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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat verfügt und gemäß einem Wert wenigstens eines Betriebsparameters betrieben wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
EP 1 411 231 B1 bekannt. Diese beschreibt ein Verfahren zur Steuerung einer magerlauffähigen Verbrennungskraftmaschine zum Antrieb eines Fahrzeugs mit mindestens einem nachgeschalteten Katalysator, wobei ein Magerbetrieb der Verbrennungskraftmaschine mit λ > 1 innerhalb eines zulässigen Magertemperaturbereichs für eine Katalysatortemperatur des mindestens einen Katalysators zugelassen wird. Dabei ist vorgesehen, dass der Magerbetrieb der Verbrennungskraftmaschine auch über den festgelegten Magertemperaturbereich hinaus zumindest temporär zugelassen wird, wenn im streckenbezogenen Mittel zumindest ein Emissionsschwellenwert eingehalten wird.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere besonders effektiv die Einhaltung eines Emissionsschwellenwerts sicherstellt.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass zumindest zeitweise eine Abgaskomponentenmenge einer Abgaskomponente in dem Abgas ermittelt und aus einem Kennfeld unter Verwendung der Abgaskomponentenmenge und eines Schwellenwerts für die Abgaskomponentenmenge der Wert für den wenigstens einen Betriebsparameter ausgelesen und zum Betreiben der Antriebseinrichtung herangezogen wird.
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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.
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Die Antriebseinrichtung dient dem Antreiben des Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Die Antriebseinrichtung ist bevorzugt Bestandteil des Kraftfahrzeugs, kann jedoch selbstverständlich auch separat von diesem vorliegen. Zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments weist die Antriebseinrichtung des Antriebsaggregat auf, welches vorzugsweise als Brennkraftmaschine ausgestaltet ist. 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.
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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. Vorzugsweise wird das Abgas vor dem Entlassen in die Außenumgebung zunächst einer Abgasnachbehandlungseinrichtung zugeführt, da in dem von dem Antriebsaggregat erzeugten Abgas Schadstoffe enthalten sind. Diese werden auch als Rohemissionen bezeichnet. 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 beispielsweise als Fahrzeugkatalysator vor, insbesondere als Drei-Wege-Katalysator, Oxidationskatalysator, NOx-Speicherkatalysator oder SCR-Katalysator. Sie kann jedoch auch als Partikelfilter, insbesondere als Otto-Partikelfilter oder als Diesel-Partikelfilter ausgestaltet sein, bevorzugt mit integriertem Fahrzeugkatalysator, beispielsweise mit einer katalytischen Beschichtung.
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Die Antriebseinrichtung wird gemäß dem wenigstens einen Betriebsparameter beziehungsweise seinem Wert betrieben. Der Betriebsparameter ist grundsätzlich ein beliebiger Parameter, dessen Wert den Betrieb der Antriebseinrichtung beeinflusst. Beispielsweise wird das Antriebsaggregat gemäß dem wenigstens einen Betriebsparameter betrieben, es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass wenigstens ein von dem Antriebsaggregat verschiedenes System der Antriebseinrichtung unter Verwendung des wenigstens einen Betriebsparameters betrieben beziehungsweise angesteuert wird.
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Sofern im Rahmen dieser Beschreibung von dem Betriebsparameter und dem wenigstens einen Betriebsparameter gesprochen wird, so sind die Ausführungen jeweils äquivalent. Die Darstellungen für den Betriebsparameter sind also auf die Darstellungen für den wenigstens einen Betriebsparameter übertragbar und umgekehrt. Sofern von mehreren Betriebsparametern gesprochen wird, so sind die Ausführungen für den Betriebsparameter beziehungsweise den wenigstens einen Betriebsparameter vorzugsweise auf jeden der mehreren Betriebsparameter anwendbar.
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Beispielsweise verfügt die Antriebseinrichtung über mehrere Systeme, welche jeweils einen Teil der Antriebseinrichtung darstellen. Unter den Systemen sind beispielsweise Komponenten der Antriebseinrichtung beziehungsweise des Antriebsaggregats zu verstehen, zusätzlich oder alternativ jedoch auch Softwareprogramme, die auf einem Steuergerät der Antriebseinrichtung ablaufen. Die Systeme umfassen also beliebige Elemente der Antriebseinrichtung, insbesondere solche, die einen Einfluss auf eine Zusammensetzung und/oder einen Durchsatz des Abgases haben. Unter dem Durchsatz ist hierbei eine Menge des Abgases pro Zeiteinheit zu verstehen, insbesondere also ein Abgasmassenstrom oder ein Abgasvolumenstrom. Beispielsweise kann auch das Antriebsaggregat als eines dieser Systeme angesehen werden.
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Beispielsweise wird der wenigstens eine Betriebsparameter für eine Begrenzung beziehungsweise Limitierung herangezogen. Insbesondere ist unter dem Betriebsparameter also ein Drehzahlgrenzwert, ein Antriebsdrehmomentgrenzwert oder dergleichen zu verstehen. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass an der Antriebseinrichtung ein Vorgabebetriebspunkt eingestellt wird, welcher insbesondere eine Vorgabedrehzahl und/oder ein Vorgabeantriebsdrehmoment enthält. Der Betriebspunkt und insoweit die Vorgabedrehzahl und/oder das Vorgabeantriebsdrehmoment werden zum Beispiel zumindest zeitweise anhand eines Bedienelements, insbesondere anhand einer Stellung des Bedienelements ermittelt. Das Bedienelement ist dazu vorgesehen und ausgestaltet, dass ein Fahrer des Kraftfahrzeugs mittels des Bedienelements den Vorgabebetriebspunkt vorgeben beziehungsweise einstellen kann. Zusätzlich oder alternativ wird der Vorgabebetriebspunkt von einer Fahrerassistenzeinrichtung des Kraftfahrzeugs vorgegeben. Beispielsweise ergibt sich der Vorgabebetriebspunkt zeitweise aus der Stellung des Bedienelements und zeitweise aus einer Vorgabe der Fahrerassistenzeinrichtung.
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Der an der Antriebseinrichtung eingestellte Vorgabebetriebspunkt wird anhand des Betriebsparameters der Limitierung unterzogen, beispielsweise ist es also vorgesehen, die Vorgabedrehzahl auf den Drehzahlgrenzwert und/oder das Vorgabeantriebsdrehmoment auf das Antriebsdrehmomentgrenzwert zu begrenzen, nämlich in Richtung größerer Werte. Konkret ist es vorgesehen, aus dem Vorgabebetriebspunkt einen Sollbetriebspunkt zu ermitteln und diesen an dem Antriebsaggregat einzustellen. Bei dem Ermitteln des Sollbetriebspunkts aus dem Vorgabebetriebspunkt wird das Begrenzen vorgenommen, sodass beispielsweise die Solldrehzahl gleich der Vorgabedrehzahl in Richtung größerer Werte begrenzt auf den Drehzahlgrenzwert und/oder das Sollantriebsdrehmoment gleich dem Vorgabeantriebsdrehmoment in Richtung größerer Werte begrenzt auf den Antriebsdrehmomentgrenzwert gesetzt wird. Das Antriebsaggregat wird anschließend derart eingestellt, beispielsweise steuernd und/oder regelnd, dass ein Istbetriebspunkt des Antriebsaggregats dem Sollbetriebspunkt entspricht oder sich zumindest in dessen Richtung verändert. Insbesondere wird das Antriebsaggregat also derart eingestellt, dass eine Istdrehzahl gleich der Solldrehzahl und/oder ein Istantriebsdrehmoment gleich dem Sollantriebsdrehmoment ist.
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Zumindest zeitweise wird die Menge der in dem Abgas vorliegenden Abgaskomponente ermittelt. Diese Menge wird auch als Abgaskomponentenmenge bezeichnet. Das Ermitteln der Abgaskomponentenmenge erfolgt beispielsweise durch Messen unter Verwendung wenigstens eines Sensors und/oder durch Modellieren. In letzterem Fall liegt die Abgaskomponentenmenge als Ausgangsgröße eines Modells vor, welchem beispielsweise der Sollbetriebspunkt oder der Istbetriebspunkt und/oder wenigstens ein Messwert eines Sensors als Eingangsgrößen zugeführt werden. Die Abgaskomponentenmenge sowie der Schwellenwert für die Abgaskomponentenmenge werden verwendet, um aus dem Kennfeld den Wert des Betriebsparameters auszulesen.
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Unter dem Kennfeld ist ein Kennfeld zu verstehen, in welchem für unterschiedliche Werte wenigstens einer Eingangsgröße mehrere Werte für den Betriebsparameter hinterlegt sind, insbesondere zumindest teilweise unterschiedliche Werte. Selbstverständlich können in dem Kennfeld jedoch für wenigstens einige unterschiedliche Werte der Eingangsgröße identische Werte für den Betriebsparameter vorliegen. Zumindest für einige der unterschiedlichen Werte der Eingangsgröße sind die in dem Kennfeld hinterlegten Werte für den Betriebsparameter jedoch voneinander verschieden. Das Kennfeld stellt eine unmittelbare Beziehung zwischen der Eingangsgröße und dem Betriebsparameter beziehungsweise seinem Wert her.
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Beispielsweise werden die Abgaskomponentenmenge und der Schwellenwert unmittelbar als Eingangsgrößen für das Kennfeld verwendet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Abgaskomponentenmenge und der Schwellenwert lediglich indirekt als Eingangsgrößen herangezogen werden, beispielsweise wird die Eingangsgröße aus der Abgaskomponentenmenge und dem Schwellenwert berechnet. Der aus dem Kennfeld ausgelesene Wert des Betriebsparameters wird zum Betreiben der Antriebseinrichtung herangezogen. Beispielsweise wird also der Betriebspunkt, insbesondere die Drehzahl und/oder das Antriebsdrehmoment des Antriebsaggregats, mittels des Werts des Betriebsparameters begrenzt, nämlich auf die bereits beschriebene Art und Weise.
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Mit dem beschriebene Verfahren werden die Emissionen der Antriebseinrichtung besonders effektiv begrenzt. Es erfolgt insbesondere kein regelndes Einstellen des Antriebsaggregats zum Einhalten eines Grenzwerts für die Emissionen, sondern die die Emissionen begrenzenden Maßnahmen sind fest in dem Kennfeld hinterlegt, insbesondere unveränderbar. Letzteres bedeutet, dass das Kennfeld ab Werk, also bei einer Herstellung der Antriebseinrichtung, bedatet wird und die Werte für den Betriebsparameter in es eingeschrieben werden. Nachfolgend bleibt das Kennfeld unverändert, zumindest während eines Betriebs der Antriebseinrichtung. Selbstverständlich kann es jedoch vorgesehen sein, dass zum Beispiel im Rahmen einer Wartung der Antriebseinrichtung eine Anpassung der in dem Kennfeld hinterlegten Werte vorgenommen wird.
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Besonders bevorzugt wird die beschriebene Vorgehensweise lediglich durchgeführt, solange sich die Antriebseinrichtung außerhalb einer Warmlaufbetriebsart befindet. Die Antriebseinrichtung und insbesondere das Antriebsaggregat können im Rahmen der Warmlaufbetriebsart und einer Normalbetriebsart betrieben werden. Die Warmlaufbetriebsart wird durchgeführt, solange eine Temperatur der Antriebseinrichtung kleiner ist als ein Temperaturschwellenwert. Die Temperatur ist beispielsweise eine Temperatur des Antriebsaggregats, insbesondere eine Kühlmitteltemperatur und/oder eine Schmiermitteltemperatur. Sie kann jedoch auch eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung sein, beispielsweise wird eine Katalysatortemperatur verwendet.
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Insbesondere wird die Warmlaufbetriebsart ab einem Start des Antriebsaggregats durchgeführt, bis die Temperatur den Temperaturschwellenwert erreicht oder überschreitet, also insbesondere ab einem Kaltstart der Antriebseinrichtung. Ab dem Erreichen beziehungsweise Überschreiten des Temperaturschwellenwerts durch die Temperatur wird die Antriebseinrichtung in der Normalbetriebsart betrieben. In der Warmlaufbetriebsart wird die Antriebseinrichtung beispielsweise derart betrieben, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung rasch aufgeheizt wird. Vorzugsweise wird im Rahmen der Warmlaufbetriebsart eine Heizleistung für ein Beheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung größer gewählt als im Rahmen der Normalbetriebsart. Die Heizleistung kann hierbei grundsätzlich beliebige Werte annehmen, insbesondere ist sie in der Warmlaufbetriebsart durchgehend größer als Null, wohingegen sie in der Normalbetriebsart zumindest zeitweise gleich null sein kann beziehungsweise ist. Hierdurch wird ein bedarfsgerechtes Betreiben der Antriebseinrichtung bei gleichzeitig reduzierten Abgasemissionen erzielt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass aus der Abgaskomponentenmenge eine auf die Fahrtstrecke des Kraftfahrzeugs bezogene spezifische Abgaskomponentenmenge und/oder aus dem Schwellenwert ein auf die Fahrstrecke bezogener spezifischer Schwellenwert ermittelt wird. Die Abgaskomponentenmenge ist bevorzugt eine seit dem Start des Antriebsaggregats kumulierte Abgasmenge. Bei dem Start der Antriebseinrichtung wird also die Abgaskomponentenmenge zurückgesetzt, insbesondere auf null. Nachfolgend wird sie während des Betriebs der Antriebseinrichtung, insbesondere über einen gesamten Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs hinweg, aufkumuliert, sodass die Abgaskomponentenmenge am Ende der Fahrt die während der gesamten Fahrt des Kraftfahrzeugs angefallene Menge der Abgaskomponente beschreibt.
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Unter der Menge ist im Übrigen vorzugsweise eine Masse der Abgaskomponentenmenge zu verstehen. Alternativ kann auch ein Volumen herangezogen werden. Unter der Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs ist die seit dem Start der Antriebseinrichtung durch das Kraftfahrzeug zurückgelegte Strecke zu verstehen, welche also analog zu der Abgaskomponentenmenge ebenfalls kumuliert vorliegt.
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Bevorzugt wird der Wert für den Betriebsparameter aus dem Kennfeld unter Verwendung der spezifischen Abgaskomponente und/oder dem spezifischen Schwellenwert ausgelesen. Die spezifische Abgaskomponentenmenge beschreibt die auf die Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs bezogene Abgaskomponentenmenge und der spezifische Schwellenwert den auf die Fahrstrecke bezogene Schwellenwert. In anderen Worten entspricht die spezifische Abgaskomponentenmenge der Abgaskomponentenmenge dividiert durch die Fahrstrecke und der spezifische Schwellenwert dem Schwellenwert dividiert durch die Fahrstrecke. Hierdurch werden eine situationsgerechte Bestimmung des Werts für den Betriebsparameter und entsprechend ein situationsgerechter Betrieb der Antriebseinrichtung erzielt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die spezifische Abgaskomponentenmenge und der spezifische Schwellenwert als Eingangsgrößen für das Kennfeld beim Auslesen des Werts für den wenigsten seinen Betriebsparameter verwendet werden. Das bedeutet, dass die spezifische Abgaskomponentenmenge und der spezifische Schwellenwert unmittelbar beim Auslesen des Werts aus dem Kennfeld herangezogen werden und jeweils als Eingangsgröße für dieses dienen. Es ist also nicht eine lediglich mittelbare Verwendung der beiden Größen beim Auslesen des Werts vorgesehen, sondern sie finden jeweils als Eingangsgrößen Verwendung. Hierdurch wird die situationsgerechte Wahl des Betriebsparameters erzielt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass aus dem Schwellenwert und der Abgaskomponentenmenge eine Abgaskomponentenreserve ermittelt und als Eingangsgröße für das Kennfeld beim Auslesen des Werts für den wenigstens einen Betriebsparameter verwendet wird. In diesem Fall finden die Abgaskomponentenmenge und der Schwellenwert also lediglich mittelbar Verwendung bei dem Auslesen des Werts für den Betriebsparameter, nämlich in dem aus ihnen die Abgaskomponentenreserve ermittelt wird. Diese Abgaskomponentenreserve dient anschließend als Eingangsgröße für das Kennfeld, welches als Ausgangsgröße den Betriebsparameter aufweist und entsprechend den Wert für diesen liefert. Die Abgaskomponentenreserve entspricht beispielsweise einer Differenz zwischen dem Schwellenwert und der Abgaskomponentenmenge, zum Ermitteln der Abgaskomponentenreserve wird also die Abgaskomponentenmenge von dem Schwellenwert abgezogen.
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Die Abgaskomponentenreserve beschreibt die Menge der Abgaskomponente, welche über die zurückgelegte Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs noch emittiert hätte werden dürfen. Die Abgaskomponentenreserve wird absolut berechnet, liegt also beispielsweise als Masse oder Volumen vor. Bei dem Ermitteln der Abgaskomponentenreserve wird beispielsweise die kumulierte Abgaskomponentenmenge von dem Schwellenwert abgezogen. Es kann vorgesehen sein, denn Schwellenwert zuvor aus dem streckenbezogenen Schwellenwert zu berechnen, indem dieser mit der durch das Kraftfahrzeug zurückgelegten Fahrstrecke multipliziert. Die Abgaskomponentenreserve beschreibt die Betriebsweise der Antriebseinrichtung über die seit dem Start der Antriebseinrichtung durch das Kraftfahrzeug zurückgelegten Fahrstrecke und ermöglicht daher eine situationsgerechte Wahl des Betriebsparameters.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass sowohl die spezifische Abgaskomponentenmenge und der spezifische Schwellenwert als auch die Abgaskomponentenreserve als Eingangsgrößen für das Kennfeld beim Auslesen des Werts für den Betriebsparameter verwendet werden. Insgesamt werden also wenigstens drei Eingangsgrößen bei dem Bestimmen des Werts für den Betriebsparameter herangezogen, nämlich die Abgaskomponentenmenge, der Schwellenwert und die Abgaskomponentenreserve, welche jeweils als Eingangsgröße für das Kennfeld dienen. Hierdurch wird wiederum die bedarfsgerechte Begrenzung der Emissionen erzielt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zusätzlich mindestens eine der nachfolgend genannten Größen als Eingangsgröße für das Kennfeld beim Auslesen des Werts für den mindestens einen Betriebsparameter verwendet wird: Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, Fahrgeschwindigkeitsgradient, Fahrpedalstellung, Fahrpedalstellungsgradient, Frischgasmassenstrom, Antriebsdrehmoment des Antriebsaggregats, Drehzahl des Antriebsaggregats und Temperatur einer Abgasnachbehandlungseinrichtung der Antriebseinrichtung. Das bedeutet, dass der ausgewiesene Wert des Betriebsparameters von wenigstens einer der genannten Größen abhängt. Bevorzugt werden mehrere der genannten Größen oder sogar alle der genannten Größen als Eingangsgrößen für das Kennfeld bei dem Auslesen des Werts des Betriebsparameters herangezogen.
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Unter der Fahrgeschwindigkeit ist die momentane Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zu verstehen. Der Fahrgeschwindigkeitsgradient ist die zeitliche Ableitung dieser Fahrgeschwindigkeit. Die Fahrpedalstellung ist bevorzugt eine Gaspedalstellung, also die Stellung eines Bedienelements, mittels welchem der Fahrer des Kraftfahrzeugs den Vorgabebetriebspunkt vorgibt. Die Fahrpedalstellung ist folglich allgemeiner ausgedrückt eine Bedienelementstellung für ein den Vorgabebetriebspunkt beeinflussendes Bedienelement. Der Fahrpedalstellungsgradient ist der zeitliche Gradient der Fahrpedalstellung.
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Unter dem Frischgasmassenstrom ist der Massenstrom des Frischgases zu verstehen, welches dem Antriebsaggregat zugeführt wird. Auf die Definition des Frischgases wurde bereits hingewiesen. Das Antriebsdrehmoment des Antriebsaggregats ist das momentan von dem Antriebsaggregat bereitgestellte Antriebsdrehmoment und kann folglich auch als Istantriebsdrehmoment bezeichnet werden. Entsprechendes gilt für die Drehzahl des Antriebsaggregats, welche die momentane Drehzahl des Antriebsaggregats beschreibt und demnach als Istdrehzahl vorliegt. Die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung ist beispielsweise die Temperatur eines Substrats der Abgasnachbehandlungseinrichtung oder eines Gehäuses der Abgasnachbehandlungseinrichtung. Die Temperatur wird bevorzugt gemessen, kann jedoch selbstverständlich auch modelliert werden. Die Verwendung einer oder mehrerer der genannten Größen ermöglichen eine bedarfsgerechte Ermittlung des Werts des Betriebsparameters.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Abgaskomponente eine der folgenden Komponenten verwendet wird: Stickstoffoxid, Kohlenstoffoxid, Kohlenwasserstoff und Feinstaub. Unter dem Stickstoffoxid ist Stickstoffmonooxid und/oder Stickstoffdioxid zu verstehen, bevorzugt ersteres. Das Kohlenstoffoxid entspricht Kohlenstoffmonoxid und/oder Kohlenstoffdioxid, wiederum bevorzugt ersteres. Eine vollständige Auflistung der Komponenten, aus welchen die Abgaskomponente ausgewählt wird, lautet entsprechend: Stickstoffmonoxid, Stickstoffdioxid, Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid, Kohlenwasserstoff und Feinstaub. Besonders bevorzugt wird Kohlenstoffoxid, also Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid, als Abgaskomponente verwendet. Somit kann ein Überschreiten entsprechender Grenzwerte zuverlässig vermieden werden.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als der wenigstens eine Betriebsparameter wenigstens einer der folgenden Parameter verwendet wird: Heizleistung für ein Beheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung, Drehzahlgrenzwert, Antriebsdrehmomentgrenzwert und Fahrprogrammauswahl. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung dient dem Nachbehandeln des Abgases, bevor dieses in Richtung der Außenumgebung beziehungsweise in diese entlassen wird. Eine Konvertierungsleistung der Abgasnachbehandlungseinrichtung, also das Ausmaß, mit welchem die Abgasnachbehandlungseinrichtung die Schadstoffe in die ungefährlicheren Produkte umsetzt, hängt unter anderem von der Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung ab.
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Entsprechend ist es durch die Verwendung der Heizleistung als Betriebsparameter vorgesehen, die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung bedarfsgerecht einzustellen, insbesondere bei Bedarf zu erhöhen. Die Heizleistung ist beispielsweise eine elektrische Heizleistung einer elektrischen Heizeinrichtung für die Abgasnachbehandlungseinrichtung. Die Heizleistung kann jedoch auch durch entsprechendes Ansteuern des Antriebsaggregats erzielt werden, beispielsweise durch eine Verstellung des Zündwinkel nach spät. Auch ein chemisches Heizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung ist möglich, insbesondere durch ein Nachoxidieren von unverbranntem Kraftstoff stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung.
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Der Drehzahlgrenzwert beziehungsweise der Antriebsdrehmomentgrenzwert dienen einer Begrenzung der Drehzahl beziehungsweise des Antriebsdrehmoments des Antriebsaggregats in Richtung größerer Werte. Der Drehzahlgrenzwert und der Antriebsdrehmomentgrenzwert stellen also Obergrenzen für die Drehzahl und das Antriebsdrehmoment dar. Unter der Fahrprogrammauswahl ist eine Zusammenstellung an ausführbaren Fahrprogrammen zu verstehen. Der Fahrer des Kraftfahrzeugs wählt insoweit aus der Fahrprogrammauswahl eines von in der Fahrprogrammauswahl enthaltenen Fahrprogrammen aus, anhand welcher die Antriebseinrichtung und entsprechend das Antriebsaggregat angesteuert werden.
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In der Fahrprogrammauswahl ist beispielsweise ein Sportfahrprogramm, ein Normalfahrprogramm und ein Effizienzfahrprogramm hinterlegt. In Abhängigkeit von dem ausgelesenen Wert des Betriebsparameters kann es vorgesehen sein, eines oder mehrere dieser Fahrprogramme aus der Fahrprogrammauswahl zu entfernen, sodass der Fahrer diese nicht auswählen kann. Wird die Antriebseinrichtung zum Zeitpunkt des Entfernens mit einem der entfernten Fahrprogramme betrieben, so wird das Betreiben mit einem in der Fahrprogrammauswahl verbleibenden Fahrprogramm fortgesetzt.
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In dem Fahrprogramm sind beispielsweise Schaltdrehzahlen für ein Gangwechselgetriebe der Antriebseinrichtung hinterlegt, also Drehzahlen, ab welchen ein Hochschalten beziehungsweise ein Herunterschalten zwischen den Fahrgängen des Gangwechselgetriebes erfolgt. Es kann vorgesehen sein, dass lediglich eine der genannten Größen als Betriebsparameter herangezogen wird. Bevorzugt werden jedoch mehrere oder sogar alle der genannten Größen von dem ausgelesenen Wert des Betriebsparameters beeinflusst.
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Dies ermöglicht ein zielgerichtetes Beeinflussen der Emissionen der Antriebseinrichtung.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine weitere Abgaskomponentenmenge mindestens einer weiteren Abgaskomponente in dem Abgas ermittelt und aus einem weiteren Kennfeld unter Verwendung der weiteren Abgaskomponentenmenge und eines Schwellenwerts für die weitere Abgaskomponentenmenge ein weiterer Wert für den wenigstens einen Betriebsparameter ausgelesen und zum Betreiben der Antriebseinrichtung herangezogen wird, in dem ein zum Betreiben der Antriebsrichtung verwendeter Betriebsparameterwert aus dem Wert und dem weiteren Wert ermittelt wird. Zusätzlich zu der Abgaskomponente wird also die weitere Abgaskomponente beziehungsweise deren Menge in Form der weiteren Abgaskomponentenmenge ausgewertet.
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Hierbei existiert für jede der Abgaskomponenten, also sowohl für die Abgaskomponente als auch die wenigstens eine weitere Abgaskomponente, jeweils ein separates Kennfeld, aus dem jeweils ein entsprechender Wert ausgelesen und zum Betreiben der Antriebseinrichtung verwendet wird. Für jede der Abgaskomponenten liegt insoweit nach dem Auslesen aus dem jeweiligen Kennfeld ein entsprechender Wert für den wenigstens einen Betriebsparameter vor. Aus diesen Werten für die unterschiedlichen Abgaskomponenten wird nun der Betriebsparameterwert bestimmt, der schlussendlich zum Betreiben der Antriebseinrichtung herangezogen wird.
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Der Wert und der weitere Wert beeinflussen insoweit den Betrieb der Antriebseinrichtung in diesem Fall lediglich mittelbar. Beispielsweise wird der Betriebsparameterwert gleich dem kleineren Wert aus dem Wert und dem weiteren Wert gesetzt. Dies gilt insbesondere falls der Betriebsparameter der Drehzahlgrenzwert oder der Antriebsdrehmomentgrenzwert ist. Für die Heizleistung kann es hingegen vorgesehen sein, aus dem Wert und dem weiteren Wert den größeren Wert auszuwählen und als Betriebsparameterwert heranzuziehen. Mit dieser Vorgehensweise wird ein bedarfsgerechtes Ansteuern der Antriebseinrichtung erzielt.
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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 verfügt und gemäß einem Wert wenigstens eines Betriebsparameter betrieben wird. Dabei ist die Antriebseinrichtung dazu vorgesehen und ausgestaltet, zumindest zeitweise eine Abgaskomponentenmenge einer Abgaskomponente in dem Abgas zu ermitteln und aus einem Kennfeld unter Verwendung der Abgaskomponentenmenge und eines Schwellenwerts für die Abgaskomponentenmenge den Wert für den wenigstens einen Betriebsparameter auszulesen und zum Betreiben der Antriebseinrichtung heranzuziehen.
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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.
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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.
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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 eines Verfahrens zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
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Die 1 zeigt schematisch ein Verfahrens zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat verfügt. Das Verfahren beginnt in einem Startpunkt 1 bei einem Start der Antriebseinrichtung beziehungsweise bei einem Starten des Kraftfahrzeugs. Im Rahmen einer Abfrage 2 wird geprüft, ob eine Temperatur einer Abgasnachbehandlungseinrichtung der Antriebseinrichtung einen Temperaturschwellenwert erreicht hat. Ist dies nicht der Fall, so werden im Rahmen einer Operation 3 eine oder mehrere Maßnahmen zum Beheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung durchgeführt und/oder eine Leistung der Antriebseinrichtung begrenzt.
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Das Beheizen der Abwasserbehandlungseinrichtung erfolgt beispielsweise mittels einer elektrischen Heizeinrichtung. Die Begrenzung kann insbesondere eine Drehzahlbegrenzung und/oder eine Antriebsdrehmomentbegrenzung umfassen. Zusätzlich oder alternativ wird das Antriebsaggregat derart betrieben, dass seine Rohemissionen für wenigstens eine Abgaskomponente des Abgases möglichst gering sind. Werden eine oder mehrere der genannten Maßnahmen vorgenommen, so wird dies bevorzugt einem Fahrer des Kraftfahrzeugs mittels einer entsprechenden Anzeige angezeigt.
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Wird im Rahmen der Abfrage 2 festgestellt, dass die Temperatur größer oder gleich dem Temperaturschwellenwert ist, so wird in einer Operation 4 eine Normalbetriebsart der Antriebseinrichtung eingeleitet. In dieser Normalbetriebsart wird zunächst eine Abfrage 5 vorgenommen, die auf eine Abgaskomponentenreserve zurückgreift. Die Abgaskomponentenreserve bestimmt sich aus einer Abgaskomponentenmenge, also einer Menge der Abgaskomponente in dem Abgas, sowie einem Schwellenwert für diese Abgaskomponente.
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Wird festgestellt, dass die Abgaskomponentenreserve zu klein ist, also einen bestimmten Schwellenwert unterschreitet, so werden im Rahmen einer Operation 6 eine oder mehrere Maßnahmen durchgeführt. Diese entsprechen beispielsweise einem sogenannten „Derating“, also wiederum einer Leistungsbegrenzung der Antriebseinrichtung beziehungsweise des Antriebsaggregats. In diesem Rahmen erfolgt beispielsweise eine Drehzahlbegrenzung und/oder eine Antriebsdrehmomentbegrenzung. Auch die Heizleistung für das Beheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung kann vergrößert werden. Zusätzlich oder alternativ wird dem Fahrer ein Hinweis zur Anzeige gebracht, dass er seine Fahrweise anpassen muss, um einen Emissionsgrenzwert zuverlässig einzuhalten, insbesondere ohne deutliche Auswirkungen auf den Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs.
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Ergibt sich hingegen im Rahmen der Abfrage 5, dass die Abgaskomponentenreserve groß genug ist, also gleich oder größer einem Schwellenwert ist, so wird zu einer Operation 7 verzweigt, in welcher die genannten Maßnahmen unterbleiben. Insbesondere wird in der Operation 7 die Heizleistung für die Abgasnachbehandlungseinrichtung geringer gewählt als in der Operation 6. Anschließend wird wieder zu der Operation 4 beziehungsweise zu der Abfrage 5 verzweigt. Diese Vorgehensweise wird wiederholt, bis das Kraftfahrzeug abgestellt wird, der Betrieb der Antriebseinrichtung also beendet wird.
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Die beschriebene Vorgehensweise zum Betreiben der Antriebseinrichtung ermöglicht das zuverlässige Einhalten von Emissionsgrenzwerten bei lediglich geringer Auswirkungen auf das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs. Insbesondere werden im Rahmen der Operation 6 die genannten Maßnahmen bereits frühzeitig durchgeführt und in ihrer Intensität mit kleiner werdender Abgaskomponentenreserve intensiviert, sodass die Auswirkungen auf das Fahrverhalten nicht oder lediglich in geringem Ausmaß feststellbar sind.
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BEZUGSZEICHENLISTE:
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- 1
- Startpunkt
- 2
- Abfrage
- 3
- Operation
- 4
- Operation
- 5
- Abfrage
- 6
- Operation
- 7
- Operation
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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