EP4720481A1

EP4720481A1 - Verfahren zum betreiben einer antriebseinrichtung für ein kraftfahrzeug, antriebseinrichtung für ein kraftfahrzeug sowie computerprogrammprodukt

Info

Publication number: EP4720481A1
Application number: EP24730626.9A
Authority: EP
Inventors: Bodo Odendall
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2023-06-01
Filing date: 2024-05-22
Publication date: 2026-04-08
Also published as: DE102023205130B3; WO2024245850A1; CN121263592A

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, eine stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) angeordnete erste Lambdasonde (13) zum Messen eines ersten Verbrennungsluftverhältnisses in dem Abgas, eine stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) angeordnete zweite Lambdasonde (14) zum Messen eines zweiten Verbrennungsluftverhältnisses in dem Abgas sowie einen stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) angeordneten, auf Stickoxid und Ammoniak reagierenden Schadstoffsensor (15) zum Ermitteln einer Schadstoffkonzentration in dem Abgas verfügt, wobei das Ermitteln der Schadstoffkonzentration aus einem Messwert des Schadstoffsensors (15) und einem Sensoroffset erfolgt. Dabei ist vorgesehen, dass der Sensoroffset des Schadstoffsensors (15) bestimmt wird, wenn ein Betriebszustand der Antriebseinrichtung (1) vorliegt, in dem eine Konvertierungsleistung der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) für Stickoxid mindestens einem bestimmten Konvertierungsleistungsschwellenwert entspricht und eine Ammoniakkonzentration stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) kleiner als ein Konzentrationsschwellenwert ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug sowie ein Computerprogrammprodukt.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie Computerprogrammprodukt

BESCHREIBUNG:

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 Messen eines ersten Verbrennungsluftverhältnisses in dem Abgas, eine stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnete zweite Lambdasonde zum Messen eines zweiten Verbrennungsluftverhältnisses in dem Abgas sowie einen stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordneten, auf Stickoxid und Ammoniak reagierenden Schadstoffsensor zum Ermitteln einer Schadstoffkonzentration in dem Abgas verfügt, wobei das Ermitteln der Schadstoffkonzentration 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 DE 10 2017 204 301 A1 bekannt. Diese beschreibt ein Verfahren zur Korrektur eines Offsets eines Ammoniak-Sensors, der in einem SCR-System stromabwärts zumindest eines SCR-Katalysators angeordnet ist. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Zuerst wird Ammoniak-Schlupf mittels des Ammoniak-Sensors erkannt, dann ein modellierter Ammoniak-Füllstand auf einen maximalen Ammoniak-Füllstand gesetzt und anschließend eine Unterdosierung eines Reduktionsmittels für das SCR-System ausgeführt. Wenn der modellierte Ammoniak-Füllstand auf einen nominalen Ammoniak- Füllstand zurückgegangen ist, wird die Unterdosierung beendet. Daraufhin erfolgt ein Ermitteln eines aktuellen Offsets und die Korrektur des Offsets mittels einer Differenz zwischen dem aktuellen Offset und einem voraussichtlichen Offset.

Weiterhin offenbart die Druckschrift DE 198 10 483 A1 ein Verfahren zur Bestimmung des Sensor-Offsets bei HC- und/oder NO_x-Sensoren, die im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine mit einem Katalysator angeordnet sind. Dabei ist vorgesehen, dass das Sensorsignal in Betriebszuständen der Brennkraftmaschine und des Katalysators, in denen keine HC- und/oder NOx-Emissionen auftreten, ausgelesen und als Offset-Signal gespeichert wird. Konkret erfolgt das Auslesen des Sensorsignals und sein Speichern als Offset-Signal bei kaltem Motor oder während eines Regenerierens eines NOx-Speicherkatalysators bei fettem Luft-Kraftstoff-Gemisch.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere eine sehr präzise Ermittlung des Sensoroffsets des Schadstoffsensors 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 des Stickoxidsensors bestimmt wird, insbesondere nur dann oder genau dann, wenn ein Betriebszustand der Antriebseinrichtung vorliegt, in dem eine Konvertierungsleistung der Abgasnachbehandlungseinrichtung für Stickoxid mindestens einem bestimmten Konvertierungsleistungsschwellenwert entspricht und eine Ammoniakkonzentration stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung kleiner als ein Konzentrationsschwellenwert ist.

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. 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 ungefährlichen 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.

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 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.

Aufgrund der stetig strenger werdenden Vorschriften für die Abgasemission muss diese immer genauer überwacht werden. Daher ist zusätzlich zu den beiden Lambdasonden der Schadstoffsensor vorgesehen, welcher auf Stickoxid und Ammoniak reagiert. Vorzugsweise ist der Schadstoffsensor ein Stickoxidsensor, welcher eine Querempfindlichkeit auf Ammoniak aufweist. Der Messwert des Stickoxidsensors wird daher sowohl von der Stickoxidkon- zentration als auch von der Ammoniakkonzentration in dem Abgas beeinflusst. Insbesondere resultiert aus dem Messwert des Stickoxidsensors eine Summe aus der Stickoxidkonzentration und der Ammoniakkonzentration, die in dem Abgas stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung vorliegen. Unter dem Stickoxid wird hierbei Stickstoffmonoxid, Stickstoffdioxid oder - bevorzugt - die Gesamtheit aus Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid verstanden.

Mithilfe des Schadstoffsensors wird die Schadstoffkonzentration ermittelt, nämlich unter Verwendung des Messwerts des Schadstoffsensors. Zusätzlich wird der Sensoroffset berücksichtigt, welcher eine Abweichung des Messwerts von der tatsächlichen Schadstoffkonzentration möglichst präzise beschreibt. Insbesondere ist die Schadstoffkonzentration gleich einer Summe aus dem Messwert des Schadstoffsensors und dem Sensoroffset oder die Schadstoffkonzentration ergibt sich aus dem Messwert abzüglich des Sensoroffsets. In jedem Fall liegt die Schadstoffkonzentration als Funktion des Messwerts und des Sensoroffsets vor.

Beispielsweise ist es vorgesehen, die Schadstoffkonzentration zeitweise als Stickoxidkonzentration und zeitweise als Ammoniakkonzentration zu verwenden. Vorzugsweise wird die Schadstoffkonzentration als Stickoxidkonzentration herangezogen, sofern die Antriebseinrichtung in einem Betriebszustand betrieben wird, in welchem mit hoher Wahrscheinlichkeit kein oder lediglich eine geringe Menge an Ammoniak in dem Abgas vorliegt. Dies ist insbesondere bei einem Betrieb der Antriebseinrichtung mit einem Kraftstoff-Frisch- gas-Gemisch der Fall, in welchem Sauerstoffüberschuss vorliegt, also bei einem Verbrennungsluftverhältnis von größer als ein.

Als Ammoniakkonzentration wird die Schadstoffkonzentration umgekehrt bevorzugt dann herangezogen, wenn die Antriebseinrichtung in einem Betriebszustand vorliegt, in welchem mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit kein oder lediglich eine geringe Menge an Stickoxid in dem Abgas vorliegt. Dies ist insbesondere bei einem Betreiben mit einem Kraftstoff-Frischgas-Gemisch mit Sauerstoffmangel der Fall, also bei einem Verbrennungsluftverhältnis von kleiner als eins. Zudem kann es vorgesehen sein, aus der Schadstoffkonzentration sowohl die Stickoxidkonzentration als auch die Ammoniakkonzentration zu ermitteln. Hierzu wird vorzugsweise eine der Konzentrationen mittels eines Modells ermittelt, beispielsweise die Ammoniakkonzentration. Die jeweils andere der Konzentrationen, insbesondere also die Stickoxidkon- zentration, wird dann aus der Schadstoffkonzentration und der mittels des Modells ermittelten Konzentration berechnet.

Um die Schadstoffkonzentration möglichst genau zu ermitteln, ist es notwendig, den Sensoroffset mit hoher Genauigkeit zu bestimmen. Dies ist jedoch anspruchsvoll, da selbst während eines Schubbetriebs des Antriebsaggregats in dem Abgas nicht nur Frischluft enthalten ist, sondern auch Ausgasungen aus dem Zylinderkurbelgehäuse auftreten können. Somit ist der Schubbetrieb nicht für ein zuverlässiges Kalibrieren des Schadstoffsensors durch das Bestimmen des Sensoroffsets geeignet. Zudem tritt der Schubbetrieb bei modernen Antriebseinrichtungen nur noch selten auf, sodass entsprechend keine Möglichkeit zur Nutzung des Schubbetriebs besteht.

Aus diesem Grund erfolgt das Bestimmen des Sensoroffsets in dem Betriebszustand der Antriebseinrichtung, in dem zum einen die Konvertierungsleistung der Abgasnachbehandlungseinrichtung für Stickoxid mindestens dem Konvertierungsleistungsschwellenwert entspricht und zum anderen die Ammoniakkonzentration kleiner als der Konzentrationsschwellenwert ist. Lediglich in diesem Betriebszustand wird also der Sensoroffset bestimmt. Das Bestimmen des Sensoroffsets erfolgt vorzugsweise, indem der Messwert des Schadstoffsensors in dem Betriebszustand der Antriebseinrichtung durch Messen ermittelt und der Sensoroffset gleich dem Messwert gesetzt wird oder indem die ermittelte Schadstoffkonzentration mit einer erwarteten Schadstoffkonzentration verglichen und der Sensoroffset um eine Differenz zwischen der ermittelten Schadstoffkonzentration und der erwarteten Schadstoffkonzentration angepasst wird. Die erwartete Schadstoffkonzentration ist beispielsweise gleich null. Aufgrund des Berücksichtigens sowohl der Konvertierungsleistung der Abgasnachbehandlungseinrichtung für Stickoxid als auch der Ammoniakkonzentration stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung ist der bestimmte Sensoroffset von hoher Genauigkeit, sodass anschließend die Schadstoffkonzentration ebenfalls mit hoher Genauigkeit ermittelt werden kann beziehungsweise ermittelt wird. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass davon ausgegangen wird, dass der Betriebszustand der Antriebseinrichtung vorliegt, insbesondere nur dann oder genau dann, falls die nachfolgend genannten Bedingungen erfüllt sind: das erste Verbrennungsluftverhältnis liegt innerhalb eines bestimmten ersten Verbrennungsluftverhältnisbereichs und das zweite Verbrennungsluftverhältnis liegt innerhalb eines bestimmten zweiten Verbrennungsluftverhältnisbereichs. Es ist also nicht notwendig, dass tatsächlich die Konvertierungsleistung der Abgasnachbehandlungseinrichtung beziehungsweise die Ammoniakkonzentration ermittelt werden. Vielmehr wird davon ausgegangen, dass die beiden entsprechenden Bedingungen erfüllt sind, falls die Verbrennungsluftverhältnisse innerhalb der Verbrennungsluftverhältnisbereiche liegen.

Sobald lediglich eines der Verbrennungsluftverhältnisse außerhalb des dazugehörigen Verbrennungsluftverhältnisbereichs liegt, wird davon ausgegangen, dass entweder die Konvertierungsleistung der Abgasnachbehandlungseinrichtung nicht hinreichend oder die Ammoniakkonzentration zu hoch ist und das Bestimmen des Sensoroffsets unterbleibt. In anderen Worten wird nur dann davon ausgegangen, dass der Betriebszustand der Antriebsrichtung vorliegt, falls die genannten Bedingungen erfüllt sind. Folglich wird auch nur bei erfüllten Bedingungen der Sensoroffset des Schadstoffsensors bestimmt. Es ist insoweit notwendig, dass alle der genannten Bedingungen erfüllt sind, damit auf das Vorliegen des Betriebszustands der Antriebseinrichtung geschlossen und das bestimmende Sensoroffset vorgenommen wird. Mithilfe der beschriebenen Vorgehensweise wird der Sensoroffset mit hoher Genauigkeit bestimmt.

Anders ausgedrückt betrifft die Erfindung also auch ein Verfahren, das sich dadurch auszeichnet, dass der Sensoroffset des Stickoxidsensors bestimmt wird, insbesondere nur dann oder genau dann, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind: das erste Verbrennungsluftverhältnis liegt innerhalb eines bestimmten ersten Verbrennungsluftverhältnisbereichs und das zweite Verbrennungsluftverhältnis liegt innerhalb eines bestimmten zweiten Verbrennungsluftverhältnisbereichs. Auf die weiteren Ausführungen dieser Beschreibung wird Bezug genommen.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass davon ausgegangen wird, dass der Betriebszustand der Antriebseinrichtung vorliegt, insbesondere nur dann oder genau dann, falls wenigstens eine der nachfolgend genannten Bedingungen erfüllt ist: ein Massenstrom des Abgases liegt innerhalb eines bestimmten Massenstrombereichs, ein Massenstromgradient liegt innerhalb eines bestimmten Gradientenbereichs und eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung liegt innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs. Die die Verbrennungsluftverhältnisse betreffenden Bedingungen werden im Rahmen dieser Beschreibung auch als erste Bedingungen und die nun genannten Bedingungen auch als zweite Bedingungen bezeichnet. Vorzugsweise wird nur dann oder genau dann davon ausgegangen, dass der Betriebszustand der Antriebsrichtung vorliegt, falls wenigstens eine der zweiten Bedingungen erfüllt ist, insbesondere mehrere der zweiten Bedingungen oder sogar alle der zweiten Bedingungen.

Die zweiten Bedingungen betreffen den Massenstrom, den Massenstromgradient und die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung. Der Massenstrom ist der momentane Massenstrom des Abgases durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung, der Massenstromgradient ihr Gradient über der Zeit, also die erste Ableitung des Massenstroms. 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.

Beispielsweise ist der Massenstrombereich nach unten von einer ersten Grenze begrenzt, die mindestens 5 kg/h, mindestens 10 kg/h oder mindestens 15 kg/h beträgt, zusätzlich oder alternativ höchstens 30 kg/h, höchstens 25 kg/s oder höchstens 20 kg/s. Nach oben ist der Massenstrombereich von einer zweiten Grenze begrenzt, die mindestens 100 kg/h, mindestens 110 kg/h oder mindestens 120 kg/h beträgt, zusätzlich oder alternativ höchstens 150 kg/h, höchstens 140 kg/h oder höchstens 130 kg/h. Der Gradientenbereich ist vorzugsweise nur nach oben begrenzt, beispielsweise auf höchstens 30 (kg/h)/s, höchstens 25 (kg/h)/s oder höchstens 20 (kg/h)/s. Der Temperaturbereich ist bevorzugt nur nach unten begrenzt, insbesondere auf mindestens 400 °C, mindestens 450 °C oder mindestens 500 °C.

Bevorzugt wird nur dann davon ausgegangen, dass der Betriebszustand der Antriebseinrichtung vorliegt und das Bestimmen des Sensoroffsets vorgenommen werden kann, insbesondere nur dann oder genau dann, falls sowohl die ersten Bedingungen als auch wenigstens eine der zweiten Bedingungen, vorzugsweise mehrere der zweiten Bedingungen oder alle der zweiten Bedingungen, erfüllt sind. Im Rahmen der Prüfung, ob der Betriebszustand der Antriebseinrichtung vorliegt, wird also der Massenstrom mit dem Massenstrombereich und/oder der Massenstromgradient mit dem Gradientenbereich und/oder die Temperatur mit dem Temperaturbereich verglichen. Liegt der Massenstrom, der Massenstromgradient oder die Temperatur außerhalb des jeweiligen Bereichs, so ist die entsprechende Bedingung nicht erfüllt. Die beschriebene Vorgehensweise ermöglicht wiederum die Bestimmung des Sensoroffsets mit äußerst hoher Genauigkeit.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass davon ausgegangen wird, dass der Betriebszustand der Antriebsrichtung vorliegt, vorzugsweise nur dann oder genau dann, falls die jeweilige Bedingung über eine jeweilige Zeitspanne hinweg erfüllt ist. Für jede der genannten Bedingungen, welche zum Prüfen auf das Vorliegen des Betriebszustands 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 Bestimmen des Sensoroffsets verhindert, falls der Betriebszustand lediglich über einen kurzen Zeitraum hinweg vorliegt, welcher die Genauigkeit des Sensoroffsets nicht sicherstellt. Umgekehrt wird mit der beschriebenen Vorgehensweise eine hohe Genauigkeit bei dem Ermitteln des Sensoroffsets realisiert. Es wird also davon ausgegangen, dass der Betriebszustand der Antriebseinrichtung vorliegt, insbesondere nur dann oder genau dann, falls eine oder mehrere der nachfolgend genannten Bedingungen zutrifft, insbesondere alle der genannten Bedingungen:

- das erste Verbrennungsluftverhältnis liegt über eine erste Zeitspanne hinweg innerhalb des bestimmten ersten Verbrennungsluftverhältnisbereichs,

- das zweite Verbrennungsluftverhältnis liegt über eine zweite Zeitspanne hinweg innerhalb des bestimmten zweiten Verbrennungsluftverhältnisbereichs,

- der Massenstrom des Abgases liegt über eine dritte Zeitspanne hinweg innerhalb des bestimmten Massenstrombereichs,

- der Massenstromgradient liegt über eine vierte Zeitspanne hinweg innerhalb des bestimmten Gradientenbereichs, sowie

- die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung liegt über eine fünfte Zeitspanne hinweg innerhalb des 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 aufweist, zusätzlich oder alternativ ebenso die vierte Zeitspanne. Die dritte Zeitspanne und/oder die vierte Zeitspanne kann 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 die Zeitspanne für die das zweite Verbrennungsluftverhältnis betreffende Bedingung länger gewählt wird als die Zeitspanne für die das erste Verbrennungsluftverhältnis betreffende Bedingung. Das zweite Verbrennungsluftverhältnis muss insoweit länger innerhalb des zweiten Verbrennungsluftverhältnisbereichs liegen als das erste Verbrennungsluftverhältnis in dem ersten Verbrennungsluftverhältnisbereich, damit auf das Vorliegen des Betriebszustands der Antriebseinrichtung geschlossen wird. Vorzugsweise ist die zweite Zeitspanne für das zweite Verbrennungsluftverhältnis um einen Faktor von mindestens zwei, mindestens drei oder mindestens vier länger als die erste Zeitspanne für das erste Verbrennungsluftverhältnis. Hierdurch wird eine besonders hohe Genauigkeit bei dem Bestimmen des Sensoroffsets erzielt.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das 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 X = 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 Verbrennungsluftverhältnisbereich, optional jedoch auch für den zweiten Verbrennungsluftverhältnisbereich.

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. 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. Die beschriebene Vorgehensweise ermöglicht das Erzielen einer hohen Genauigkeit bei dem Bestimmen des Sensoroffsets.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Temperaturbereich ein über einer Light Off-Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung liegender Temperaturbereich verwendet wird. 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 seine 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 die Stickoxidkonzentration und/oder die Ammoniakkonzentration 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 X = 1 herangezogen. Allerdings ist die Messgenauigkeit der Sprunglambdasonde höher als die der Breitbandlambdasonde. Abweichungen und Fehler der Breitbandlambdasonde werden vorzugsweise mithilfe einer 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 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, eine stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnete erste Lambdasonde zum Messen eines ersten Verbrennungsluftverhältnisses in dem Abgas, eine stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnete zweite Lambdasonde zum Messen eines zweiten Verbrennungsluftverhältnisses in dem Abgas sowie einen stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordneten, auf Stickoxid und Ammoniak reagierenden Schadstoffsensor zum Ermitteln einer Schadstoffkonzentration in dem Abgas verfügt, wobei das Ermitteln der Schadstoffkonzentration aus einem Messwert des Schadstoffsensors und einem Sensoroffset erfolgt.

Dabei ist die Antriebseinrichtung dazu vorgesehen und ausgestaltet, den Sensoroffset des Schadstoffsensors zu bestimmen, wenn ein Betriebszustand der Antriebseinrichtung vorliegt, in dem eine Konvertierungsleistung der Abgasnachbehandlungseinrichtung für Stickoxid mindestens einem bestimmten Konvertierungsleistungsschwellenwert entspricht und eine Ammoniakkonzentration stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung kleiner als ein Konzentrationsschwellenwert ist.

Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise 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 Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug. 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 einer Schadstoffkonzentration in dem Abgas dient. Der Schadstoffsensor 15 ist beispielhaft in die zweite Lambdasonde 14 integriert dargestellt. Das Ermitteln der Schadstoffkonzentration in dem Abgas erfolgt durch Messen eines Messwerts unter Verwendung des Schadstoffsensors 15. Der Messwert wird mit einem Sensoroffset beaufschlagt. Hieraus ergibt sich die Schadstoffkonzentration. Die Schadstoffkonzentration ist also beispielsweise gleich einer Summe aus dem Messwert und dem Sensoroffset. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Schadstoffkonzentration gleich dem Messwert abzüglich der Sensoroffset ist.

Um den Sensoroffset möglichst genau zu bestimmen, wird ein Betriebszustand der Antriebseinrichtung 1 abgewartet, in dem eine Konvertierungsleistung der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 für Stickoxid mindestens einem bestimmten Konvertierungsleistungsschwellenwert entspricht und zudem eine Ammoniakkonzentration stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 kleiner als ein Konzentrationsschwellenwert ist. Erst wenn diese Bedingungen erfüllt sind beziehungsweise wenn dieser Betriebszustand vorliegt, wird der Sensoroffset bestimmt, beispielsweise indem er gleich einem in dem Betriebszustand der Antriebseinrichtung 1 gemessenen Messwert des Schadstoffsensors 15 gesetzt wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Betriebszustand gezielt angefahren wird, insbesondere durch entsprechendes Einstellen der Antriebseinrichtung 1. In jedem Fall wird der Sensoroffset mit hoher Genauigkeit bestimmt, sodass nachfolgend das Ermitteln der Schadstoffkonzentration ebenfalls mit hoher Genauigkeit erfolgt.

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

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

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, eine stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) angeordnete erste Lambdasonde (13) zum Messen eines ersten Verbrennungsluftverhältnisses in dem Abgas, eine stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) angeordnete zweite Lambdasonde (14) zum Messen eines zweiten Verbrennungsluftverhältnisses in dem Abgas sowie einen stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) angeordneten, auf Stickoxid und Ammoniak reagierenden Schadstoffsensor (15) zum Ermitteln einer Schadstoffkonzentration in dem Abgas verfügt, wobei das Ermitteln der Schadstoffkonzentration aus einem Messwert des Schadstoffsensors (15) und einem Sensoroffset erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoroffset des Schadstoffsensors (15) bestimmt wird, wenn ein Betriebszustand der Antriebseinrichtung (1 ) vorliegt, in dem eine Konvertierungsleistung der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) für Stickoxid mindestens einem bestimmten Konvertierungsleistungsschwellenwert entspricht und eine Ammoniakkonzentration stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) kleiner als ein Konzentrationsschwellenwert ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass davon ausgegangen wird, dass der Betriebszustand der Antriebseinrichtung (1 ) vorliegt, falls die nachfolgend genannten Bedingungen erfüllt sind: das erste Verbrennungsluftverhältnis liegt innerhalb eines bestimmten ersten Verbrennungsluftverhältnisbereichs und das zweite Verbrennungsluftverhältnis liegt innerhalb eines bestimmten zweiten Verbrennungsluftverhältnisbereichs.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass davon ausgegangen wird, dass der Betriebszustand der Antriebseinrichtung (1 ) vorliegt, falls wenigstens eine der nachfolgend genannten Bedingungen erfüllt ist: ein Massenstrom des Abgases liegt innerhalb eines bestimmten Massenstrombereichs, ein Massenstromgradient liegt innerhalb eines bestimmten Gradientenbereichs und eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) liegt innerhalb eines bestimmten T em peraturbereichs.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass davon ausgegangen wird, dass der Betriebszustand der Antriebseinrichtung (1 ) vorliegt, falls die jeweilige Bedingung über eine jeweilige Zeitspanne hinweg erfüllt ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne für die das zweite Verbrennungsluftverhältnis betreffende Bedingung länger gewählt wird als die Zeitspanne für die das erste Verbrennungsluftverhältnis betreffende Bedingung.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verbrennungsluftverhältnisbereich und/oder der zweite Verbrennungsluftverhältnisbereich jeweils ein stöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis enthalten.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Temperaturbereich ein über einer Light Off-Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung liegender Temperaturbereich verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zweite Lambdasonde (14) eine in den Schadstoffsensor (15) integrierte Lambdasonde 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, eine stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) angeordnete erste Lambdasonde (13) zum Messen eines ersten Verbrennungsluftverhältnisses in dem Abgas, eine stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) angeordnete zweite Lambdasonde (14) zu Messen eines zweiten Verbrennungsluftverhältnisses in dem Abgas sowie einen stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) angeordneten, auf Stickoxid und Ammoniak reagierenden Schadstoffsensor (15) zum Ermitteln einer Schadstoffkonzentration in dem Abgas verfügt, wobei das Ermitteln der Schadstoffkonzentration aus einem Messwert des Schadstoffsensors (15) und einem Sensoroffset erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (1 ) dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, den Sensoroffset des Schadstoffsensors (15) zu bestimmen, wenn ein Betriebszustand der Antriebseinrichtung (1 ) vorliegt, in dem eine Konvertierungsleistung der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) für Stickoxid mindestens einem bestimmten Konvertierungsleistungsschwellenwert entspricht und eine Ammoniakkonzentration stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) kleiner als ein Konzentrationsschwellenwert ist.

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.