/fresh gas mixture at a higher second temperature.
  • a further development of the invention provides that the operating state is described by a throughput of secondary air and the setpoint and/or the characteristic map is selected depending on the throughput of secondary air.
  • Secondary air is understood to be air which is chemically unchanged, in particular unburned, in the exhaust gas downstream of the drive unit.
  • the secondary air can, for example, be introduced into the exhaust gas downstream of the drive unit or can be expelled by the drive unit itself together with the exhaust gas or as a component of the exhaust gas.
  • Throughput is understood to be a quantity of secondary air per unit of time, for example a mass flow or a volume flow.
  • the secondary air is present, for example, while the exhaust gas aftertreatment system is actively heated, namely by operating the drive unit with a rich composition of the fuel-fresh gas mixture, and the additional introduction of the secondary air into the exhaust gas, so that downstream of the drive unit and upstream or in the The exhaust aftertreatment system performs post-oxidation of the combusted fuel still present in the exhaust gas.
  • the mixture is rich and the temperatures are correspondingly high.
  • Sufficient secondary air is introduced to ensure that the initial combustion air ratio equals the target value.
  • the exhaust gas composition is different than without the exhaust aftertreatment system being heated up.
  • the raw emissions contain a comparatively high amount of molecular hydrogen and a comparatively low amount of hydrocarbons, so that the first lambda sensor indicates that the mixture is too rich.
  • the target value must be selected such that the mixture is enriched.
  • the target value or the characteristic map is adjusted depending on the secondary air throughput.
  • the specified target values from which the target value is selected and the stored characteristic maps from which the characteristic map is selected are selected for this type of enrichment.
  • a further development of the invention provides that, for the setpoint value, a first preset value is selected that results in a leaner composition of the fuel/fresh gas mixture at a lower first flow rate, and a second preset value is selected that results in a richer composition of the fuel/fresh gas mixture at a higher second flow rate.
  • a further development of the invention provides that the secondary air is added to the exhaust gas in terms of flow between the drive unit and the exhaust gas aftertreatment device or by operating the Drive unit with a valve overlap is delivered by the drive unit.
  • the addition of secondary air to the exhaust gas preferably takes place with the aid of a secondary air source, for example a pump or a pressure vessel.
  • a secondary air source for example a pump or a pressure vessel.
  • ambient air is used as secondary air, which is taken from the exterior environment of the motor vehicle and subsequently introduced into the exhaust gas, namely downstream of the drive unit and upstream of the exhaust gas aftertreatment device.
  • the secondary air reacts with unburned fuel still contained in the exhaust gas, so that the temperature of the exhaust gas and thus the temperature of the exhaust gas aftertreatment device are increased.
  • secondary air can also be introduced into the exhaust gas by operating the drive unit with valve overlap.
  • the drive unit is operated in a scavenging mode, in which a rich fuel-fresh gas mixture is generated in the combustion chamber, and the resulting rich exhaust gas is mixed with purge air or secondary air that enters the combustion chamber through the valve overlap.
  • the described procedure effectively adapts the setpoint to the presence of secondary air or the secondary air flow rate.
  • a further development of the invention provides that the setpoint is adjusted taking the second combustion air ratio into account within the framework of a trim control.
  • the selected setpoint, or the setpoint determined from the selected characteristic map initially serves to pre-control the lambda control. It is then corrected using the trim control by adjusting the second combustion air ratio to the corresponding setpoint.
  • the first setpoint, to which the first combustion air ratio is adjusted is adjusted by setting the second combustion air ratio to the second setpoint.
  • a further development of the invention provides for a broadband lambda sensor to be used as the first lambda sensor and a step-type lambda sensor to be used as the second lambda sensor.
  • the broadband lambda sensor enables the residual oxygen content or the corresponding combustion air ratio to be measured over a wider measuring range than the step-type lambda sensor.
  • the broadband lambda sensor is preferably used to implement 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-off lambda sensor is higher than that of the broadband lambda sensor.
  • Deviations and errors of the broadband lambda sensor are preferably at least partially compensated using the trim control or by using the step-off lambda sensor. This allows the composition of the fuel-fresh gas mixture to be adjusted with high precision.
  • the invention further relates to a drive device for a motor vehicle, in particular for carrying out the method according to the statements in the context of this description, wherein the drive device has a drive unit generating exhaust gas, an exhaust gas aftertreatment device designed as a vehicle catalyst for aftertreating the exhaust gas, a first lambda probe arranged upstream of the exhaust gas aftertreatment device for determining a first combustion air ratio in the exhaust gas and a second lambda probe arranged downstream of the exhaust gas aftertreatment device for determining a second combustion air ratio in the exhaust gas, wherein the drive device is provided and designed to determine a composition of a fuel-fresh gas mixture used to operate the drive unit based on the first combustion air ratio and/or the second combustion air ratio.
  • the invention relates to a computer program product comprising instructions that cause the drive device to execute the explained method according to the embodiments of this description.
  • a computer program product comprising instructions that cause the drive device to execute the explained method according to the embodiments of this description.

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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 (4) zur Nachbehandlung des Abgases, eine stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (4) angeordnete erste Lambdasonde (6) zum Ermitteln eines ersten Verbrennungsluftverhältnisses in dem Abgas sowie eine stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (4) angeordnete zweite Lambdasonde (7) zum Ermitteln eines zweiten Verbrennungsluftverhältnisses in dem Abgas verfügt, wobei eine Zusammensetzung eines zum Betreiben des Antriebsaggregats (2) verwendeten Kraftstoff-Frischgas-Gemischs anhand des ersten Verbrennungsluftverhältnisses und/oder des zweiten Verbrennungsverhältnisses eingestellt wird. Dabei ist vorgesehen, dass ein Sollwert, auf welchen das erste Verbrennungsluftverhältnis oder das zweite Verbrennungsluftverhältnis eingestellt wird, in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Antriebsaggregats (2) aus mehreren hinterlegten Vorgabesollwerten ausgewählt 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, eine stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnete erste Lambdasonde zum Ermitteln eines ersten Verbrennungsluftverhältnisses in dem Abgas sowie eine stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnete zweite Lambdasonde zum Ermitteln eines zweiten Verbrennungsverhältnisses in dem Abgas verfügt, wobei eine Zusammensetzung eines zum Betreiben des Antriebsaggregats verwendeten Kraftstoff-Frischgas-Gemischs anhand des ersten Verbrennungsluftverhältnisses und/oder des zweiten Verbrennungsluftverhältnisses eingestellt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Computerprogrammprodukt.
  • Aus dem Stand der Technik ist zum Beispiel die Druckschrift US 7,197,866 B2 bekannt. Diese beschreibt ein Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung in einen Motor mit einem Abgassystem mit einer darin angeordneten Emissionskontrollvorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: Lesen von Informationen von einem stromabwärts der Emissionskontrollvorrichtung gelegenen Sensor, wobei die Informationen eine im Wesentlichen lineare Anzeige eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Abgas enthalten, wobei die lineare Anzeige über einen gesamten Bereich von Luft-Kraftstoff-Verhältnissen von mindestens 12:1 bis 18:1 im Wesentlichen linear ist, wobei die Informationen auch eine im Wesentlichen nichtlineare Anzeige der Stöchiometrie enthalten; Einstellen eines Sollwerts für einen stromaufwärts gelegenen Sensor auf der Grundlage dieser Informationen; und Einstellen der Kraftstoffeinspritzung in den Motor auf der Grundlage des eingestellten Sollwerts und eines Signals von dem stromaufwärts gelegenen Sensor.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere ein genaueres Einstellen der Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs ermöglicht.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Antriebsrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass ein Sollwert, auf welchen das erste Verbrennungsluftverhältnis oder das zweite Verbrennungsluftverhältnis eingestellt wird, in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Antriebsaggregats aus mehreren hinterlegten Vorgabesollwerten ausgewählt wird, insbesondere unabhängig von dem ersten Verbrennungsluftverhältnis und/oder dem zweiten Verbrennungsluftverhältnis.
  • 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.
  • Das Verfahren ist zum Betreiben der Antriebseinrichtung vorgesehen. Die Antriebseinrichtung dient einem Antreiben des Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments weist die Antriebsrichtung 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 das 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, insbesondere durch ein Endrohr der Antriebseinrichtung.
  • Die Abgasnachbehandlungseinrichtung liegt als Fahrzeugkatalysator vor, insbesondere als Drei-Wege-Katalysator, Oxidationskatalysator, NOx-Spei-cherkatalysator oder SCR-Katalysator oder weist einen solchen zumindest auf. Besonders bevorzugt ist der Fahrzeugkatalysator in einen Partikelfilter integriert, insbesondere in einen Otto-Partikelfilter oder einen Diesel-Partikelfilter. Hierzu 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 sowie der Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung ab.
  • Die Bestandteile des von dem Antriebsaggregat erzeugten Abgases werden auch als Rohemissionen bezeichnet. Die Rohemissionen beschreiben insoweit die Zusammensetzung des Abgases stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung beziehungsweise strömungstechnisch zwischen dem Antriebsaggregat und der Abgasnachbehandlungseinrichtung. Die in dem Abgas enthaltenen Stoffe werden bei dem Durchlaufen der Abgasnachbehandlungseinrichtung durch das Abgas teilweise umgewandelt, sodass sich die Zusammensetzung des Abgases ändert. Die stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung in dem Abgas vorliegenden Stoffe, aus welchen sich das Abgas zusammensetzt, werden auch als Endrohremissionen bezeichnet, da das Abgas mit dieser Zusammensetzung durch das Endrohr der Antriebsrichtung in die Außenumgebung entlassen wird.
  • Die Menge der in den Endrohremissionen enthaltenen Schadstoffe hängt, wie bereits erwähnt, von den Rohemissionen ab, zusätzlich jedoch auch von der Konvertierungsleistung der Abgasnachbehandlungseinrichtung. Diese ist temperaturabhängig. Insbesondere ist die Konvertierungsleistung umso niedriger, je weiter eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung von der Betriebstemperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung beabstandet ist, je größer also ein Absolutwert der Differenz zwischen den Temperaturen ist. Unter der Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung ist insbesondere eine Temperatur eines keramischen Wabenkörpers zu verstehen, welcher mit der katalytischen Beschichtung versehen ist.
  • Zum Betreiben der Antriebseinrichtung dienen unter anderem das erste Verbrennungsluftverhältnis und das zweite Verbrennungsluftverhältnis. 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 mithilfe der ersten Lambdasonde und das zweite Verbrennungsluftverhältnis mithilfe der zweiten Lambdasonde ermittelt. 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 und einer Trimmregelung herangezogen. Hierbei wird insbesondere die Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs anhand des ersten Verbrennungsluftverhältnisses eingestellt, wohingegen das zweite Verbrennungsluftverhältnis zur Korrektur des ersten Verbrennungsluftverhältnisses oder des Sollwerts, auf welchen das erste Verbrennungsluftverhältnis eingestellt wird, im Rahmen der Trimmregelung verwendet wird.
  • Grundsätzlich kann es vorgesehen sein, die Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs allein anhand des ersten Verbrennungsluftverhältnisses oder allein anhand des zweiten Verbrennungsluftverhältnisses einzustellen, also ohne das jeweils andere Verbrennungsluftverhältnis zu berücksichtigen. In jedem Fall wird das jeweilige Verbrennungsluftverhältnis auf den Sollwert eingestellt. Hierzu ist es insbesondere vorgesehen, die Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs derart anzupassen, dass das jeweilige Verbrennungsluftverhältnis sich in Richtung des Sollwerts verändert, insbesondere bis auf den Sollwert. Beispielsweise wird das jeweilige Verbrennungsluftverhältnis durch Einstellen der Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs auf den Sollwert geregelt.
  • Besonders bevorzugt ist es jedoch vorgesehen, sowohl das erste Verbrennungsluftverhältnis als auch das zweite Verbrennungsluftverhältnis zum Einstellen der Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs heranzuziehen. In diesem Fall werden vorzugsweise die beiden Verbrennungsluftverhältnisse auf einen jeweiligen Sollwert eingestellt. Insbesondere ist es also vorgesehen, das erste Verbrennungsluftverhältnis auf einen ersten Sollwert und das zweite Verbrennungsluftverhältnis auf einen zweiten Sollwert einzustellen, nämlich durch entsprechendes Anpassen der Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs.
  • Das Einstellen des zweiten Verbrennungsluftverhältnisses auf den zweiten Sollwert erfolgt hierbei aus Stabilitätsgründen mit einer größeren Zeitkonstante als das Einstellen des ersten Verbrennungsluftverhältnisses auf den ersten Sollwert. Dies ist durch die Anordnung der beiden Lambdasonden auf gegenüberliegenden Seiten der Abgasnachbehandlungseinrichtung begründet; das Abgas überströmt nämlich erst die erste Lambdasonde, durchläuft dann die Abgasnachbehandlungseinrichtung und gelangt erst dann zu der zweiten Lambdasonde, sodass das Abgas deutlich länger benötigt, um von dem Antriebsaggregat zu der zweiten Lambdasonde gelangen als es benötigt, um von dem Antriebsaggregat zu der ersten Lambdasonde zu gelangen.
  • Beispielsweise ist es vorgesehen, bei einer Auslegung der Antriebseinrichtung beziehungsweise des Antriebsaggregats einen Sollwert für das zweite Verbrennungsluftverhältnis zu ermitteln, bei welcher die Abgasnachbehandlungseinrichtung die beste Konvertierungsleistung für die in dem Abgas enthaltenen Schadstoffe aufweist. Unter den Schadstoffen sind hierbei insbesondere Kohlenwasserstoff, Kohlenstoffoxid, insbesondere Kohlenstoffmonoxid, und Stickoxid zu verstehen. Entspricht das zweite Verbrennungsluftverhältnis dem zweiten Sollwert, so stellt sich für das erste Verbrennungsluftverhältnis ein bestimmter Wert ein, welcher nachfolgend als erster Sollwert verwendet wird. Diese Vorgehensweise wird beispielsweise für unterschiedliche Betriebspunkte wiederholt, bis für mehrere Betriebspunkte jeweils ein entsprechender erster Sollwert vorliegt. Diese ersten Sollwerte werden nachfolgend in Abhängigkeit von dem an dem Antriebsaggregat eingestellten Betriebspunkts verwendet, um die Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs einzustellen oder dieses Einstellen zumindest Vorzusteuern.
  • Allerdings verhält es sich so, dass das erste Verbrennungsluftverhältnis und das zweite Verbrennungsluftverhältnis für unterschiedliche Zusammensetzungen der Rohemissionen, welche das gleiche Verbrennungsluftverhältnis aufweisen, nicht identisch sind. Das Verbrennungsluftverhältnis folgt der Beziehung λ = m Luft m Kraftstoff ⋅ 14 , 7 = 2 C O 2 + 2 C CO 2 + C H 2 O + C CO + C NO + 2 C NO 2 2 C CO + C H 2 + 9 C C 3 H 6 + 10 C C 3 H 8 + 2 C CO 2 + C H 2 O
  • Hieraus ergibt sich, dass zum Beispiel 1 ppm CO2 durch 1 ppm H2 ersetzt werden kann, ohne dass sich eine Änderung des Verbrennungsluftverhältnisses ergibt, da für eine Oxidation beider Abgaskomponenten jeweils ein 1/2 O2 benötigt wird. Die Beziehung kann unter Verwendung der Diffusionsgeschwindigkeit v x ¯ = 8 k B T πm x als λ gemessen = 2 1 32 C O 2 + 2 1 44 C CO 2 + 1 18 C H 2 O + 1 28 C CO + 1 30 C NO + 2 1 46 C NO 2 2 1 28 C CO + 1 2 C H 2 + 9 1 42 C C 3 H 6 + 10 1 44 C C 3 H 8 + 2 1 44 C CO 2 + 1 18 C H 2 O ausgedrückt werden. Hieraus ergibt sich, dass die Diffusionsgeschwindigkeit der Abgaskomponenten in die Lambdasonde von ihrer jeweiligen Molmasse abhängig ist. Entsprechend ist bei dem mithilfe der jeweiligen Lambdasonde gemessenen Verbrennungsluftverhältnis die Wurzel des reziproken Werts der molaren Masse zu berücksichtigen.
  • Bei Versuchen der Anmelderin hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass dies erfolgen kann, indem der Sollwert, auf welchen das erste Verbrennungsluftverhältnis beziehungsweise das zweite Verbrennungsluftverhältnis eingestellt wird, in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Antriebsaggregats aus mehreren hinterlegten Vorgabesollwerten ausgewählt wird. Für unterschiedliche Betriebszustände sind insoweit unterschiedliche Vorgabesollwerte hinterlegt, insbesondere in einem Steuergerät, welches zum Betreiben der Antriebseinrichtung, insbesondere zum Ansteuern des Antriebsaggregats, verwendet wird.
  • Aus den hinterlegten Vorgabesollwerten soll anhand des momentan vorliegenden Betriebszustands des Antriebsaggregats ein Vorgabesollwert ausgewählt und nachfolgend als Sollwert herangezogen werden. Dieses Auswählen erfolgt bevorzugt unabhängig von dem ersten Verbrennungsluftverhältnis, unabhängig von dem zweiten Verbrennungsluftverhältnis oder unabhängig sowohl von dem ersten Verbrennungsluftverhältnis als auch von dem zweiten Verbrennungsluftverhältnis. Die Auswahl des Sollwerts aus den Vorgabesollwert erfolgt also ohne Berücksichtigung des ersten Verbrennungsluftverhältnisses und/oder des zweiten Verbrennungsluftverhältnisses. Mit der beschriebenen Vorgehensweise wird insbesondere ein Vorsteuern der Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs vorgenommen.
  • Selbstverständlich kann es jedoch vorgesehen sein, den Sollwert nach dem Auswählen aus den mehreren Vorgabesollwerte anzupassen, beispielsweise unter Verwendung des jeweils anderen Verbrennungsluftverhältnisses. Wird also das erste Verbrennungsluftverhältnis auf den Sollwert eingestellt, so erfolgt das Anpassen des Sollwerts anhand des zweiten Verbrennungsluftverhältnisses, insbesondere im Rahmen der bereits beschriebenen Trimmregelung; wird hingegen das zweite Verbrennungsluftverhältnis auf den Sollwert eingestellt, so wird das erste Verbrennungsluftverhältnis zum Anpassen des Sollwert herangezogen.
  • Mit der beschriebenen Vorgehensweise können den unterschiedlichen Betriebszuständen des Antriebsaggregats effektiv Rechnung getragen werden. Dies erfolgt insbesondere während eines Aufwärmbetriebs der Antriebseinrichtung, also während eine Temperatur des Antriebsaggregats und/oder der Abgasnachbehandlungseinrichtung kleiner ist als die jeweilige Betriebstemperatur. Beispielsweise wird der Aufwärmbetriebs durchgeführt, vorzugsweise nur dann, während die Temperatur des Antriebsaggregats kleiner ist als eine Betriebstemperatur des Antriebsaggregats und/oder während eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung kleiner ist als eine Betriebstemperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung.
  • Erreicht die Temperatur die jeweilige Betriebstemperatur, so wird der Aufwärmbetrieb beendet. Abseits des Aufwärmbetriebs, insbesondere nach dem Aufwärmbetrieb, soll das Auswählen des Sollwerts nicht mehr erfolgen, vielmehr wird der Sollwert auf einen bestimmten Vorgabesollwert eingestellt und beispielsweise anhand des ersten Verbrennungsluftverhältnisses und/oder des zweiten Verbrennungsluftverhältnisses angepasst. Hierdurch wird insgesamt ein emissionsarmer Betrieb der Antriebseinrichtung erzielt.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei einer Änderung des Betriebszustands von einem ersten Betriebszustand auf einen zweiten Betriebszustand der Sollwert ausgehend von einem für den ersten Betriebszustand ausgewählten ersten Vorgabesollwert in Richtung eines für den zweiten Betriebszustand ausgewählten zweiten Vorgabesollwerts angepasst wird, insbesondere kontinuierlich und/oder stetig, vorzugsweise über einen bestimmten Zeitraum hinweg. Der ausgewählte Sollwert soll sich also nicht abrupt ändern, sondern vielmehr ist ein kontinuierliches beziehungsweise stetiges Verändern vorgesehen. Das Verändern des Sollwerts erfolgt beispielsweise derart, dass er über den bestimmten Zeitraum hinweg ausgehend von dem ersten Sollwert auf den zweiten Sollwert verändert wird. Er erreicht den zweiten Sollwert also erst mit dem Ablauf beziehungsweise Ende des bestimmten Zeitraums. Hierdurch werden Unstetigkeiten des Sollwerts vermieden und wiederum ein besonders emissionsarmer Betrieb der Antriebseinrichtung umgesetzt.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Sollwert anhand eines an dem Antriebsaggregat eingestellten Betriebspunkts aus einem mehrere Vorgabesollwerte enthaltenden Kennfeld ermittelt wird, das in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Antriebsaggregats aus mehreren hinterlegten Kennfeldern ausgewählt wird. Es ist also nicht vorgesehen, einen einzelnen Vorgabesollwert direkt auszuwählen, sondern das Auswählen des Sollwerts erfolgt durch Auswählen des Kennfelds aus den mehreren Kennfeldern.
  • Jedes der mehreren Kennfelder enthält mehrere Vorgabesollwerte, insbesondere für unterschiedliche Betriebspunkte des Antriebsaggregats. Vorzugsweise enthalten die hinterlegten Kennfeldern jeweils Vorgabesollwerte für dieselben Betriebspunkte, sodass für jeden der Betriebspunkte aus jedem der Kennfelder ein Vorgabesollwert ermittelbar ist.
  • Es ist also insgesamt vorgesehen, das Kennfeld in Abhängigkeit von dem Betriebszustand aus den mehreren Kennfeldern auszuwählen, nämlich vorzugsweise wiederum unabhängig von dem ersten Verbrennungsluftverhältnis und/oder dem zweiten Verbrennungsluftverhältnis. Aus dem ausgewählten Kennfeld wird nachfolgend anhand des an dem Antriebsaggregat eingestellten Betriebspunkts der Sollwert ermittelt, nämlich beispielsweise durch Auswählen des dem Betriebspunkt zugeordneten Vorgabesollwerts aus dem ausgewählten Kennfeld oder durch Interpolation beziehungsweise Extrapolation der in dem ausgewählten Kennfeld hinterlegten Vorgabesollwerte. Das Verwenden der Kennfelder ermöglicht ein besonders zielgerichtetes Einstellen des Sollwerts.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Betriebszustand von einer Temperatur des Antriebsaggregats beschrieben wird und der Sollwert und/oder das Kennfeld in Abhängigkeit von der Temperatur ausgewählt wird. Der Betriebszustand ist also von der Temperatur des Antriebsaggregats abhängig, beispielsweise von einer Temperatur eines Brennraums des Antriebsaggregats. Bei niedrigen Temperaturen in den Brennraum kann der in diesen eingebrachte Kraftstoff nicht optimal verdampfen, sodass die Lambdasonde, insbesondere die erste Lambdasonde, mit einem höheren Anteil an unverbrannten Kohlenwasserstoffe beaufschlagt wird. Diese weisen eine geringere Diffusionsgeschwindigkeit in die Lambdasonde hinein auf, sodass ihr Einfluss auf den mittels der Lambdasonde ermittelten Lambdawert zu gering ist und die Lambdasonde ein zu mageres Abgas anzeigt. Dieser Einfluss nimmt mit steigender Temperatur des Brennraums ab.
  • Entsprechend können die beschriebenen Vorteile erreicht werden, indem die Vorgabesollwerte und/oder die Kennfelder für unterschiedliche Temperaturen hinterlegt sind und der Sollwert beziehungsweise das Kennfeld anhand der Temperatur aus den Vorgabesollwerten beziehungsweise den hinterlegten Kennfeldern ausgewählt wird. Auf die sich hieraus ergebenden Vorteile wurde bereits eingegangen.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass für den Sollwert bei einer niedrigeren ersten Temperatur ein eine magerere Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs bewirkender erster Vorgabesollwert und bei einer höheren zweiten Temperatur ein eine fettere Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs bewirkender zweiter Vorgabesollwert ausgewählt wird. Auf den Hintergrund dieser Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Ist die Temperatur niedriger, so zeigt die Lambdasonde ein zu mageres Gemisch an, wohingegen tatsächlich ein fetteres Gemisch vorliegt. Entsprechend muss der Sollwert umso weiter in Richtung der mageren Zusammensetzung verschoben werden, je niedriger die Temperatur ist. Hiermit werden die bereits erwähnten Vorteile erzielt.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Betriebszustand von einem Durchsatz an Sekundärluft beschrieben wird und der Sollwert und/oder das Kennfeld in Abhängigkeit von dem Durchsatz an Sekundärluft ausgewählt wird. Unter der Sekundärluft ist Luft zu verstehen, welche chemisch unverändert, insbesondere unverbrannt, in dem Abgas stromabwärts des Antriebsaggregats vorliegt. Die Sekundärluft kann beispielsweise stromabwärts des Antriebsaggregats in das Abgas eingebracht oder aber von dem Antriebsaggregat selbst zusammen mit dem Abgas beziehungsweise als Bestandteil des Abgases ausgestoßen werden. Unter dem Durchsatz ist eine Menge der Sekundärluft pro Zeiteinheit zu verstehen, beispielsweise also ein Massenstrom oder ein Volumenstrom.
  • Die Sekundärluft liegt beispielsweise vor, während die Abgasnachbehandlungseinrichtung aktiv geheizt wird, nämlich durch Betreiben des Antriebsaggregats mit einer fetten Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs, und dem zusätzlichen Einbringen der Sekundärluft in das Abgas, sodass stromabwärts des Antriebsaggregats und stromaufwärts oder in der Abgasnachbehandlungseinrichtung eine Nachoxidation des noch in dem Abgas enthaltenen und verbrannten Kraftstoffs erfolgt. In dem Brennraum des Antriebsaggregats liegt insoweit eine fette Zusammensetzung des Gemischs bei entsprechend hohen Temperaturen vor. Es wird so viel Sekundärluft eingebracht, dass das erste Verbrennungsluftverhältnis gleich dem Sollwert ist.
  • Obwohl das erste Verbrennungsluftverhältnis gleich dem Sollwert ist, liegt jedoch eine andere Zusammensetzung des Abgases vor als ohne das Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung. Insbesondere enthalten die Rohemissionen vergleichsweise viel molekularen Wasserstoff und vergleichsweise wenig Kohlenwasserstoff, sodass die erste Lambdasonde eine zu fette Zusammensetzung des Gemischs anzeigt. Entsprechend muss der Sollwert derart ausgewählt werden, dass eine Anfettung des Gemischs erfolgt. Aus diesem Grund wird der Sollwert beziehungsweise das Kennfeld in Abhängigkeit von dem Durchsatz an Sekundärluft eingestellt. Die Vorgabesollwerte, aus welchen das Auswählen des Sollwerts erfolgt, und die hinterlegten Kennfelder, aus welchen das Kennfeld ausgewählt wird, sind für eine solche Anfettung gewählt. Erneut dient diese Vorgehensweise dem Erzielen von besonders geringen Emissionen der Antriebseinrichtung durch genaues Einstellen der gewünschten Zusammensetzung des Gemischs.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass für den Sollwert bei einem niedrigeren ersten Durchsatz ein eine magerere Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs bewirkender erster Vorgabesollwert und bei einem höheren zweiten Durchsatz ein eine fettere Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs bewirkender zweiter Vorgabesollwert ausgewählt wird. Auf die Hintergründe und die Vorteile wurde bereits hingewiesen. Der durch die Sekundärluft bewirkten Verschiebung der Zusammensetzung des Gemischs in Richtung eines mageren Gemischs wird hierdurch effektiv entgegengewirkt und eine geringe Abgasemission erreicht.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Sekundärluft strömungstechnisch zwischen dem Antriebsaggregat und der Abgasnachbehandlungseinrichtung dem Abgas beigemengt oder durch Betreiben des Antriebsaggregats mit einer Ventilüberschneidung von dem Antriebsaggregat gefördert wird. Das Beimengen der Sekundärluft in das Abgas erfolgt vorzugsweise mithilfe einer Sekundärluftquelle, beispielsweise einer Pumpe oder eines Druckbehälters. Beispielsweise wird Umgebungsluft als Sekundärluft verwendet, welche der Außenumgebung des Kraftfahrzeugs entnommen und nachfolgend in das Abgas eingebracht wird, nämlich stromabwärts des Antriebsaggregats und stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung. Hierdurch reagiert die Sekundärluft mit noch in dem Abgas enthaltenem unverbranntem Kraftstoff, sodass die Temperatur des Abgases und mithin die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung erhöht werden.
  • Die Sekundärluft kann jedoch auch durch das Betreiben des Antriebsaggregats mit der Ventilüberschneidung in das Abgas eingebracht sein. Insbesondere wird das Antriebsaggregat in diesem Fall in einer Scavenging-Betriebsart betrieben, in welcher in dem Brennraum ein fettes Kraftstoff-Frischgas-Gemisch erzeugt und das sich hieraus ergebende fette Abgas mit Spülluft beziehungsweise Sekundärluft vermischt wird, die durch die Ventilüberschneidung in den Brennraum gelangt. In jedem Fall erfolgt mithilfe der beschriebenen Vorgehensweise ein effektives Anpassen des Sollwerts an das Vorliegen der Sekundärluft beziehungsweise an den Durchsatz des Sekundärluft.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Sollwert unter Berücksichtigung des zweiten Verbrennungsluftverhältnisses im Rahmen einer Trimmregelung angepasst wird. Der ausgewählte Sollwert beziehungsweise der aus dem ausgewählten Kennfeld ermittelte Sollwert dient insoweit zunächst einer Vorsteuerung der Lambdaregelung. Nachfolgend wird er mithilfe der Trimmregelung korrigiert, indem das zweite Verbrennungsluftverhältnis auf den entsprechenden Sollwert geregelt wird. Insbesondere wird also der erste Sollwert, auf welchen das erste Verbrennungsluftverhältnis geregelt wird, angepasst, indem das zweite Verbrennungsluftverhältnis auf den zweiten Sollwert eingestellt wird. Hierdurch werden die bereits genannten Vorteile 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.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebsrichtung 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, eine stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnete erste Lambdasonde zum Ermitteln eines ersten Verbrennungsluftverhältnisses in dem Abgas sowie eine stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnete zweite Lambdasonde zum Ermitteln eines zweiten Verbrennungsluftverhältnisses in dem Abgas verfügt, wobei die Antriebsrichtung dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, eine Zusammensetzung eines zum Betreiben des Antriebsaggregats verwendeten Kraftstoff-Frischgas-Gemischs anhand des ersten Verbrennungsluftverhältnisses und/oder des zweiten Verbrennungsluftverhältnisses einzustellen.
  • Dabei ist die Antriebseinrichtung weiter dazu vorgesehen und ausgestaltet, einen Sollwert, auf welchen das erste Verbrennungsluftverhältnis oder das zweite Verbrennungsluftverhältnis eingestellt wird, in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Antriebsaggregats aus mehreren hinterlegten Vorgabesollwerten auszuwählen, insbesondere unabhängig von dem ersten Verbrennungsluftverhältnis und/oder dem zweiten Verbrennungsluftverhältnis.
  • Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Antriebsrichtung beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Antriebseinrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
  • Zudem betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Antriebsrichtung gemäß den Ausführungen dieser Beschreibung das erläuterte Verfahren 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 Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem abgaserzeugenden Antriebsaggregat sowie eine Abgasnachbehandlungseinrichtung.
    Die Figur 1 zeigt rein schematisch eine Antriebsrichtung 1, die über ein Antriebsaggregat 2, welches hier in Form einer Brennkraftmaschine vorliegt, sowie einen Abgastrakt 3 verfügt. In dem Abgastrakt 3 liegt eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 4 vor, welche hier als Fahrzeugkatalysator ausgestaltet ist. Der Abgasnachbehandlungseinrichtung 4 wird gemäß dem Pfeil 5 von dem Antriebsaggregat 2 erzeugtes Abgas zugeführt. Stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 4 liegt eine erste Lambdasonde 6, stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 4 eine zweite Lambdasonde 7 vor. Ein mittels der ersten Lambdasonde 6 ermitteltes erstes Verbrennungsluftverhältnis wird einem Lambdaregler 8 und ein mittels der zweiten Lambdasonde 7 ermitteltes zweites Verbrennungsluftverhältnis einem Trimmregler 9 zugeführt. Sowohl der Lambdaregler 8 als auch der Trimmregler 9 beeinflussen einen Sollwert 10 für eine Zusammensetzung eines Kraftstoff-Frischgas-Gemischs 11, mit welchem das Antriebsaggregat 2 betrieben wird.
  • Es ist vorgesehen, den Sollwert 10 in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Antriebsaggregats 2 aus mehreren hinterlegten Vorgabesollwerten auszuwählen, vorzugsweise unabhängig von dem ersten Verbrennungsluftverhältnis und/oder dem zweiten Verbrennungsluftverhältnis. Besonders bevorzugt wird anhand des Betriebszustands ein Kennfeld aus mehreren hinterlegten Kennfeldern ausgewählt und aus diesem Kennfeld unter Verwendung des an dem Antriebsaggregat 2 eingestellten Betriebspunkts der Sollwert ausgelesen. Der Betriebspunkt wird insbesondere von einem von dem Antriebsaggregat 2 zu erzeugenden Drehmoment und/oder einer Drehzahl des Antriebsaggregats 2 definiert. Mithilfe der beschriebenen Vorgehensweise erfolgt insbesondere ein Vorsteuern des Lambdareglers 8, sodass Abweichungen, wie sie in bestimmten Betriebszuständen auftreten können, zuverlässig vermieden werden. Hierdurch werden besonders geringe Emissionen der Antriebseinrichtung erzielt.
    • BEZUGSZEICHENLISTE:
    • 1
    Antriebseinrichtung
    2
    Antriebsaggregat
    3
    Abgastrakt
    4
    Abgasnachbehandlungseinrichtung
    5
    Pfeil
    6
    1. Lambdasonde
    7
    2. Lambdasonde
    8
    Lambdaregler
    9
    Trimmregler
    10
    Sollwert
    11
    Kraftstoff-Frischgas-Gemisch

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, die über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat (2), eine als Fahrzeugkatalysator ausgestaltete Abgasnachbehandlungseinrichtung (4) zur Nachbehandlung des Abgases, eine stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (4) angeordnete erste Lambdasonde (6) zum Ermitteln eines ersten Verbrennungsluftverhältnisses in dem Abgas sowie eine stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (4) angeordnete zweite Lambdasonde (7) zum Ermitteln eines zweiten Verbrennungsluftverhältnisses in dem Abgas verfügt, wobei eine Zusammensetzung eines zum Betreiben des Antriebsaggregats (2) verwendeten Kraftstoff-Frischgas-Gemischs anhand des ersten Verbrennungsluftverhältnisses und/oder des zweiten Verbrennungsverhältnisses eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sollwert, auf welchen das erste Verbrennungsluftverhältnis oder das zweite Verbrennungsluftverhältnis eingestellt wird, in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Antriebsaggregats (2) aus mehreren hinterlegten Vorgabesollwerten ausgewählt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert anhand eines an dem Antriebsaggregat (2) eingestellten Betriebspunkts aus einem mehrere Vorgabesollwerte enthaltenden Kennfeld ermittelt wird, das in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Antriebsaggregats (2) aus mehreren hinterlegten Kennfeldern ausgewählt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebszustand von einer Temperatur des Antriebsaggregats (2) beschrieben wird und der Sollwert und/oder das Kennfeld in Abhängigkeit von der Temperatur ausgewählt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Sollwert bei einer niedrigeren ersten Temperatur ein eine magerere Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs bewirkender erster Vorgabesollwert und bei einer höheren zweiten Temperatur ein eine fettere Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs bewirkender zweiter Vorgabesollwert ausgewählt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebszustand von einem Durchsatz an Sekundärluft beschrieben wird und der Sollwert und/oder das Kennfeld in Abhängigkeit von dem Durchsatz an Sekundärluft ausgewählt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Sollwert bei einem niedrigeren ersten Durchsatz ein eine magerere Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs bewirkender erster Vorgabesollwert und bei einem höheren zweiten Durchsatz ein eine fettere Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs bewirkender zweiter Vorgabesollwert ausgewählt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärluft strömungstechnisch zwischen dem Antriebsaggregat (2) und der Abgasnachbehandlungseinrichtung (4) dem Abgas beigemengt oder durch Betreiben des Antriebsaggregats (2) mit einer Ventilüberschneidung von dem Antriebsaggregat (2) gefördert wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert unter Berücksichtigung des zweiten Verbrennungsluftverhältnisses im Rahmen einer Trimmregelung angepasst 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 (4) zur Nachbehandlung des Abgases, eine stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (4) angeordnete erste Lambdasonde (6) zum Ermitteln eines ersten Verbrennungsluftverhältnisses in dem Abgas sowie eine stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (4) angeordnete zweite Lambdasonde zum Ermitteln eines zweiten Verbrennungsluftverhältnisses in dem Abgas verfügt, wobei die Antriebseinrichtung (1) dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, eine Zusammensetzung eines zum Betreiben des Antriebsaggregats (2) verwendeten Kraftstoff-Frischgas-Gemischs anhand des ersten Verbrennungsluftverhältnisses und/oder des zweiten Verbrennungsluftverhältnisses einzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (1) weiter dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, einen Sollwert, auf welchen das erste Verbrennungsluftverhältnis oder das zweite Verbrennungsluftverhältnis eingestellt wird, in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Antriebsaggregats (2) aus mehreren hinterlegten Vorgabesollwerten auszuwählen.
  10. Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Antriebseinrichtung (1) nach Anspruch 9 das Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 ausführt.
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