DE102024114196B3 - Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, entsprechende Antriebseinrichtung sowie Computerprogrammprodukt - Google Patents

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 verfügt, wobei mittels eines Rechenmodells zumindest zeitweise aus einem stromaufwärts des Fahrzeugkatalysators vorliegenden Eingangsgehalt einer Abgaskomponente des Abgases ein stromabwärts des Fahrzeugkatalysators vorliegender Ausgangsgehalt der Abgaskomponente ermittelt wird. Dabei ist vorgesehen, dass als Abgaskomponente Stickoxid verwendet und der Ausgangsgehalt anhand eines Kohlenstoffmonoxidgehalts und eines Sauerstoffgehalts stromaufwärts des Fahrzeugkatalysators ermittelt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug sowie ein Computerprogrammprodukt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat und eine als Fahrzeugkatalysator ausgestaltete Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Nachbehandlung des Abgases verfügt, wobei mittels eines Rechenmodells zumindest zeitweise aus einem stromaufwärts des Fahrzeugkatalysators vorliegenden Eingangsgehalt einer Abgaskomponente des Abgases ein stromabwärts des Fahrzeugkatalysators vorliegender Ausgangsgehalt der Abgaskomponente ermittelt wird, wobei als Abgaskomponente Stickoxid verwendet und der Ausgangsgehalt anhand eines Kohlenstoffmonoxidgehalts und eines Sauerstoffgehalts stromaufwärts des Fahrzeugkatalysators ermittelt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebsrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Computerprogrammprodukt.
• Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2015 215 504 A1 bekannt. Diese beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der NO_x-Konvertierungsrate eines SCR-Katalysators, der Teil einer einen regenerationsfähigen NO_x-Speicherkatalysator umfassenden Katalysatorbox ist. Dabei ist vorgesehen, dass bezüglich einer ersten Regenerationsphase des NO_x-Speicherkatalysators die NH₃-Menge im Abgasstrom vor der Katalysatorbox bestimmt und in einer auf die Regenerationsphase unmittelbar folgenden Magerphase ein erster Wert für eine NO_x-Konversion der Katalysatorbox ermittelt wird, bezüglich einer zweiten Regenerationsphase des NO_x-Speicherkatalysators die NH₃-Menge bestimmt wird, zumindest falls sich die während der zweiten Regenerationsphase ermittelte NH₃-Menge von der während der ersten Regenerationsphase ermittelten NH₃-Menge unterscheidet, in einer auf die zweite Regenerationsphase unmittelbar folgenden Magerphase ein zweiter Wert für eine NO_x-Konversion der Katalysatorbox ermittelt und in Abhängigkeit von der Differenz des ersten Werts und des zweiten Werts der NO_x-Konversion die in dem SCR-Katalysator umgesetzte NO_x-Menge ermittelt wird.
• Die Druckschrift WO 2024 / 084 654 A1 beschreibt eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, aufweisend: eine Einheit zur Berechnung des Abgasdurchsatzes; eine Einheit zur Erfassung der Abgastemperatur; eine Einheit zur Schätzung der stromaufwärts gelegenen Zustandsgröße des Katalysators, die ein stromaufwärts gelegenes Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Katalysators, einen Abgasdurchsatz und eine Abgastemperatur erfasst und eine stromaufwärts gelegene NOx-Abgabemenge des Katalysators, eine stromaufwärts gelegene HC-Abgabemenge des Katalysators und eine stromaufwärts gelegene CO-Abgabemenge des Katalysators als die stromaufwärts gelegenen Zustandsgrößen des Katalysators schätzt; eine Einheit zum Schätzen der stromabwärtigen Katalysator-Zustandsgrößen, die das stromaufwärtige Katalysator-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die Abgasströmungsrate, die Abgastemperatur und die stromaufwärtigen Katalysator-Zustandsgrößen eingibt und die Katalysatortemperatur eines Dreiwegekatalysators, eine Sauerstoffspeicherkapazität, ein stromabwärtiges Katalysator-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, eine stromabwärtige Katalysator-NOx-Abgabemenge, eine stromabwärtige Katalysator-HC-Abgabemenge und eine stromabwärtige Katalysator-CO-Abgabemenge als stromabwärtige Katalysator-Zustandsgrößen schätzt und eine Korrektureinheit, die die stromabwärtige NOx-Abgabemenge, die stromabwärtige HC-Abgabemenge und die stromabwärtige CO-Abgabemenge unter Verwendung des NOx-Sensorwertes, der von einem stromabwärtigen NOx-Sensor erfasst wird, korrigiert.
• Aus dem Stand der Technik sind weiterhin die Druckschriften DE 10 2020 100 158 B4 und JP 2008 - 069 708 A bekannt.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere das Ermitteln des Ausgangsgehalts mit hoher Genauigkeit und geringem Aufwand umsetzt.
• 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 Ausgangsgehalt aus einem aus dem Kohlenstoffmonoxidgehalt und dem Sauerstoffgehalt berechneten, konvertierbaren Stickoxidgehalt ermittelt wird, wobei der konvertierbare Stickoxidgehalt anhand der Beziehung y_NO,c = | y_CO - 2 · y_O2 | berechnet wird, wobei 0y_NO,c der konvertierbare Stickoxidgehalt, yco der Kohlenstoffmonoxidgehalt und y_O2 der Sauerstoffgehalt ist.
• Grundsätzlich ist vorgesehen, dass als Abgaskomponente Stickoxid verwendet und der Ausgangsgehalt anhand eines Kohlenstoffmonoxidgehalts und eines Sauerstoffgehalts stromaufwärts des Fahrzeugkatalysators ermittelt wird.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in der Beschreibung erläuterten Ausführungsbeispiele nicht beschränkend sind; vielmehr sind beliebige Variationen der in der Beschreibung, den Ansprüchen sowie den Figuren offenbarten Merkmale realisierbar.
• Die Antriebseinrichtung dient dem Antreiben des Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments weist die Antriebsrichtung das Antriebsaggregat auf. Das Antriebsaggregat liegt bevorzugt als Brennkraftmaschine vor, insbesondere als Otto-Brennkraftmaschine oder als Diesel-Brennkraftmaschine. Dem Antriebsaggregat werden während eines Betriebs der Antriebseinrichtung zumindest zeitweise Kraftstoff und Frischgas zugeführt, wobei das Frischgas zumindest zeitweise Frischluft enthält.
• Zusätzlich kann das Frischgas Abgas aufweisen, sofern eine Abgasrückführung realisiert ist, bei welcher das von dem Antriebsaggregat erzeugte Abgas zumindest teilweise wieder in das Antriebsaggregat zurückgeführt wird, nämlich als Bestandteil des Frischgases. Der Kraftstoff und das Frischgas, die dem Antriebsaggregat zugeführt werden, bilden ein Kraftstoff-Frischgas-Gemisch mit einer bestimmten Zusammensetzung, das in dem Antriebsaggregat zur Reaktion gebracht wird.
• Während des Betriebs des Antriebsaggregats fällt aufgrund der chemischen Reaktion von Kraftstoff und Frischgas miteinander Abgas an, welches in Richtung einer Außenumgebung der Antriebseinrichtung beziehungsweise des Kraftfahrzeugs abgeführt wird. Da in dem von dem Antriebsaggregat erzeugten Abgas Schadstoffe enthalten sind, wird das Abgas vor dem Entlassen in die Außenumgebung zunächst der Abgasnachbehandlungseinrichtung zugeführt. In der Abgasnachbehandlungseinrichtung werden die Schadstoffe zumindest teilweise in ungefährlichere Produkte umgesetzt. Erst nach dem Durchlaufen der Abgasnachbehandlungseinrichtung wird das Abgas in die Außenumgebung abgeführt, insbesondere durch ein Endrohr der Antriebseinrichtung.
• Die Abgasnachbehandlungseinrichtung liegt als Fahrzeugkatalysator vor, insbesondere als Drei-Wege-Katalysator, Oxidationskatalysator, NO_x-Speicherkatalysator 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 ungefährlicheren Produkte umgesetzt werden, hängen insbesondere von der Zusammensetzung des der Abgasnachbehandlungseinrichtung zugeführten Abgases, der Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung sowie dem Zustand 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 dem stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung vorliegendem Abgas, insbesondere 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. Zusätzlich hängt die Konvertierungsleistung von dem Zustand der Abgasnachbehandlungseinrichtung ab, welcher sich insbesondere aus dem Alter beziehungsweise einer Betriebszeit der Abgasnachbehandlungseinrichtung ergibt.
• Aufgrund der stetig strenger werdenden Vorschriften für die Abgasemissionen müssen diese immer genauer überwacht werden. Da nicht der Gehalt aller Abgaskomponenten des Abgases gemessen werden beziehungsweise nicht für jede Abgaskomponente ein Sensor vorgesehen sein kann, wird ein Rechenmodell verwendet, um für die Abgaskomponente aus dem Eingangsgehalt den Ausgangsgehalt zu berechnen. Der Eingangsgehalt und der Ausgangsgehalt sind Gehaltsangaben beziehungsweise Gehaltsgrößen und geben jeweils den Gehalt der Abgaskomponente an dem Abgas an. Die Gehaltsangaben liegen beispielsweise als Massenanteile, Stoffmengenanteile oder Volumenanteile vor. Sie können jedoch auch als Massenkonzentrationen, Stoffmengenkonzentrationen oder Volumenkonzentrationen angegeben sein.
• In der Abgasnachbehandlungseinrichtung beziehungsweise dem Fahrzeugkatalysator laufen mehrere chemische Reaktionen ab, welche grob in Oxidationsreaktionen und in Reduktionsreaktionen unterteilt werden können. Zu den Oxidationsreaktionen zählen eine oder mehrere der folgenden Reaktionen:
• H₂ + 0,5 O_{2 ↔} H₂O
• CO + 0,5 O₂ ↔ CO₂
• C₃H₆ + 4,5 O₂ → 3 CO₂ + 3 H₂O
• C₃H₈ + 5 O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O
• CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
• Zu den Reduktionsreaktionen hingegen zählen eine oder mehrere der nachfolgend genannten Reaktionen:
• NO + H₂ → H₂O + 0,5 N₂
• NO + CO → CO₂ + 0,5 N₂
• 9 NO + C₃H₆ → 3 CO₂ + 3 H₂O + 4,5 N₂
• 10 NO + C₃H₈ → 3 CO₂+4 H₂O + 5 N₂
• Als die Abgaskomponente, deren Ausgangsgehalt ermittelt werden soll, wird Stickoxid verwendet, insbesondere Stickstoffmonoxid (NO). Die Konvertierungsleistung der Abgasnachbehandlungseinrichtung für Stickoxid ist üblicherweise bei Sauerstoffmangel besser als bei Sauerstoffüberschuss. Gilt für die Rohemissionen also λ < 1, so ist die Konvertierungsleistung besser als für λ > 1. Der Sauerstoffüberschuss wird einerseits durch das Stickoxid und andererseits durch den Sauerstoffgehalt, insbesondere den Gehalt an molekularem Sauerstoff, in dem Abgas beziehungsweise den Rohemissionen bestimmt. Wenn zum Beispiel λ = 1,01 in den Rohemissionen vorliegt, so bedeutet dies, dass ein einprozentiger Sauerstoffüberschuss vorliegt. Bei einer Sauerstoffkonzentration von molekularem Sauerstoff in der Frischluft von 21 %, bedeutet das, dass in dem Abgas ein Restsauerstoffgehalt von 0,21 % O₂ vorhanden ist. Dies entspricht 2.100 ppm.
• Die Anmelderin hat überraschenderweise festgestellt, dass anhand des Kohlenstoffmonoxidgehalts und des Sauerstoffgehalts der Rohemissionen, also stromaufwärts des Fahrzeugkatalysators, mit hoher Genauigkeit auf den Ausgangsgehalt an Stickoxid geschlossen werden kann. Geht man nämlich näherungsweise davon aus, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung zuerst den Restsauerstoffgehalt in dem Abgas abbaut, bevor die Reduktion des Stickoxids einsetzt, ergibt sich, dass der Ausgangsgehalt an Stickoxid lediglich von dem Eingangsgehalt an Stickoxid, dem Kohlenstoffmonoxidgehalt und dem Sauerstoffgehalt abhängt. Vorzugsweise wird daher der Ausgangsgehalt allein anhand des Eingangsgehalts, des Kohlenstoffmonoxidgehalts und des Sauerstoffgehalts bestimmt.
• Geht man beispielsweise von Rohemissionen in dem Abgas mit 10.000 ppm CO, 2.500 ppm O₂ und 9.200 ppm NO aus, so verbleiben nach der Reaktion des Kohlenstoffmonoxids mit dem Sauerstoff noch 5.000 ppm Kohlenstoffmonoxid übrig. Mit diesen 5.000 ppm Kohlenstoffmonoxid können 5.000 ppm Stickoxid umgesetzt werden; 4.200 ppm Stickoxid können also nicht reduziert werden. Hieraus erfolgt eine Konvertierungsleistung für das Stickoxid von 5.000 ppm / 9.200 ppm ≈ 54 %. Bei einer Zusammensetzung der Rohemissionen von 10.000 ppm CO, 5.000 ppm O₂ und 4.200 ppm NO würde hingegen das gesamte zur Verfügung stehende Kohlenstoffmonoxid für die Reaktion mit dem Sauerstoff verbraucht, so sodass keine Reduktion des Stickoxids möglich wäre.
• Mit der beschriebenen Vorgehensweise zum Ermitteln des Ausgangsgehalts von Stickoxid aus dem Eingangsgehalt an Stickoxid, dem Kohlenstoffmonoxidgehalt und dem Sauerstoffgehalt, vorzugsweise ausschließlich, kann mit geringer Rechenleistung und dennoch hoher Genauigkeit auf den Ausgangsgehalt geschlossen werden. Der Sauerstoffgehalt stromaufwärts des Fahrzeugkatalysators wird insbesondere mithilfe einer Lambdasonde gemessen.
• Vorzugsweise ist es vorgesehen, den mithilfe des Rechenmodells ermittelten Ausgangsgehalt zu überwachen und bei Überschreiten eines Schwellenwerts durch den Ausgangsgehalt auf eine Fehlfunktion der Antriebseinrichtung zu erkennen. Ebenso kann es vorgesehen sein, anhand des Ausgangsgehalts eine Menge der Abgaskomponente stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung zu bestimmen und zu kumulieren. Beispielsweise wird bei einem Überschreiten eines Grenzwerts durch die auf eine von dem Kraftfahrzeug zurückgelegte Fahrstrecke bezogene kumulierte Menge der Abgaskomponente auf die Fehlfunktion der Antriebseinrichtung erkannt. Unter der Menge ist insbesondere eine Masse oder ein Volumen der Abgaskomponente zu verstehen.
• Wird auf die Fehlfunktion erkannt, so wird bevorzugt ein Fehlerbetrieb der Antriebsrichtung eingeleitet, insbesondere die Antriebseinrichtung derart betrieben, dass trotz der Fehlfunktion der Ausgangsgehalt kleiner ist als der Schwellenwert beziehungsweise die auf die Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs bezogene kumulierte Menge in einem zulässigen Bereich liegt. Allgemeiner ausgedrückt wird die Antriebseinrichtung also in Abhängigkeit von dem Ausgangsgehalt betrieben beziehungsweise das Antriebsaggregat in Abhängigkeit von dem Ausgangsgehalt angesteuert. Hierdurch ist ein zuverlässiges Einhalten von Grenzwerten für die Abgasemission des Kraftfahrzeugs gegeben.
• Die Erfindung sieht vor, dass der Ausgangsgehalt aus einem aus dem Kohlenstoffmonoxidgehalt und dem Sauerstoffgehalt berechneten, konvertierbaren Stickoxidgehalt ermittelt wird. Unter dem konvertierbaren Stickoxidgehalt wird derjenige Stickoxidgehalt verstanden, welcher in der Abgasnachbehandlungseinrichtung umsetzbar ist, nämlich unter Berücksichtigung des Kohlenstoffmonoxidgehalts und des Sauerstoffgehalts. Der konvertierbare Stickoxidgehalt ist umso höher, je höher der Kohlenstoffmonoxidgehalt ist und umso niedriger, je höher der Sauerstoffgehalt ist. Der Ausgangsgehalt entspricht dem Eingangsgehalt an Stickoxid abzüglich des konvertierbaren Stickoxidgehalt. Mit äußerst geringem Rechenaufwand ist entsprechend der Ausgangsgehalt mit hinreichend hoher Genauigkeit bekannt.
• Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der konvertierbare Stickoxidgehalt aus einer Differenz zwischen dem Kohlenstoffmonoxidgehalt und dem Sauerstoffgehalt berechnet wird. Vorzugsweise entspricht der konvertierbare Stickoxidgehalt dem Kohlenstoffmonoxidgehalt abzüglich einem ganzzahligen Vielfachen des Sauerstoffgehalts, insbesondere des doppelten Sauerstoffgehalts. Erneut werden auf die beschriebene Art und Weise die genannten Vorteile erzielt.
• Die Erfindung sieht vor, dass der konvertierbare Stickoxidgehalt anhand der Beziehung y_NO,c = | y_CO - 2 · y_O2 | berechnet wird, wobei y_NO,c der konvertierbare Stickoxidgehalt, yco der Kohlenstoffmonoxidgehalt und y_O2 der Sauerstoffgehalt ist. Der konvertierbare Stickoxidgehalt entspricht somit dem Absolutwert der Differenz zwischen dem Kohlenstoffmonoxidgehalt und dem doppelten Sauerstoffgehalt, also der vorzeichenbereinigten Differenz. Die Konvertierungsleistung der Abgasnachbehandlungseinrichtung kann aus dem konvertierbaren Stickoxidgehalt berechnet werden, nämlich indem dieser auf den Eingangsgehalt an Stickoxid bezogen wird. Die Beziehung für die Konvertierungsleistung lautet damit $${\text{x}}_{\text{NO}}=|{\text{y}}_{\text{CO}}-2\cdot {\text{y}}_{\text{O2}}|/{\text{y}}_{\text{NO}\mathrm{,1}}$$

  

  wobei x_NO die Konvertierungsleistung in Prozent und y_NO,1 der Eingangsgehalt an Stickoxid ist. Auch diese Rechenvorschrift ist in der Antriebseinrichtung beziehungsweise einem Steuergerät der Antriebseinrichtung einfach und mit geringer Rechenleistung umsetzbar.
• Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Ausgangsgehalt aus dem stromaufwärts des Fahrzeugkatalysators vorliegenden Eingangsgehalt und dem konvertierbaren Stickoxidgehalt berechnet wird. Anders ausgedrückt beträgt der Ausgangsgehalt y_NO,2 = y_NO,1 - y_NO,c, wobei y_NO,1 der Eingangsgehalt und y_NO,2 der Ausgangsgehalt an Stickoxid ist. Auch hier liegt insoweit eine äußerst einfache Rechenvorschrift vor.
• Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei dem Berechnen des konvertierbaren Stickoxidgehalts wenigstens eine der nachfolgend genannten Größen zusätzlich berücksichtigt wird: Wasserstoffgehalt, Propengehalt, Propangehalt und Methangehalt, jeweils stromaufwärts des Fahrzeugkatalysators. Die genannte Gehalte beschreiben die Rohemissionen des jeweiligen Stoffs. Es kann lediglich genau eine der genannten Größen, mehrere der genannten Größen oder alle der genannten Größen zusätzlich in die Berechnung des konvertierbaren Stickoxidgehalts einfließen.
• Werden alle Größen berücksichtigt, so ergibt sich die folgende Beziehung: $${\text{y}}_{\text{NO},\text{c}}=|{\text{y}}_{\text{CO}}+{\text{y}}_{\text{H2}}+9{\text{ y}}_{\text{C3H6}}+10{\text{ y}}_{\text{C3H8}}+4{\text{ y}}_{\text{CH4}}-2\cdot {\text{y}}_{\text{O2}}$$

  

  Hierbei ist y_H2 der Wasserstoffgehalt, y_C3H6 der Propengehalt, y_C3H8 der Propangehalt und y_CH4 der Methangehalt. Soll eine der Größen nicht berücksichtigt werden, so ist sie einfach aus der Beziehung zu streichen. Hervorzuheben ist, dass die genannten Gehalte mit unterschiedlichen ganzzahligen Gewichtungen berücksichtigt werden. Die Konvertierungsleistung der Abgasnachbehandlungseinrichtung bei Berücksichtigung der genannten Größen kann als $${\text{x}}_{\text{NO}}=\left|{\text{y}}_{\text{CO}}+{\text{y}}_{\text{H2}}+9{\text{ y}}_{\text{C3H6}}+10{\text{ y}}_{\text{C3H8}}+4{\text{ y}}_{\text{CH4}}-2\cdot {\text{y}}_{\text{O2}}\right|/{\text{y}}_{\text{NO}\mathrm{,1}}$$

  

  ausgedrückt werden. Durch die Verwendung wenigstens einer der genannten Größen ergibt sich eine weitere Verbesserung der Genauigkeit bei dem Ermitteln des Ausgangsgehalts, ohne den Rechenaufwand wesentlich zu erhöhen.
• Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Antriebsaggregat anhand des Ausgangsgehalts zumindest zeitweise angesteuert wird. Hierauf wurde bereits hingewiesen. Insbesondere erfolgt das Ansteuern derart, dass der Ausgangsgehalt kleiner ist als der bereits erwähnte Schwellenwert. Zusätzlich oder alternativ erfolgt das Ansteuern derart, dass eine auf die Fahrstrecke bezogene Menge der Abgaskomponente, welche aus dem Ausgangsgehalt berechnet wird, kleiner ist als ein entsprechender Schwellenwert. Hierdurch wird das zuverlässige Einhalten von Emissionsgrenzwerten sichergestellt.
• Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Stickoxid Stickstoffmonoxid verwendet wird. Auch hierauf wurde bereits hingewiesen. Die Überwachung der Stickstoffmonoxidemissionen der Antriebseinrichtung ist von besonderer Bedeutung, da Stickstoffmonoxid bei der Betrachtung der Abgase von Antriebseinrichtung ein besonderes Augenmerk zukommt. Mit der beschriebenen Vorgehensweise wird eine einfache, jedoch dennoch effektive Möglichkeit zum zuverlässigen Überwachen der Stickstoffmonoxidemissionen beschrieben.
• 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 und eine als Fahrzeugkatalysator ausgestaltete Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Nachbehandlung des Abgases verfügt, wobei die Antriebsrichtung dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, mittels eines Rechenmodells zumindest zeitweise aus einem stromaufwärts des Fahrzeugkatalysators vorliegenden Eingangsgehalt einer Abgaskomponente des Abgases einen stromabwärts des Fahrzeugkatalysators vorliegenden Ausgangsgehalt der Abgaskomponente zu ermitteln. Dabei ist die Antriebsrichtung weiter dazu vorgesehen und ausgestaltet, als Abgaskomponente Stickoxid zu verwenden und den Ausgangsgehalt anhand eines Kohlenstoffmonoxidgehalts und eines Sauerstoffgehalts stromaufwärts des Fahrzeugkatalysators zu ermitteln. Dabei ist weiterhin vorgesehen, dass der Ausgangsgehalt aus einem aus dem Kohlenstoffmonoxidgehalt und dem Sauerstoffgehalt berechneten, konvertierbaren Stickoxidgehalt ermittelt wird, wobei der konvertierbare Stickoxidgehalt anhand der Beziehung y_NO,c = | y_CO - 2 · y_O2 | berechnet wird, wobei y_NO,c der konvertierbare Stickoxidgehalt, y_CO der Kohlenstoffmonoxidgehalt und y_O2 der Sauerstoffgehalt ist.
• Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung 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 Antriebseinrichtung 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 in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
• 1 eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
• Die 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 jeweilige 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 Dreiwegekatalysator 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 Verbrennungsverhältnisses des Abgases.
• Es ist vorgesehen, während des Betreibens der Antriebseinrichtung 1 einen Eingangsgehalt von Stickoxid sowie einen Kohlenstoffmonoxidgehalt, jeweils stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12, zu bestimmen. Dies erfolgt beispielsweise rechnerisch aus einer dem Antriebsaggregat 2 zugeführten Frischgasmenge sowie einer Kraftstoffmenge, somit also der Zusammensetzung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs, das zum Betreiben des Antriebsaggregats 2 verwendet wird.
• Weiterhin wird der Sauerstoffgehalt unter Verwendung der ersten Lambdasonde 13 gemessen. Aus dem Eingangsgehalt, dem Kohlenstoffmonoxidgehalt und dem Sauerstoffgehalt wird der Ausgangsgehalt an Stickoxid stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 rechnerisch ermittelt. Anhand des Ausgangsgehalts erfolgt vorzugsweise ein Ansteuern des Antriebsaggregats 2. Diese Vorgehensweise zeichnet sich durch einen geringen Bedarf an Rechenleistung und dennoch hohe Genauigkeit aus.
• 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 (8)

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 verfügt, wobei mittels eines Rechenmodells zumindest zeitweise aus einem stromaufwärts des Fahrzeugkatalysators vorliegenden Eingangsgehalt einer Abgaskomponente des Abgases ein stromabwärts des Fahrzeugkatalysators vorliegender Ausgangsgehalt der Abgaskomponente ermittelt wird, wobei als Abgaskomponente Stickoxid verwendet und der Ausgangsgehalt anhand eines Kohlenstoffmonoxidgehalts und eines Sauerstoffgehalts stromaufwärts des Fahrzeugkatalysators ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangsgehalt aus einem aus dem Kohlenstoffmonoxidgehalt und dem Sauerstoffgehalt berechneten, konvertierbaren Stickoxidgehalt ermittelt wird, wobei der konvertierbare Stickoxidgehalt anhand der Beziehung y_NO,c = | y_CO - 2 · y_O2 | berechnet wird, wobei y_NO,c der konvertierbare Stickoxidgehalt, yco der Kohlenstoffmonoxidgehalt und y_O2 der Sauerstoffgehalt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der konvertierbare Stickoxidgehalt aus einer Differenz zwischen dem Kohlenstoffmonoxidgehalt und dem Sauerstoffgehalt berechnet wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangsgehalt aus dem stromaufwärts des Fahrzeugkatalysators vorliegenden Eingangsgehalt und dem konvertierbaren Stickoxidgehalt berechnet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Berechnen des konvertierbaren Stickoxidgehalts wenigstens eine der nachfolgend genannten Größen zusätzlich berücksichtigt wird: Wasserstoffgehalt, Propengehalt, Propangehalt und Methangehalt, jeweils stromaufwärts des Fahrzeugkatalysators.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsaggregat (2) anhand des Ausgangsgehalts zumindest zeitweise angesteuert wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Stickoxid Stickstoffmonoxid verwendet wird.
7. 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 verfügt, wobei die Antriebseinrichtung (1) dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, mittels eines Rechenmodells zumindest zeitweise aus einem stromaufwärts des Fahrzeugkatalysators vorliegenden Eingangsgehalt einer Abgaskomponente des Abgases einen stromabwärts des Fahrzeugkatalysators vorliegenden Ausgangsgehalt der Abgaskomponente zu ermitteln, wobei die Antriebsrichtung (1) weiter dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, als Abgaskomponente Stickoxid zu verwenden und den Ausgangsgehalt anhand eines Kohlenstoffmonoxidgehalts und eines Sauerstoffgehalts stromaufwärts des Fahrzeugkatalysators zu ermitteln dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangsgehalt aus einem aus dem Kohlenstoffmonoxidgehalt und dem Sauerstoffgehalt berechneten, konvertierbaren Stickoxidgehalt ermittelt wird, wobei der konvertierbare Stickoxidgehalt anhand der Beziehung y_NO,c = | y_CO - 2 · y_O2 | berechnet wird, wobei y_NO,c der konvertierbare Stickoxidgehalt, y_CO der Kohlenstoffmonoxidgehalt und y_O2 der Sauerstoffgehalt ist.
8. Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Antriebseinrichtung (1) nach Anspruch 7 das Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 ausführt.

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