EP4728175A1 - 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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EP4728175A1
EP4728175A1 EP24732459.3A EP24732459A EP4728175A1 EP 4728175 A1 EP4728175 A1 EP 4728175A1 EP 24732459 A EP24732459 A EP 24732459A EP 4728175 A1 EP4728175 A1 EP 4728175A1
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EP
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exhaust gas
threshold value
exhaust
temperature
aftertreatment device
Prior art date
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Application number
EP24732459.3A
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Bodo Odendall
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Original Assignee
Audi AG
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    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
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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) und eine als Fahrzeugkatalysator ausgestaltete Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) zur Nachbehandlung des Abgases mit temperaturabhängiger Konvertierungsleistung für in dem Abgas enthaltene Schadstoffe verfügt. Dabei ist vorgesehen, dass ein Einrichtungsanteil der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) bestimmt wird, in welchem die Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) eine Temperatur aufweist, die mindestens einer Betriebstemperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) entspricht, aus dem Einrichtungsanteil ein Abgasdurchsatzschwellenwert ermittelt wird und das Antriebsaggregat (2) derart betrieben wird, dass ein Abgasdurchsatz des von dem Antriebsaggregat (2) erzeugten Abgases höchstens dem Abgasdurchsatzschwellenwert entspricht. 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 und eine als Fahrzeugkatalysator ausgestaltete Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Nachbehandlung des Abgases mit temperaturabhängiger Konvertierungsleistung für in dem Abgas enthaltene Schadstoffe verfügt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Computerprogrammprodukt.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2021 102 240 A1 bekannt. Diese betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, die einen Verbrennungsmotor und einen Abgasstrang mit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung aufweist, wobei die Abgasnachbehandlungseinrichtung einen Stickoxidkonverter und eine Stickoxidspeicher- vorrichtung umfasst. Dabei ist vorgesehen, dass bei einer Temperatur des Stickoxidkonverters, die unterhalb von dessen Anspringtemperatur liegt, der Verbrennungsmotor mager betrieben wird, und bei einer Temperatur des Stickoxidkonverters, die mindestens der Anspringtemperatur entspricht, der Verbrennungsmotor zumindest zeitweise stöchiometrisch betrieben und die Stickoxidspeichervorrichtung regeneriert wird.
Weiterhin offenbart die Druckschrift US 10,738,674 B 2 eine Vorrichtung zum Aufheizen einer katalytischen Abgasnachbehandlungseinrichtung. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere niedrige Endrohremissionen der Antriebseinrichtung sicherstellt.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass ein Einrichtungsanteil der Abgasnachbehandlungseinrichtung bestimmt wird, in welchem die Abgasnachbehandlungseinrichtung eine Temperatur aufweist, die mindestens einer Betriebstemperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung entspricht, aus dem Einrichtungsanteil ein Abgasdurchsatzschwellenwert ermittelt wird und das Antriebsaggregat derart betrieben wird, dass ein Abgasdurchsatz des von dem Antriebsaggregat erzeugten Abgases höchstens dem Abgasdurchsatzschwellenwert entspricht.
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 Antriebsrichtung das Antriebsaggregat auf. Das Antriebsaggregat liegt vorzugsweise als Brennkraftmaschine vor, insbesondere als Otto-Brenn- kraftmaschine oder als Diesel-Brennkraftmaschine. Dem Antriebsaggregat werden während eines Betriebs der Antriebseinrichtung zumindest zeitweise Kraftstoff und Frischgas zugeführt, wobei das Frischgas zumindest zeitweise Frischluft enthält. Zusätzlich kann das Frischgas Abgas aufweisen, sofern eine Abgasrückführung realisiert ist, bei welcher das von dem Antriebsaggregat erzeugte Abgas zumindest teilweise wieder in das Antriebsaggregat zurückgeführt wird, nämlich als Bestandteil des Frischgases. Der Kraftstoff und das Frischgas, die dem Antriebsaggregat zugeführt werden, bilden ein Kraft- stoff-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 als SCR-Katalysator. 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 ungefährlichen Produkte umgesetzt werden, hängen insbesondere von der Zusammensetzung des der Abgasnachbehandlungseinrichtung zugeführten Abgases und 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 Antriebseinrichtung 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.
Insbesondere nach einem Neustart oder einem Wiederstart des Antriebsaggregats ist die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung zumindest über einen Teil der Abgasnachbehandlungseinrichtung hinweg kleiner als die Betriebstemperatur. Dies ist insbesondere der Fall, falls das Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung durch das Abgas selbst erfolgt und abseits der in dem Abgas enthaltenen Wärme keine zusätzliche Wärme zum Beheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung aufgewandt wird. Bei dem Aufheizen mittels des Abgases werden stromaufwärts liegende Bereich der Abgasnachbehandlungseinrichtung zuerst erwärmt, sodass sich die Temperatur von weiter stromabwärts liegenden Bereichen langsamer in Richtung der Betriebstemperatur verändert. Hieraus ergeben sich Bereiche der Abgasnachbehandlungseinrichtung, in welchen diese unterschiedliche Temperaturen aufweist.
In den Bereichen der Abgasnachbehandlungseinrichtung mit unterschiedlichen Temperaturen liegen unterschiedliche Konvertierungsleistungen vor. Beispielsweise weist die Abgasnachbehandlungseinrichtung in einem ersten Bereich, in welchem die Temperatur bereits die Betriebstemperatur erreicht hat, eine höhere Konvertierungsleistung auf als in einem zweiten Bereich, in welchem die Temperatur (noch) kleiner ist als die Betriebstemperatur. Hieraus folgt, dass die Fähigkeit der Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Nachbehandlung des Abgases beziehungsweise zur Konvertierung der in dem Abgas enthaltene Schadstoffe reduziert ist. Entsprechend ist es notwendig, Maßnahmen zu treffen, um einen unzulässig hohen Schadstoffausstoß in die Außenumgebung zu verhindern.
Hierzu ist es vorgesehen, zunächst den Einrichtungsanteil der Abgasnachbehandlungseinrichtung zu bestimmen, in welchem die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung bereits die Betriebstemperatur erreicht hat. Dieser Einrichtungsanteil kann beispielsweise als Streckenanteil über eine Gesamterstreckung der Abgasnachbehandlungseinrichtung beziehungsweise eines Wabenkörpers der Abgasnachbehandlungseinrichtung in Hauptströmungsrichtung des Abgases oder als Volumenanteil an einem Gesamtvolumen der Abgasnachbehandlungseinrichtung oder zumindest an dessen Wabenkörper der Abgasnachbehandlungseinrichtung vorliegen. Beispielsweise wird der Einrichtungsanteil in Prozent angegeben.
Aus dem auf diese Art und Weise bestimmten Einrichtungsanteil wird nun der Abgasdurchsatzschwellenwert ermittelt. Dieser beschreibt den maximalen Abgasdurchsatz, für welchen die Abgasnachbehandlungseinrichtung in ihrem momentanen Zustand, also bei der momentan in der Abgasnachbehandlungseinrichtung vorliegenden Temperaturverteilung, eine gewünschte Konvertierungsleistung erreicht. Bis zu dem Erreichen des Abgasdurchsatzschwellenwerts durch einen tatsächlich Abgasdurchsatz durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung ist insoweit sichergestellt, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung eine Konvertierungsleistung erreicht, die der gewünschten Konvertierungsleistung mindestens entspricht oder sogar höher ist. Unter dem Abgasdurchsatz wird vorzugsweise ein Massenstrom oder ein Volumenstrom verstanden, also eine Abgasmasse beziehungsweise ein Abgasvolumen pro Zeiteinheit. Der Abgasdurchsatz wird beispielsweise in der Einheit kg/h (Masse) oder in der Einheit m3/h (Volumen) angegeben.
Nach dem Ermitteln des Abgasdurchsatzschwellenwerts wird das Antriebsaggregat derart betrieben, dass der tatsächliche Abgasdurchsatz des von dem Antriebsaggregat erzeugten Abgases durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung höchstens dem Abgasdurchsatzschwellenwert entspricht. Hierzu wird beispielsweise die Nennleistung des Antriebsaggregats begrenzt, nämlich auf eine maximale Nennleistung, bei welcher der Abgasdurchsatz höchstens dem Abgasdurchsatzschwellenwert entspricht.
Beispielsweise ist es vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung eine Vorgabeleistung aus einer Stellung eines Bedienelements, insbesondere eines Gaspedals, ermittelt oder von einer Fahrerassistenzeinrichtung übernimmt, welche einen entsprechenden Vorgabewert bereitstellt. Aus der Vorgabeleistung wird eine Sollleistung ermittelt und an dem Antriebsaggregat eingestellt, welches nachfolgend derart betrieben wird, dass eine von dem Antriebsaggregat bereitgestellte Istleistung der Sollleistung entspricht. Vorzugsweise wird die Istleistung des Antriebsaggregats auf die Sollleistung geregelt. Zur Berücksichtigung des Abgasdurchsatzschwellenwerts wird die Sollleistung zunächst auf die Vorgabeleistung gesetzt, jedoch anschließend in Richtung größerer Werte auf die Maximalleistung begrenzt, bei welcher der Abgasdurchsatz dem Abgasdurchsatzschwellenwert entspricht. Mit der beschriebenen Vorgehensweise wird sichergestellt, dass das von der Antriebseinrichtung in die Außenumgebung abgeführt Abgas, also die Endrohremissionen der Antriebseinrichtung, stets vorgegebene Werte einhalten.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Einrichtungsanteil anhand eines Katalysatormodells bestimmt wird, dem als Eingangsgröße wenigsten eine der nachfolgend genannten Größen zugeführt wird: eine Temperatur des Abgases, ein Abgasdurchsatz und eine aufgrund der Nachbehandlung des Abgases in der Abgasnachbehandlungseinrichtung anfallende Reaktionswärme. Das Katalysatormodell dient also zumindest zum Ermitteln der Temperaturverteilung in der Abgasnachbehandlungseinrichtung und entsprechend auch des Einrichtungsanteils. Zusätzlich kann das Katalysatormodell dazu herangezogen werden, die Zusammensetzung des Abgases stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung zu ermitteln, insbesondere aus den Rohemissionen, also der Zusammensetzung des von dem Antriebsaggregat erzeugten Abgases stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung und der Eingangsgröße.
Die Temperatur des Abgases ist insbesondere eine Temperatur, welche das Abgas stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung aufweist, vorzugsweise unmittelbar stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung. Unter dem Abgasdurchsatz ist wie bereits erläutert die die Abgasnachbehandlungseinrichtung pro Zeiteinheit durchströmende Menge des Abgases zu verstehen. Die Reaktionswärme beschreibt hingegen eine Wärmemenge, welche in der Abgasnachbehandlungseinrichtung selbst pro Zeiteinheit anfällt, nämlich aufgrund der in ihr ablaufenden chemischen Reaktionen bei dem Konvertieren der Schadstoffe. Wenigstens eine der genannten Größen, vorzugsweise jedoch mehrere oder alle der genannten Größen, werden als Eingangsgröße für das Katalysatormodell herangezogen, die als Ausgangsgröße zumindest den Einrichtungsanteil aufweist. Mit der beschriebenen Vorgehensweise können der Einrichtungsanteil und damit der Abgasdurchsatzschwellenwert mit hoher Genauigkeit ermittelt werden, sodass das Auftreten von unerwünscht großen Endrohremissionen zuverlässig verhindert wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei dem Ermitteln des Abgasdurchsatzschwellenwerts zusätzlich zu dem Einrichtungsanteil wenigstens eine der nachfolgend genannten Größen berücksichtigt wird: ein Konvertierungsleistungsschwellenwert und die Temperatur des Abgases. Auch das Ermitteln des Abgasdurchsatzschwellenwerts erfolgt insoweit mithilfe eines Modells, welches beispielsweise in Form einer mathematischen Beziehung kommen eines Kennfelds oder einer Tabelle vorliegt. Das Modell weist den Abgasdurchsatzschwellenwert als Ausgangsgröße auf. Als Eingangsgröße für das Modell wird der Konvertierungsleistungsschwellenwert und/oder die Temperatur des Abgases herangezogen. Der Konvertierungsleistungsschwellenwert entspricht derjenigen Konvertierungsleistung, welche die Abgasnachbehandlungseinrichtung mindestens aufbringen muss, um die gewünschten Endrohremissionen zu erzielen. Der Konvertierungsleistungsschwellenwert kann insoweit auch als Mindestkonvertierungsleistung bezeichnet werden. Die Temperatur des Abgases ist wiederum vorzugsweise diejenige Temperatur, welche das Abgas stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung aufweist, insbesondere unmittelbar stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung. Von den genannten Größen wird wenigstens eine als Eingangsgröße bei dem Ermitteln des Abgasdurchsatzschwellenwerts berücksichtigt, vorzugsweise jedoch mehrere beziehungsweise beide. Hierdurch wird eine besonders hohe Genauigkeit bei dem Ermitteln des Abgasdurchsatzschwellenwerts erreicht und entsprechend hinreichend geringe Endrohremissionen sichergestellt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass für den Konvertierungsleistungsschwellenwert ein Wert von mindestens 90 %, mindestens 95 % oder mindestens 98 % verwendet wird. Mit einer derartigen Wahl des Konvertierungsleistungsschwellenwert wird eine besonders zuverlässige Nachbehandlung des Abgases sichergestellt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Abgasdurchsatzschwellenwert anhand mehrerer, für unterschiedliche Werte des Einrichtungsanteils hinterlegte Kennfelder ermittelt wird. Die Kennfelder sind in der Antriebseinrichtung hinterlegt, beispielsweise in einem Steuergerät der Antriebseinrichtung, mittels welcher das erläuterte Verfahren umgesetzt wird. Die Kennfelder setzen die zu dem Ermitteln des Abgasdurchsatzschwellenwerts verwendeten Größen in Beziehung zu diesem. Beispielsweise beschreibt jedes der Kennfelder den Abgasdurchsatzschwellenwert für den Konvertierungsleistungsschwellenwert und/oder die Temperatur des Abgases.
Es kann hierbei vorgesehen sein, dass in jedem der Kennfelder die Konvertierungsleistung über dem Abgasdurchsatz und/oder der Temperatur des Abgases aufgetragen ist. Aus dem jeweiligen Kennfeld wird dann ermittelt, bis zu welchem Abgasdurchsatzschwellenwert die Konvertierungsleistung mindestens dem Konvertierungsleistungsschwellenwert entspricht. Die hinterlegten Kennfeldern beschreiben unterschiedliche Werte des Einrichtungsanteils. Mithilfe der Kennfelder kann der Abgasdurchsatzschwellenwert mit hoher Genauigkeit bestimmt werden, sodass die gewünschten Endrohremissionen zuverlässig eingehalten werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kennfelder zumindest für Werte von 0 % und 100 % des Einrichtungsanteils hinterlegt sind. Bei dem Wert von 0 % ist die Temperatur über die gesamte Abgasnachbehandlungseinrichtung hinweg kleiner als ihre Betriebstemperatur; bei einem Wert von 100 % entspricht die Temperatur über die gesamte Abgasnachbehandlungseinrichtung mindestens der Betriebstemperatur. Die Kennfelder schließen insoweit alle möglichen Werte des Einrichtungsanteils zwischen sich ein, sodass das Ermitteln des Abgasdurchsatzschwellenwerts beispielsweise durch Interpolation einfach vorgenommen werden kann.
Bevorzugt liegen die Kennfelder für weitere Werte des Einrichtungsanteils vor, insbesondere sind mindestens 5, mindestens 10 oder mindestens 20 Kennfelder für unterschiedliche Werte des Einrichtungsanteils hinterlegt. Die Werte des Einrichtungsanteils können hierbei gleichmäßig voneinander be- abstandet sein. Vorzugsweise nimmt der Abstand zwischen den Werten mit steigenden Werten jedoch ab, sodass für kleinere Werte die Werte einen größeren Abstand voneinander aufweisen als für größere Werte. Hierdurch wird die Genauigkeit weiter verbessert.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass anhand des Einrichtungsanteils aus den mehreren hinterlegten Kennfeldern ein Kennfeld ausgewählt und das ausgewählte Kennfeld zum Ermitteln des Abgasdurchsatzschwellenwerts verwendet wird. Insbesondere wird dasjenige Kennfeld ausgewählt, welches für einen Wert des Einrichtungsanteils hinterlegt ist, welcher dem bestimmten Einrichtungsanteil entspricht oder am nächsten liegt. Anhand dieses ausgewählten Kennfelds wird anschließend der Abgasdurchsatzschwellenwert ermittelt. Hierdurch wird bereits eine gute Genauigkeit sichergestellt. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass anhand des Einrichtungsanteils aus den mehreren hinterlegten Kennfeldern ein Kennfeld interpoliert und das interpolierte Kennfeld zum Ermitteln des Abgasdurchsatzschwellenwerts verwendet wird. Diese Vorgehensweise findet insbesondere Anwendung, falls für den bestimmten Einrichtungsanteil kein Kennfeld hinterlegt ist, sondern die Kennfelder für Werte des Einrichtungsanteils hinterlegt sind, welche von dem bestimmten Einrichtungsanteil verschieden sind. In diesem Fall werden beispielsweise Kennfelder ausgewählt, die für Werte hinterlegt sind, welche dem bestimmten Einrichtungsanteil auf gegenüberliegenden Seiten jeweils am nächsten liegen. Aus diesen Kennfeldern wird anschließend das Kennfeld interpoliert, beispielsweise durch lineare Interpolation. Aus dem interpolierten Kennfeld wird anschließend der Abgasdurchsatzschwellenwert ausgelesen und zum Ansteuern des Antriebsaggregats verwendet. Mit der beschriebenen Vorgehensweise wird die Genauigkeit des Abgasdurchsatzschwellenwerts weiter verbessert.
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 und eine als Fahrzeugkatalysator ausgestaltete Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Nachbehandlung des Abgases mit temperaturabhängiger Konvertierungsleistung für in dem Abgas enthaltene Schadstoffe verfügt. Dabei ist die Antriebseinrichtung dazu vorgesehen und ausgestaltet, einen Einrichtungsanteil der Abgasnachbehandlungseinrichtung zu ermitteln, in welchem die Abgasnachbehandlungseinrichtung eine Temperatur aufweist, die mindestens einer Betriebstemperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung entspricht, aus dem Einrichtungsanteil einen Abgasdurchsatzschwellenwert zu ermitteln und das Antriebsaggregat derart zu betreiben, dass ein Abgasdurchsatz des von dem Antriebsaggregat erzeugten Abgases höchstens dem Abgasdurchsatzschwellenwert entspricht. 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, sowie
Figur 2 ein Kennfeld, in welchem eine Konvertierungsleistung eine Abgasnachbehandlungseinrichtung über über einer Abgastemperatur und einer Abgasmasse aufgetragen ist. 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. Die beiden Verbrennungsluftverhältnisse werden zum Einstellen der Zusammensetzung eines Kraftstoff-Frischgas-Gemischs verwendet, das in dem Antriebsaggregat 2 unter Entstehung des Abgases chemisch reagiert. In der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 werden in dem Abgas enthaltene Schadstoffe in ungefährlichere Produkte umgesetzt. Eine Konvertierungsleistung der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12, mit welcher dieses Umsetzen der Schadstoffe erfolgt, ist temperaturabhängig. Die Temperaturabhängigkeit liegt nicht nur für die Abgastemperatur des Abgases selbst vor, sondern zusätzlich auch für eine Katalysatortemperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12. Um sicherzustellen, dass die Konvertierungsleistung der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 stets hinreichend hoch ist, um die gewünschten Endrohremissionen zu erzielen, soll zunächst derjenige Einrichtungsanteil der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 bestimmt werden, in welchem eine Temperatur vorliegt, die mindestens einer Betriebstemperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 entspricht.
Aus diesem Einrichtungsanteil wird anschließend ein Abgasdurchsatzschwellenwert ermittelt und das Antriebsaggregat 2 derart betrieben, dass der Abgasdurchsatz, also der Abgasdurchsatz des von dem Antriebsaggregat 2 erzeugten Abgas, höchstens dem Abgasdurchsatzschwellenwert entspricht.
Die Figur 2 zeigt ein Kennfeld, in welchem die Konvertierungsleistung x der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 über einen Abgasmassenstrom rh und der Temperatur T aufgetragen ist, wobei der Abgasmassenstrom in kg/h und die Temperatur in °C angegeben ist. Das Kennfeld ist für einen Einrichtungsanteil von 20 % hinterlegt, es gibt also die Konvertierungsleistung der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 für einen Einrichtungsanteil von 20 % an, in welchem die Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 eine mindestens der Betriebstemperatur entsprechende Temperatur aufweist. Umgekehrt bedeutet dies, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung über einen weiteren Anteil von 80 % eine Temperatur aufweist, die kleiner ist als die Betriebstemperatur.
Es ist deutlich erkennbar, dass die Konvertierungsleistung mit sinkender Temperatur und mit steigender Abgasmasse kleiner wird. Für den gegebenen Einrichtungsanteil der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 von hier 20 % wird für die ebenfalls gegebene Abgastemperatur diejenige Abgasmasse ermittelt, für welche die Konvertierungsleistung zumindest einem Konvertierungsleistungsschwellenwert von mindestens 0,9, mindestens 0,95 oder mindestens 0,98 entspricht. Diese Abgasmasse wird anschließend als Abgasdurchsatzschwellenwert herangezogen und das Antriebsaggregat 2 derart betrieben, dass der tatsächliche Abgasdurchsatz kleiner ist als der Abgasdurchsatzschwellenwert oder ihm höchstens entspricht. Hierdurch wird si- chergestellt, dass die gewünschten Endrohremissionen erzielt werden.
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

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
1 . Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1 ) für ein Kraftfahrzeug, die über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat (2) und eine als Fahrzeugkatalysator ausgestaltete Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) zur Nachbehandlung des Abgases mit temperaturabhängiger Konvertierungsleistung für in dem Abgas enthaltene Schadstoffe verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einrichtungsanteil der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) bestimmt wird, in welchem die Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) eine Temperatur aufweist, die mindestens einer Betriebstemperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) entspricht, aus dem Einrichtungsanteil ein Abgasdurchsatzschwellenwert ermittelt wird und das Antriebsaggregat (2) derart betrieben wird, dass ein Abgasdurchsatz des von dem Antriebsaggregat (2) erzeugten Abgases höchstens dem Abgasdurchsatzschwellenwert entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Einrichtungsanteil anhand eines Katalysatormodells bestimmt wird, dem als Eingangsgröße wenigstens eine der nachfolgend genannten Größen zugeführt wird: eine Temperatur des Abgases, ein Abgasdurchsatz und eine aufgrund der Nachbehandlung des Abgases in der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) anfallende Reaktionswärme.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Ermitteln des Abgasdurchsatzschwellenwerts zusätzlich zu dem Einrichtungsanteil wenigstens eine der nachfolgend genannten Größen berücksichtigt wird: ein Konvertierungsleistungsschwellenwert und die Temperatur des Abgases.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Konvertierungsleistungsschwellenwert ein Wert von mindestens 90 %, mindestens 95 % oder mindestens 98 % verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasdurchsatzschwellenwert anhand mehrerer, für unterschiedliche Werte des Einrichtungsanteils hinterlegte Kennfelder ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennfelder zumindest für Werte von 0 % und 100 % des Einrichtungsanteils hinterlegt sind.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des Einrichtungsanteils aus den mehreren hinterlegten Kennfeldern ein Kennfeld ausgewählt und das ausgewählte Kennfeld zum Ermitteln des Abgasdurchsatzschwellenwerts verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des Einrichtungsanteils aus den mehreren hinterlegten Kennfeldern ein Kennfeld interpoliert und das interpolierte Kennfeld zum Ermitteln des Abgasdurchsatzschwellenwerts 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) und eine als Fahrzeugkatalysator ausgestaltete Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) zur Nachbehandlung des Abgases mit temperaturabhängiger Konvertierungsleistung für in dem Abgas enthaltene Schadstoffe verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (1) dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, einen Einrichtungsanteil der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) zu ermitteln, in welchem die Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) eine Temperatur aufweist, die mindestens einer Betriebstemperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung (12) entspricht, aus dem Einrichtungsanteil einen Abgasdurchsatzschwellenwert zu ermitteln und das Antriebsaggregat (2) derart zu betreiben, dass ein Abgasdurchsatz des von dem Antriebsaggregat (2) erzeugten Abgases höchstens dem Abgasdurchsatzschwellenwert entspricht.
10. Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Antriebseinrichtung (1 ) nach Anspruch 9 die Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführt.
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