DE102016219549A1 - A method for monitoring an exhaust aftertreatment system, in particular a NOx storage catalyst of an autonomously driving vehicle with parallel hybrid drive and control device for an exhaust aftertreatment system and vehicle - Google Patents

A method for monitoring an exhaust aftertreatment system, in particular a NOx storage catalyst of an autonomously driving vehicle with parallel hybrid drive and control device for an exhaust aftertreatment system and vehicle Download PDF

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Abstract

Der Gegenstand der Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines NOx-Speicher-Katalysators während des Betriebs eines autonom fahrenden Fahrzeugs. Das Verfahren nutzt die Ansteuerung eines Hybridantriebs und eines Verbrennungsmotors, so dass sich für die Überwachung des NOx-Speicher-Katalysators günstige Betriebsbedingungen ergeben. Mindestens ein Regenerationsindikator wird ermittelt und an dessen Verlauf der Schädigungszustand des NOx-Speicher-Katalysators bestimmt. Die Erfindung umfasst weiterhin eine Vorrichtung ausgebildet zur Durchführen des Verfahrens und ein Fahrzeug welches eine zur Durchführung des Verfahrens ausgebildete Vorrichtung umfasst.The subject of the application relates to a method for monitoring a NOx storage catalyst during the operation of an autonomously driving vehicle. The method uses the control of a hybrid drive and an internal combustion engine, so that arise for the monitoring of the NOx storage catalyst favorable operating conditions. At least one regeneration indicator is determined and determines the course of the damage state of the NOx storage catalyst. The invention further comprises a device designed to carry out the method and a vehicle which comprises a device designed for carrying out the method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Abgasnachbehandlungsanlage, insbesondere eines NOx-Speicher-Katalysators während des Betriebs eines autonom fahrenden Fahrzeugs mit Parallelhybridantrieb. The invention relates to a method for monitoring an exhaust aftertreatment system, in particular a NOx storage catalyst during operation of an autonomously running vehicle with parallel hybrid drive.

Verbrennungsmotoren erzeugen im Betrieb häufig Stickoxide (NOx). Insbesondere bei in Kraftfahrzeugen eingesetzten Diesel- und Otto-Motoren liegen die Stickoxid-Mengen im Abgas in der Regel über den zulässigen Grenzwerten, so dass eine Abgasnachbehandlung zur Verringerung der NOx-Emissionen notwendig ist. Bei vielen Motoren erfolgt die Reduktion der Stickoxide durch die im Abgas enthaltenen nichtoxidierten Bestandteile, nämlich durch Kohlenmonoxid (CO) und unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC), mit Hilfe eines Dreiwegekatalysators. Insbesondere bei Diesel- und Otto-Magermotoren steht dieses Verfahren jedoch nicht zur Verfügung, da durch den hohen Sauerstoffanteil im Abgas die Reduzierung von NOx nicht bzw. kaum erfolgt. Vor allem bei mager betriebenen Ottomotoren, aber auch bei Dieselmotoren wird daher gemäß einem verbreiteten Verfahren ein NOx-Speicher-Katalysators (auch „LNT“ von englisch „Lean NOx Trap“) eingesetzt, der die im Abgas des Verbrennungsmotors enthaltenen Stickoxide anlagert. Wenn das Aufnahmevermögen des NOx-Speicher-Katalysators erschöpft ist, wird dieser üblicherweise durch „fetten“ Betrieb (Betrieb mit Kraftstoffüberschuss λ < 1) des Verbrennungsmotors regeneriert.Internal combustion engines often generate nitrogen oxides (NO x ) during operation. In particular, in diesel and gasoline engines used in motor vehicles, the amounts of nitrogen oxide in the exhaust gas are generally above the permissible limits, so that an exhaust aftertreatment to reduce NO x emissions is necessary. In many engines, the reduction of nitrogen oxides by the non-oxidized components contained in the exhaust gas, namely by carbon monoxide (CO) and unburned hydrocarbons (HC), using a three-way catalyst. However, this method is not available in particular in the case of diesel and Otto lean-burn engines, since the reduction of NO x does not or hardly occurs due to the high proportion of oxygen in the exhaust gas. Especially in lean-burn gasoline engines, but also in diesel engines therefore a NOx storage catalyst (also "LNT" of English "lean NOx trap") is used according to a common method, which accumulates the nitrogen oxides contained in the exhaust of the engine. If the capacity of the NOx storage catalyst is exhausted, it is usually regenerated by "rich" operation (operation with fuel excess λ <1) of the internal combustion engine.

Der Betriebszustand eines Verbrennungsmotors bestimmt unter anderem den Abgasvolumenstrom V .A, die Abgastemperatur TA und das Luft-Kraftstoffverhältnis λ des durch den NOx-Speicherkatalysator strömenden Abgases. Diese Parameter, insbesondere das Luft-Kraftstoffverhältnis λ, haben Einfluss auf die Regeneration des NOx-Speicherkatalysators. Für eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysator wird der Verbrennungsmotor mit Kraftstoffüberschuss (λ < 1) betrieben, was ein „fettes“ Abgas mit hohem CO und HC-Gehalt erzeugt. Dabei wird das im NOx-Speicher-Katalysator angelagerte NOx mit im Abgas enthaltenen Kohlenwasserstoffen HC und Kohlenmonoxid CO in ungefährliches Kohlendioxid CO2, Wasser H2O und Stickstoff N2 umgewandelt.The operating state of an internal combustion engine determines inter alia the exhaust gas volume flow V. A , the exhaust gas temperature TA and the air-fuel ratio λ of the exhaust gas flowing through the NOx storage catalyst. These parameters, in particular the air-fuel ratio λ, have an influence on the regeneration of the NOx storage catalytic converter. For regeneration of the NOx storage catalyst, the internal combustion engine is operated with excess fuel (λ <1), which generates a "rich" exhaust gas with high CO and HC content. In this case, the NOx stored in the NOx storage catalyst is converted into harmless carbon dioxide CO 2 , water H 2 O and nitrogen N 2 with hydrocarbons HC and carbon monoxide CO contained in the exhaust gas.

Die Funktionsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators nimmt mit zunehmender Betriebsdauer ab, was unter anderem auf eine Kontamination des NOx-Speicherkatalysators mit dem im Abgas enthaltenen Schwefel zurückzuführen ist, sowie auf thermische Alterung in Folge hoher Temperaturen, wie sie beispielweise bei einer regelmäßig vorzunehmenden Entschwefelung auftreten. Mit zunehmender Alterung nimmt insbesondere die NOx-Speicherfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators ab. Es ist daher notwendig und auch vom Gesetzgeber vorgeschrieben, die Funktionsfähigkeit eines im Abgassystem vorgesehenen NOx-Speicherkatalysators zu überwachen.The functionality of the NOx storage catalyst decreases with increasing operating time, which is due, inter alia, to contamination of the NOx storage catalyst with the sulfur contained in the exhaust gas, as well as thermal aging as a result of high temperatures, such as occur in a regular to be performed desulfurization. With increasing aging, in particular, the NOx storage capacity of the NOx storage catalytic converter decreases. It is therefore necessary and also required by law to monitor the functionality of an NOx storage catalytic converter provided in the exhaust system.

Eine übliche Methode zur Diagnose von NOx-Speicherkatalysatoren basiert auf der Messung des Sauerstoffgehalts im Abgas stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators mittels einer handelsüblichen Lambdasonde während der Regeneration. Bei definierten Motorbetriebsparametern (unter anderem Drehzahl n, Last MD, Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ) kann die von einem bekannten Motor durch das Abgas zum NOx-Speicherkatalysator geleitete Menge an CO und HC durch einfache Rechenmodelle bestimmt werden. Auch ist bekannt welche Mengen NOx mit einer bestimmten Menge CO und HC im Rahmen einer Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators umgesetzt werden können, wobei ebenfalls im NOx-Speicherkatalysator gespeicherter Sauerstoff zusammen mit CO und HC zur Regeneration verwendet wird. A common method for the diagnosis of NOx storage catalysts based on the measurement of the oxygen content in the exhaust gas downstream of the NOx storage catalyst by means of a commercial lambda probe during regeneration. At defined engine operating parameters (including speed n, load M D , air-fuel ratio λ), the amount of CO and HC conducted by a known engine through the exhaust gas to the NOx storage catalyst can be determined by simple calculation models. It is also known what amounts of NOx can be reacted with a certain amount of CO and HC in the context of a regeneration of a NOx storage catalyst, oxygen also stored in the NOx storage catalyst being used together with CO and HC for regeneration.

Um eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators einzuleiten, wird der Verbrennungsmotor auf den Betriebsmodus mit λ < 1 umgeschaltet. Eine stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators angeordnete Lambda-Sonde detektiert dies im Rahmen der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases von Verbrennungsmotor zu Messstelle und der eigenen Dynamik ohne Zeitverzug. Eine stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators angeordnete Lambda-Sonde nimmt die „Anfettung“ des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses λ zu Beginn der Regeneration allerdings nicht wahr. Erst wenn das im NOx-Speicherkatalysator angelagerte NOx größtenteils umgesetzt wird, „sieht“ eine stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators angeordnete Lambdasonde die „Anfettung“. To initiate a regeneration of the NOx storage catalyst, the internal combustion engine is switched to the operating mode with λ <1. A lambda sensor arranged upstream of the NOx storage catalytic converter detects this within the scope of the flow velocity of the exhaust gas from internal combustion engine to measuring point and its own dynamics without any time delay. However, a lambda probe arranged downstream of the NOx storage catalytic converter does not perceive the "enrichment" of the air-fuel ratio λ at the beginning of the regeneration. Only when the NOx stored in the NOx storage catalytic converter is largely converted, a lambda probe arranged downstream of the NOx storage catalytic converter "sees" the "enrichment".

Durch Integrieren der dem NOx-Speicherkatalysator vor einer stromabwärtigen Wahrnehmung der Anfettung zugeführten Menge an CO und HC kann unter Einbeziehung des ebenfalls gespeicherten Sauerstoffes die im NOx-Speicherkatalysator umgesetzte Menge NOx errechnet werden. Unter Berücksichtigung anderer Betriebsparameter wie der Temperatur des NOx-Speicherkatalysators kann so seine NOx-Speicherfähigkeit zum Zeitpunkt der Regeneration bestimmt werden. Insbesondere im Vergleich mit der NOx-Speicherfähigkeit zu früheren Zeitpunkten erlaubt dies eine Aussage über den Alterungs- oder Schädigungszustand.By integrating the amount of CO and HC supplied to the NOx storage catalyst before a downstream perception of the enrichment, the amount of NOx converted in the NOx storage catalyst can be calculated, taking into account the likewise stored oxygen. Taking into account other operating parameters such as the temperature of the NOx storage catalyst, its NOx storage capability at the time of regeneration can be determined. In particular, in comparison with the NOx storage capability at earlier times, this allows a statement about the aging or damage state.

Diese und ähnliche Methoden zur Beurteilung des Zustands von NOx-Speicherkatalysatoren unterliegt allerdings einigen Einschränkungen. Sie liefert nur dann zuverlässige Resultate wenn die Regeneration unter stabilen und bestimmten Randbedingungen stattfindet. Beispielsweise wird die Genauigkeit der Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses λ beeinträchtigt, wenn starke Last- und/oder Drehzahlgradienten auftreten. Solche Gradienten treten beispielsweise bei abrupten Beschleunigungsvorgängen auf.However, these and similar methods for assessing the state of NOx storage catalysts are subject to some limitations. It only provides reliable results if the regeneration takes place under stable and certain boundary conditions. For example, the Accuracy of air-fuel ratio control λ is affected when high load and / or speed gradients occur. Such gradients occur, for example, during abrupt acceleration processes.

Auch ist ein „fetter“ Betrieb des Verbrennungsmotors bei sehr hohen Drehzahlen zur Regeneration des NOx-Speicherkatalysators ungünstig. Solche Betriebszustände resultieren in sehr hohen Abgasvolumenströmen und damit Strömungsgeschwindigkeiten im NOx-Speicherkatalysator. Bei zu hohen Strömungsgeschwindigkeiten und damit zu kurzen Verweilzeiten im NOx-Speicherkatalysator kann eine unvollständige Umsetzung der HC und CO mit dem angelagerten NOx auftreten. In beiden Beispielen ist eine zuverlässige Beurteilung der NOx-Speicherfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators nicht möglich.Also, a "fat" operation of the internal combustion engine at very high speeds for the regeneration of the NOx storage catalyst is unfavorable. Such operating conditions result in very high exhaust gas volume flows and thus flow rates in the NOx storage catalytic converter. At too high flow rates and thus too short residence times in the NOx storage catalyst incomplete conversion of HC and CO can occur with the accumulated NOx. In both examples, a reliable assessment of the NOx storage capacity of the NOx storage catalyst is not possible.

Bei einem Fahrzeug mit Parallel-Hybridantrieb sind ein Verbrennungsmotor und ein Elektromotor mit einer Leistungselektronik und einer Batterie vorgesehen. Der Elektromotor ist üblicherweise mechanisch mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden. Somit ist die Drehzahl von Elektromotor und Verbrennungsmotor aneinander gebunden und das addierte Antriebsmoment von Elektromotor und Verbrennungsmotor wird über den Antriebsstrang an die Antriebsräder des Fahrzeuges geleitet. Der Elektromotor ist in der Lage, auch als Generator betrieben zu werden und kann somit auch Bremsmomente auf die Fahrzeugräder aufbringen. Die Bewegungsenergie des Fahrzeugs bzw. überschüssige vom Verbrennungsmotor erzeugte mechanische Energie wird dann in elektrische Energie umgewandelt.In a parallel hybrid vehicle, an internal combustion engine and an electric motor with power electronics and a battery are provided. The electric motor is usually mechanically connected to the crankshaft of the internal combustion engine. Thus, the speed of electric motor and engine is bound together and the added drive torque of electric motor and engine is passed through the drive train to the drive wheels of the vehicle. The electric motor is able to be operated as a generator and thus can also apply braking torques to the vehicle wheels. The kinetic energy of the vehicle or excess mechanical energy generated by the internal combustion engine is then converted into electrical energy.

Der Elektromotor kann im Bedarfsfall auch als Generator betrieben werden, um vom Verbrennungsmotor abgegebene mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der momentane Fahrwunsch des Fahrers des Hybridfahrzeuges ein gegenüber dem vom Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellten Drehmoment geringeres Antriebsmoment der Antriebsräder abruft. Die elektrische Energie kann in einem Akkumulator gespeichert oder elektrischen Verbrauchern, wie einer Heizeinrichtung, zur Verfügung gestellt werden.If necessary, the electric motor can also be operated as a generator in order to convert mechanical energy emitted by the internal combustion engine into electrical energy. This is the case, in particular, when the current driving intention of the driver of the hybrid vehicle retrieves a drive torque of the drive wheels that is lower than that provided by the internal combustion engine. The electrical energy can be stored in an accumulator or provided to electrical consumers, such as a heater.

Aus der WO 2008142342 A2 ist ein Verfahren zur Überwachung einer Wirksamkeit eines NOx speichernden katalytischen Konverters, der in einem Abgasstrang eines Verbrennungsmotors angeordnet ist. Das Verfahren umfasst die Bestimmung der Menge der verwendeten Reduktoren, die Bestimmung der Menge des im katalytischen Konverter gespeicherten NOx, die Einrichtung eines Diagnoseberichts über den Betriebszustand des Konverters basierend auf der Menge der verwendeten Reduktoren und der Menge des im Konverter gespeicherten NOx.From the WO 2008142342 A2 is a method of monitoring an efficiency of a NOx storing catalytic converter disposed in an exhaust line of an internal combustion engine. The method includes determining the amount of reductors used, determining the amount of NOx stored in the catalytic converter, establishing a diagnostic report of the operating state of the converter based on the amount of reductors used, and the amount of NOx stored in the converter.

Die DE 102005003628 A1 zeigt ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges mit einer zuschaltbaren Elektromaschine, wobei die Elektromaschine antriebsverbindbar ist mit einem Motor, in dessen Abgasstrang eine Abgasreinigungsvorrichtung angeordnet ist. Es wird in der DE 102005003628 A1 vorgeschlagen, dass einem von einer Motorsteuerungseinrichtung angeforderten Moment des Motors, abhängig von einem Betriebszustand der Abgasreinigungsvorrichtung, ein von der Elektromaschine abgegebenes oder aufgenommenes Moment aufgeprägt wird.The DE 102005003628 A1 shows a method for operating a drive train with a switchable electric machine, wherein the electric machine is drive-connected to an engine, in whose exhaust gas an exhaust gas purification device is arranged. It will be in the DE 102005003628 A1 proposed that a demanded by an engine control unit torque of the engine, depending on an operating condition of the exhaust gas purification device, a given by the electric machine or recorded torque is impressed.

Aus der US 2014/0102079 A1 ist ein Regenerationsverfahren zum Regenerieren eines Adsorbers, der in einem Kraftfahrzeug mit einem Hybridantriebsstrang stromabwärts eines Verbrennungsmotors angeordnet ist, bekannt. Der Verbrennungsmotor wird in einer Phase fetter Verbrennung zur Regeneration des Adsorbers betrieben. From the US 2014/0102079 A1 For example, a regeneration method for regenerating an adsorber disposed in a motor vehicle having a hybrid powertrain downstream of an internal combustion engine is known. The internal combustion engine is operated in a phase of rich combustion for the regeneration of the adsorber.

Eine Motorlast und/oder eine Motordrehzahl des Verbrennungsmotors wird zur fetten Verbrennung durch eine Elektromaschine beeinflusst, die mechanisch mit dem Verbrennungsmotor koppelbar ist.An engine load and / or an engine speed of the internal combustion engine is influenced for rich combustion by an electric machine which can be mechanically coupled to the internal combustion engine.

Die DE 102008013779 A1 zeigt ein Verfahren zum Regenerieren einer Abgasnachbehandlungsanlage und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens. Bei dem Verfahren zum Regenerieren einer Abgasnachbehandlungsanlage, insbesondere eines Partikelfilters, einer in einem Fahrzeug angeordneten Brennkraftmaschine, mit von einer Steuereinrichtung gesteuerten Regenerationszyklen, werden der Steuereinrichtung die Fahrstrecke betreffende Informationsdaten zugeführt und die Regenerationszyklen werden unter Berücksichtigung der Informationsdaten gesteuert. Dabei werden die Fahrstrecke betreffenden Informationsdaten aus Mustern gewonnen, die durch wenigstens einen die Fahrzeugumgebung erfassenden Bildsensor und wenigstens eine dessen Ausgangssignale verarbeitende Bildverarbeitungseinrichtung bestimmt werden.The DE 102008013779 A1 shows a method for regenerating an exhaust aftertreatment system and an arrangement for carrying out the method. In the method for regenerating an exhaust gas aftertreatment system, particularly a particulate filter, of an internal combustion engine arranged in a vehicle with regeneration cycles controlled by a controller, the control device is supplied with information data concerning the travel route, and the regeneration cycles are controlled in consideration of the information data. In this case, the information data relevant to the route are obtained from patterns which are determined by at least one image sensor detecting the vehicle environment and at least one image processing device processing the output signals thereof.

Die DE 102006005505 A1 zeigt ein Verfahren zur Steuerung einer Regeneration einer in einem Abgasstrang einer zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs vorgesehenen Brennkraftmaschine angeordneten Abgasreinigungsanlage, die in periodischen Abständen von wenigstens einer eingelagerten Abgaskomponente regeneriert wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Bei dem Verfahren erfolgt eine Berechnung einer Fahrtroute aufgrund einer Eingabe durch eine Bedienperson. Eine erforderliche Regeneration der Abgasreinigungsanlage beeinflusst die Berechnung der Fahrtroute. Das soll neben einem Schutz der Abgasreinigungsanlage vor unzulässig hohen Temperaturen einen Schutz vor einer Schadstoffbelastung der Luft auf bestimmten Fahrtstrecken und darüber hinaus eine energieeffiziente Regeneration der Abgasreinigungsanlage ermöglichen.The DE 102006005505 A1 shows a method for controlling a regeneration of an exhaust gas cleaning system arranged in an exhaust line of an internal combustion engine provided for driving a motor vehicle, which is regenerated at periodic intervals by at least one stored exhaust gas component, and an apparatus for carrying out the method. In the method, a calculation of a travel route is made on the basis of an input by an operator. A required regeneration of the emission control system influences the calculation of the route. The should protect not only a protection of the emission control system from inadmissibly high temperatures protection against pollutant pollution of the air on certain routes and beyond an energy-efficient regeneration of the emission control system.

Die US 20100313551 A1 zeigt ein Verfahren und ein System zur Regeneration einer in einem Verbrennungsmotorsystem angeordneten Abgasreinigungseinheit, das ein Setzen einer vordefinierten Mindestdrehzahl des Motors umfasst, sodass der Abgasmassenstrom einen vordefinierten Massenstromwert während einer Regeneration übersteigt.The US 20100313551 A1 shows a method and system for regenerating an exhaust purification unit disposed in an internal combustion engine system that includes setting a predefined minimum engine speed such that the exhaust mass flow exceeds a predefined mass flow value during regeneration.

Die DE 102008041348 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Berechnung einer Fahrroute für ein Fahrzeug, wobei ausgehend von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt unter Berücksichtigung einer digitalen Straßenkarte eine nach einem vorgegebenen Parameter optimale Fahrroute berechnet wird. Für die Berechnung der Fahrroute wird ein Zustand eines Partikelfilters eines Abgassystems, insbesondere ein Beladungszustand berücksichtigt und es wird eine Fahrroute gewählt, die vorteilhafter für den Zustand des Partikelfilters ist.The DE 102008041348 A1 shows a method and a device for calculating a driving route for a vehicle, wherein starting from a starting point to a destination point, taking into account a digital road map, an optimal driving route is calculated according to a predetermined parameter. For the calculation of the driving route, a state of a particulate filter of an exhaust gas system, in particular a loading state, is taken into account and a travel route is selected which is more advantageous for the state of the particulate filter.

Die DE 102015104104 A1 betrifft Redundante Elektrizität für autonome Fahrzeuge. Ein System enthält dabei eine erste Batterie, die konfiguriert ist zum Bestromen mindestens eines Fahrzeugteilsystems, und eine zweite Batterie, die konfiguriert ist zum Bestromen eines Elektromotors, um ein Fahrzeug anzutreiben. Eine Verarbeitungseinrichtung ist konfiguriert zum Detektieren eines von der ersten Batterie an das mindestens eine Fahrzeugteilsystem gelieferten inadäquaten Leistungspegels und selektiven Partitionieren der zweiten Batterie, um das mindestens eine Fahrzeugteilsystem zu bestromen.The DE 102015104104 A1 concerns redundant electricity for autonomous vehicles. A system includes a first battery configured to power at least one vehicle subsystem, and a second battery configured to power an electric motor to drive a vehicle. A processor is configured to detect an inadequate power level provided by the first battery to the at least one vehicle subsystem and selectively partition the second battery to power the at least one vehicle subsystem.

Die DE 102011101079 A1 zeigt ein Verfahren zur Regeneration von NOx-Speicherkatalysatoren von Dieselmotoren mit Niederdruck-AGR. Insbesondere bezieht sich die DE 102011101079 A1 auf die Regeneration von Stickoxid-Speicherkatalysatoren während besonderer Fahrsituationen des Fahrzeugs.The DE 102011101079 A1 shows a method for the regeneration of NOx storage catalytic converters of diesel engines with low pressure EGR. In particular, the DE 102011101079 A1 on the regeneration of nitrogen oxide storage catalysts during special driving situations of the vehicle.

Ein autonom fahrendes Fahrzeug kann sich definitionsgemäß ohne Eingriffe eines Fahrers in seiner Umgebung bewegen. Ein Fahrer bzw. Passagier des Fahrzeugs gibt ein Ziel der Fahrt vor und muss danach keine weiteren Handlungen vollziehen. Das autonom fahrende Fahrzeug legt eine Route vom momentanen Standort zum Zielort fest und fährt diese selbständig ab. Das heißt das autonom fahrende Fahrzeug wählt selbständig seine Geschwindigkeit und Fahrtrichtung und reagiert auf Verkehrsereignisse. Dazu bedienen sich autonom fahrende Fahrzeuge verschiedener Sensoren, Kommunikationsmittel und Steuerungseinrichtungen.By definition, an autonomously driving vehicle can move in its surroundings without intervention by a driver. A driver or passenger of the vehicle specifies a destination of the ride and must then perform no further actions. The autonomously driving vehicle determines a route from the current location to the destination and drives it off automatically. That means the autonomously driving vehicle chooses its own speed and direction and reacts to traffic events. For this purpose, autonomous vehicles use various sensors, communication means and control devices.

Beispielsweise können von einem autonom fahrenden Fahrzeug GPS-Daten genutzt werden, um eine momentane Position und Geschwindigkeit des Fahrzeugs festzustellen. Über ein Mobilfunknetz können einem autonom fahrenden Fahrzeug lokale Straßenkarten oder Daten zur aktuellen Verkehrslage elektronisch bereitgestellt werden. Auch kann ein autonom fahrendes Fahrzeug mit anderen Fahrzeugen, die mit entsprechenden Einrichtungen ausgerüstet sind, kommunizieren, um Verkehrsereignisse frühzeitig zu erkennen und Fahrprofile zu koordinieren. For example, GPS data can be used by an autonomous vehicle to determine a current position and speed of the vehicle. Via a mobile network, an autonomously driving vehicle can be provided electronically with local road maps or data on the current traffic situation. Also, an autonomous vehicle may communicate with other vehicles equipped with appropriate facilities to detect traffic events early and to coordinate driving profiles.

Autonom fahrende Fahrzeuge nehmen ihre Umgebung üblicherweise durch verschiedene Sensoren wahr, die beispielsweise auf sichtbarem Licht, Infrarotstrahlung oder Radarstrahlung basieren können. Mittels entsprechender elektronischer Datenverarbeitungseinrichtungen und Steuerungseinrichtungen werden die verfügbaren Informationen verarbeitet und die entsprechenden Komponenten des Fahrzeugs wie beispielsweise Lenkung, Bremsen, Verbrennungsmotor und Schaltgetriebe angesteuert.Autonomous vehicles typically perceive their environment through various sensors that may be based, for example, on visible light, infrared radiation or radar radiation. By means of corresponding electronic data processing devices and control devices, the available information is processed and the corresponding components of the vehicle such as steering, brakes, internal combustion engine and manual transmission are controlled.

Aus der US 20130211656 A1 ist eine autonom fahrender Apparat bekannt, der eine Autonomes-Fahren-Kontext-Datenverarbeitungseinheit, eine Simulatoreinheit, eine Abschnittsbestimmungseinheit, eine Wegplanungseinheit und eine Kontextbestimmungshauptsteuereinheit umfasst. Die Autonomes-Fahren-Kontext-Datenverarbeitungseinheit sammelt Autonomes-Fahren-Kontext-Daten. Die Simulatoreinheit simuliert autonomes Fahren basierend auf den gesammelten Autonomes-Fahren-Kontext-Daten. Die Abschnittsbestimmungseinheit bestimmt einen zuverlässigen Abschnitt oder einen unzuverlässigen Abschnitt basierend auf Resultaten der Simulation. Die Wegplanungseinheit sucht nach zumindest einem globalen Weg zu einem eingestellten Ziel basierend auf Resultaten der Bestimmung und sucht den zumindest einen globalen Weg für einen lokalen Weg entlang dem autonomes fahren möglich ist. Die Kontextbestimmungshauptsteuereinheit steuert das autonome Fahren des Fahrzeugs entlang des lokalen Wegs.From the US 20130211656 A1 For example, an autonomous driving apparatus is known that includes an autonomous driving context computing device, a simulator unit, a section determination unit, a route planning unit, and a context determination main control unit. The autonomous driving context computing unit collects autonomous driving context data. The simulator unit simulates autonomous driving based on the collected autonomous driving context data. The section determination unit determines a reliable section or an unreliable section based on results of the simulation. The path planning unit searches for at least one global route to a set destination based on results of the determination, and seeks the at least one global route for a local route along which autonomous driving is possible. The context determination main control unit controls the autonomous driving of the vehicle along the local path.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Überwachung einer Abgasnachbehandlungsanlage eines insbesondere mager betriebenen Verbrennungsmotors anzugeben, welches in einem autonom fahrenden Fahrzeug mit Parallelhybridantrieb betreibbar ist. The object of the invention is to provide an improved method for monitoring an exhaust aftertreatment system of a particularly lean-burned internal combustion engine, which is operable in an autonomously driving vehicle with parallel hybrid drive.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine entsprechende Steuerungseinrichtung zum Durchführen des Verfahrens und ein Fahrzeug, welches eine solche Steuereinrichtung umfasst, zur Verfügung zu stellen.A further object of the invention is to provide a corresponding control device for carrying out the method and a vehicle comprising such a control device.

Die oben gestellten Aufgaben werden durch ein Verfahren sowie durch eine Steuerungseinrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 14 sowie ein Fahrzeug welches die Merkmale des Anspruchs 15 umfasst, gelöst. The above objects are achieved by a method and by a control device having the features of claims 1 and 14, respectively, and a vehicle comprising the features of claim 15.

Offenbart wird ein Verfahren zur Überwachung eines NOx-Speicher-Katalysators eines autonom fahrenden Fahrzeuges mit Parallel-Hybridantrieb. Das autonom fahrende Fahrzeug umfasst einen Verbrennungsmotor, einen Parallel-Hybridantrieb und eine Steuerungseinrichtung. Das Verfahren weißt folgende Schritte aus:

  • A: Ermitteln zumindest eines Beladungsindikators, der die Beladung des NOx-Speicherkatalysators mit NOx repräsentiert. Dieser Indikator kann beispielsweise eine basierend auf Rechenmodellen ermittelte NOx-Beladung des NOx-Speicher-Katalysators sein. Er kann aber auch eine NOx-Konzentration im Abgas stromabwärts des NOx-Speicher-Katalysators umfassen.
  • A‘: Prüfen eines Diagnosebedarfs des NOx-Speicher-Katalysators; Es wird geprüft, ob ein Diagnosebedarf für den NOx-Speicherkatalysator vorliegt. Wenn ein Diagnosebedarf festgestellt wird, folgt ein Verfahrensschritt A‘‘. Wenn kein Diagnosebedarf festgestellt wird, kann A‘ zu A zurückleiten.
  • A‘‘: Prüfen eines Überschreitens eines Schwellwerts des in A ermittelten zumindest einen Beladungsindikators; Im Verfahrensschritt A‘‘ wird geprüft, ob der in A ermittelte mindestens eine Beladungsindikator des NOx-Speicher-Katalysators einen Schwellwert überschritten hat. Wenn der Schwellwert überschritten wurde, wird vom Verfahrensschritt A‘‘ zu Verfahrensschritt B weitergeleitet, ansonsten kann zu Verfahrensschritt A zurückgeleitet werden. Dies ist vorteilhaft, da eine Diagnose im Rahmen einer Regeneration des NOx-Speicherkatalysators dann durchgeführt werden sollte wenn die erwartete NOx-Speicherfähigkeit nahezu erschöpft ist.
  • B: Festlegen eines SOLL-Wertfensters für zumindest einen Betriebsparameter des NOx-Speicher-Katalysators. Solche Betriebsparameter können beispielsweise Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ des Abgases stromaufwärts des NOx-Speicher-Katalysators, Temperatur (T) des NOx-Speicher-Katalysators, Abgasvolumenstrom (V .A) durch den NOx-Speicher-Katalysators und Temperatur TA des Abgases, welches durch den NOx-Speicher-Katalysators strömt, sein.
  • C: Ermitteln eines Betriebsprofils des Verbrennungsmotors, in dem der IST-Wert des zumindest einen Betriebsparameters des NOx-Speicher-Katalysators das SOLL-Wertfenster durchläuft. Das Betriebsprofil kann beispielsweise als Parameter eine momentane Last (MD), ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ) und eine momentane Drehzahl (n) des Verbrennungsmotors umfassen.
  • D: Ermitteln eines Fahrprofils des autonom fahrenden Fahrzeugs, umfassend Einstellungen des Parallel-Hybridantriebs, in welchem der Verbrennungsmotor das in (C) ermittelte Betriebsprofil durchläuft. Das Fahrprofil kann auch Fahrzeuggeschwindigkeit und Gangstufe umfassen.
  • E: Durchfahren des in (D) ermittelten Fahrprofils und Ermitteln eines zeitlichen Verlaufs eines zumindest einen Regenerationsindikators des NOx-Speicher-Katalysators. Ein solcher Regenerationsindikator kann die O2-Konzentration im Abgas stromabwärts des NOx-Speicher-Katalysators sein.
  • F: Bewerten des Schädigungszustands des NOx-Speicher-Katalysators (1) basierend auf dem Verlauf des mindestens einen Regenerationsindikators während der Durchführung von (E) und basierend auf dem in (A) ermittelten Beladungsindikator;
Disclosed is a method for monitoring a NOx storage catalytic converter of an autonomously driving vehicle with parallel hybrid drive. The autonomously driving vehicle comprises an internal combustion engine, a parallel hybrid drive and a control device. The method knows the following steps:
  • A: Determining at least one loading indicator, which represents the loading of the NOx storage catalytic converter with NOx. This indicator can be, for example, a NOx load of the NOx storage catalyst determined based on computational models. However, it may also include an NOx concentration in the exhaust gas downstream of the NOx storage catalyst.
  • A ': checking a diagnostic need of the NOx storage catalyst; It is checked whether there is a need for diagnosis for the NOx storage catalytic converter. If a diagnostic need is detected, a method step A "follows. If no diagnostic need is detected, A 'can return to A.
  • A '': checking that a threshold value of the at least one load indicator determined in A has been exceeded; In method step A "it is checked whether the at least one loading indicator of the NOx storage catalyst determined in A has exceeded a threshold value. If the threshold value has been exceeded, the method step A "is forwarded to method step B, otherwise it is possible to return to method step A. This is advantageous because a diagnosis should be carried out in the context of a regeneration of the NOx storage catalytic converter when the expected NOx storage capacity is almost exhausted.
  • B: Setting a desired value window for at least one operating parameter of the NOx storage catalyst. Such operating parameters may include, for example, air-fuel ratio λ of the exhaust gas upstream of the NOx storage catalyst, temperature (T) of the NOx storage catalyst, exhaust gas volume flow (V .A) by the NOx storage catalyst, and temperature TA of the exhaust gas. which flows through the NOx storage catalyst may be.
  • C: determining an operating profile of the internal combustion engine, in which the actual value of the at least one operating parameter of the NOx storage catalytic converter passes through the target value window. The operating profile may include, for example, as parameters a current load (M D ), an air-fuel ratio (λ) and a current speed (n) of the internal combustion engine.
  • D: determining a driving profile of the autonomously driving vehicle, comprising settings of the parallel hybrid drive, in which the internal combustion engine passes through the operating profile determined in (C). The driving profile may also include vehicle speed and gear ratio.
  • E: traversing the driving profile determined in (D) and determining a time profile of an at least one regeneration indicator of the NOx storage catalytic converter. Such a regeneration indicator may be the O2 concentration in the exhaust downstream of the NOx storage catalyst.
  • F: Evaluation of the Damage State of the NOx Storage Catalyst ( 1 ) based on the course of the at least one regeneration indicator during the performance of (E) and based on the load indicator determined in (A);

In einem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Betriebsprofil des Verbrennungsmotors auch ein Betriebsprofil sein, in welchem die Drehzahl (n) des Verbrennungsmotors oberhalb eines unteren Grenzwerts und unterhalb eines oberen Grenzwerts liegt und welches ausschließlich Gradienten der Drehzahl (n) des Verbrennungsmotors unterhalb eines Drehzahlgradienten-Höchstwerts aufweist. Wenn ein solches Betriebsprofil gewählt wird, liegen vorteilhafte Bedingungen für eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators vor.In a method according to the invention, the operating profile of the internal combustion engine may also be an operating profile in which the speed (n) of the internal combustion engine is above a lower limit and below an upper limit and which has exclusively gradient of the speed (n) of the internal combustion engine below a speed gradient maximum value , If such an operating profile is selected, there are advantageous conditions for a regeneration of the NOx storage catalyst.

In einem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Betriebsprofil des Verbrennungsmotors auch ein Betriebsprofil sein, in welchem die Last (MD) des Verbrennungsmotors oberhalb eines unteren Grenzwerts und unterhalb eines oberen Grenzwerts liegt und welches ausschließlich Gradienten der Last (MD) des Verbrennungsmotors unterhalb eines Lastgradienten-Höchstwerts aufweist. Wenn ein solches Betriebsprofil gewählt wird, liegen vorteilhafte Bedingungen für eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators vor.In a method according to the invention, the operating profile of the internal combustion engine can also be an operating profile in which the load (M D ) of the internal combustion engine is above a lower limit value and below an upper limit value and which exclusively contains gradients of the load (M D ) of the internal combustion engine below a load gradient. Maximum value. If such an operating profile is selected, there are advantageous conditions for a regeneration of the NOx storage catalyst.

In einem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Fahrprofil des Fahrzeuges auch ein Fahrprofil sein, in dem während des Durchfahrens des Fahrprofils die Geschwindigkeit des Fahrzeuges jederzeit zwischen einem unteren Grenzwert, der durch die aktivierte Gangstufe und den unteren Grenzwert der Drehzahl (n) des Betriebsprofils des Verbrennungsmotors vorgegeben ist, und einem oberen Grenzwert, der durch die aktivierte Gangstufe und den oberen Grenzwert der Drehzahl (n) des Betriebsprofils des Verbrennungsmotors vorgegeben ist, liegt. In einem solchen Fahrprofil liegt außerdem auch der Gradient der Geschwindigkeit des Fahrzeuges jederzeit unterhalb eines Geschwindigkeitsgradienten-Höchstwerts, der durch die aktivierte Gangstufe und den Drehzahlgradienten-Höchstwert des Betriebsprofils des Verbrennungsmotors vorgegeben ist.In a method according to the invention, the driving profile of the vehicle may also be a driving profile in which the speed of the vehicle during the driving through the profile at any time between a lower limit, the predetermined by the activated gear and the lower limit of the speed (n) of the operating profile of the engine is, and an upper limit, which is determined by the activated gear and the upper limit of the speed (n) of the operating profile of the internal combustion engine is. In addition, in such a driving profile, the vehicle speed gradient is always below a speed gradient maximum, which is the activated gear ratio and the maximum speed gradient value of the vehicle Operating profile of the internal combustion engine is specified.

In einem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Fahrprofil des Fahrzeuges auch ein Fahrprofil sein, in dem während des Durchfahrens des Fahrprofils eine Differenz zwischen der im Betriebsprofil des Verbrennungsmotors festgelegten Last (MD) des Verbrennungsmotors und der sich aus den Fahrwiderständen des Fahrzeugs und aktivierten Gangstufe ergebenden Last kleiner ist als die maximale Drehmomentkapazität des Parallel-Hybridantriebs. In einem solchen Fahrprofil ist auch eine zum Ausgleich der Differenz zwischen der im Betriebsprofil des Verbrennungsmotors festgelegten Last (MD) des Verbrennungsmotors und der sich aus den Fahrwiderständen des Fahrzeugs und aktivierten Gangstufe ergebenden Last zu speichernde oder abzugebende Menge an Energie kleiner als eine im Hybridantrieb zur Verfügung stehende Speicherkapazität oder gespeicherte Menge an Energie. Zusätzlich gleicht in einem solchen Fahrprofil auch der Hybridantrieb des Fahrzeuges eine Differenz zwischen der im Betriebsprofil des Verbrennungsmotors festgelegten Last (MD) des Verbrennungsmotors und der sich aus den Fahrwiderständen des Fahrzeugs und Gangstufe ergebenden Last aus.In a method according to the invention, the driving profile of the vehicle can also be a driving profile in which, during driving through the driving profile, a difference between the load (M D ) of the internal combustion engine defined in the operating profile of the internal combustion engine and the load resulting from the driving resistances of the vehicle and activated gear stage less than the maximum torque capacity of the parallel hybrid drive. In such a driving profile is also to compensate for the difference between the specified in the operating profile of the engine load (M D ) of the internal combustion engine and resulting from the driving resistance of the vehicle and activated gear ratio load to be stored or delivered amount of energy smaller than one in the hybrid drive available storage capacity or stored amount of energy. In addition, in such a driving profile, the hybrid drive of the vehicle also compensates for a difference between the load (M D ) of the internal combustion engine set in the operating profile of the internal combustion engine and the load resulting from the running resistances of the vehicle and the gear ratio.

Das Verfahren nutzt so die sich aus einem autonom fahrenden Fahrzeug mit Hybridantrieb ergebenden Freiheitsgrade, um die Diagnose eines NOx-Speicherkatalysators unter vorteilhaften Bedingungen durchzuführen. Die Diagnose wird dadurch zvuerlässiger.The method thus utilizes the degrees of freedom resulting from an autonomously driving vehicle with hybrid drive in order to carry out the diagnosis of a NOx storage catalytic converter under advantageous conditions. The diagnosis becomes more cumbersome.

Teil der Erfindung ist auch eine Steuerungseinrichtung, die zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung kann dazu unter anderem den Verbrennungsmotor und den Parallel-Hybridantrieb ansteuern sowie Betriebsparameter und Effektivitätsindikatoren ermitteln.Part of the invention is also a control device which is designed for the application of the method according to the invention. Among other things, the control device according to the invention can control the internal combustion engine and the parallel hybrid drive and determine operating parameters and effectiveness indicators.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein autonom fahrendes Fahrzeug, umfassend einen Verbrennungsmotor, einen NOx-Speicher-Katalysator und einen Parallel-Hybridantrieb, das eine erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung umfasst.A further aspect of the invention is an autonomously driving vehicle comprising an internal combustion engine, a NOx storage catalytic converter and a parallel hybrid drive, which comprises a control device according to the invention.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgend angeführten detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung hervor. Das Ausführungsbeispiel wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert. Es zeigt: Further features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of an embodiment of the invention. The embodiment will be explained in more detail with reference to the figures. It shows:

1 stark schematisiert ein erfindungsgemäßes Fahrzeug; und 1 highly schematic of a vehicle according to the invention; and

2 ein erfindungsgemäßes Verfahren 2 a method according to the invention

1 zeigt ein erfindungsgemäßes autonom fahrendes Fahrzeug 2 in einer starke schematisierten Darstellung. Ein solches Fahrzeug 2 umfasst mindestens einen Verbrennungsmotor 3, einen Hybridantrieb 4, einen NOx-Speicher-Katalysator 1 und eine erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung 10. 1 shows an inventive autonomously driving vehicle 2 in a strong schematized representation. Such a vehicle 2 includes at least one internal combustion engine 3 , a hybrid drive 4 , a NOx storage catalyst 1 and a control device according to the invention 10 ,

Bei dem Verbrennungsmotor 3 kann es sich um einen handelsüblichen Diesel- oder Otto-Motor handeln. Diese können mit verschiedenen Verbrennungs- und Gemischaufbereitungsverfahren ausgebildet sein und mit verschiedenen Brennstoffen betrieben werden. Für die vorliegende Erfindung von besonderer Relevanz sind Verbrennungsmotoren 3, die zumindest zeitweise im Magerbetrieb (mit Luftüberschuss) und mit Kraftstoffen aus Kohlenwasserstoffverbindungen betrieben werden. Solche Verbrennungsmotoren 3 stoßen Abgas 5 aus, welches NOx enthält. Beispiele dafür sind handelsübliche PKW- und LKW-Dieselmotoren.In the internal combustion engine 3 It can be a commercial diesel or gasoline engine. These can be designed with various combustion and mixture treatment processes and operated with different fuels. For the present invention of particular relevance are internal combustion engines 3 which are at least temporarily operated in lean operation (with excess air) and with fuels from hydrocarbon compounds. Such internal combustion engines 3 encounter exhaust 5 out, which contains NOx. Examples of this are commercially available passenger car and truck diesel engines.

NOx-Speicher-Katalysatoren 1 werden beispielweise in Verbindung mit handelsüblichen mager betriebenen Verbrennungsmotoren 3 in Fahrzeugen verbaut. Sie sind im Abgasstrang stromabwärts des Verbrennungsmotors 3 angeordnet und werden dementsprechend von dem Abgas 5, welches vom Verbrennungsmotor 3 ausgestoßen wird, durchströmt. NOx-Speicher-Katalysatoren 1 können auch in andere Komponenten zur Abgasnachbehandlung, zum Beispiel Partikelfilter, integriert sein. Außer in Fahrzeugen finden sich NOx-Speicher-Katalysatoren beispielsweise auch im Abgastrakt von Energieerzeugungsanlagen und anderen Anordnungen, die Verbrennungsprozesse umfassen.NOx storage catalysts 1 For example, in conjunction with commercially available lean-burn internal combustion engines 3 installed in vehicles. They are in the exhaust system downstream of the internal combustion engine 3 arranged and are accordingly of the exhaust gas 5 that of the internal combustion engine 3 is expelled, flows through. NOx storage catalysts 1 can also be integrated into other components for exhaust aftertreatment, for example particulate filters. For example, except in vehicles, NOx storage catalysts are also found in the exhaust tract of power plants and other assemblies that include combustion processes.

Bei dem autonom fahrenden Fahrzeug 2 kann es sich um einen PKW oder LKW handeln. Aber auch eine Ausbildung als Wasserfahrzeug (Boot oder Schiff) oder als Motorrad wäre denkbar.In the autonomously driving vehicle 2 it can be a car or truck. But training as a watercraft (boat or ship) or as a motorcycle would be conceivable.

Ein Parallel-Hybridantrieb 4 umfasst üblicherweise eine Anordnung aus Komponenten zur Energiewandlung und -Speicherung. Handelsübliche Ausbildungen umfassen zum Beispiel einen Motor-Generator, Leistungselektronik und eine Batterie. Der Motor-Generator kann mechanische Energie 6 von einem Verbrennungsmotor 3 in elektrische Energie 6 umwandeln. Die elektrische Energie 6 kann dann in der Batterie gespeichert werden. Bei entsprechender Ansteuerung kann die in der Batterie gespeicherte Energie 6 wieder freigesetzt und vom Motorgenerator in mechanische Energie 6 umgewandelt werden, um beispielweise den Antrieb eines autonom fahrenden Hybridfahrzeugs 2 zu unterstützen. Hybridantriebe können theoretisch aber auch andere Anordnungen zur Energiewandlung und -Speicherung verwenden, beispielsweise basierend auf Schwungscheiben oder Druckspeichern.A parallel hybrid drive 4 usually includes an arrangement of components for energy conversion and storage. Commercial designs include, for example, a motor generator, power electronics, and a battery. The motor generator can generate mechanical energy 6 from an internal combustion engine 3 into electrical energy 6 convert. The electrical energy 6 can then be stored in the battery. With appropriate control, the stored energy in the battery 6 released again and from the motor generator into mechanical energy 6 be converted, for example, the drive of a self-propelled hybrid vehicle 2 to support. However, hybrid drives can theoretically also use other arrangements for energy conversion and storage, for example based on flywheels or pressure accumulators.

Hybridantriebe werden als Parallel-Hybridantriebe 4 bezeichnet, wenn die Drehzahlen des Energiewandlers des Hybridantriebs, üblicherweise des Motor-Generators, und des Verbrennungsmotors 3 fest gekoppelt sind und sich die Momente des Energiewandlers und des Verbrennungsmotors addieren. In handelsüblichen Bauformen wird ein Motor-Generator direkt mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 3 oder der Eingangswelle eines Schaltgetriebes des Fahrzeugs 2 verbunden. Häufig ist zwischen Verbrennungsmotor 3 und dem Schaltgetriebe eine trennbare Kupplung angeordnet. Wenn der Energiewandler des Parallel-Hybridantriebs 4 zwischen trennbarer Kupplung und Schaltgetriebe angeordnet ist, ermöglicht diese Konfiguration auch ein zeitlich begrenztes rein elektrisches Fahren. Wenn die Kupplung getrennt ist, ist die Drehzahl des Verbrennungsmotors 3 nicht mehr an die Drehzahl des Energiewandlers des Parallel-Hybridantriebs 4 gekoppelt und das Drehmoment wird ausschließlich vom Energiewandler des Parallel-Hybridantriebs 4 in den Antriebsstrang eingebracht. Trotzdem spricht man auch bei einer solchen Anordnung von einem Parallel-Hybridantrieb 4. Hybrid drives are called parallel hybrid drives 4 denotes when the rotational speeds of the energy converter of the hybrid drive, usually the motor-generator, and the internal combustion engine 3 are firmly coupled and add the moments of the energy converter and the internal combustion engine. In commercially available designs, a motor-generator is directly connected to the crankshaft of the internal combustion engine 3 or the input shaft of a manual transmission of the vehicle 2 connected. Frequently is between internal combustion engine 3 and arranged a separable coupling the transmission. When the energy converter of the parallel hybrid drive 4 is arranged between separable clutch and manual transmission, this configuration also allows a time-limited purely electric driving. When the clutch is disconnected, the speed of the internal combustion engine is 3 no longer to the speed of the energy converter of the parallel hybrid drive 4 coupled and the torque is exclusively from the energy converter of the parallel hybrid drive 4 introduced into the drive train. Nevertheless, one speaks in such an arrangement of a parallel hybrid drive 4 ,

Eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung 10 ist hinsichtlich ihrer Messeingänge und Steuerungs-/Regelungsausgänge und einer Steuerelektronik derart ausgebildet, dass die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Überwachung eines NOx-Speicher-Katalysators 1 möglich ist. Dazu kann die Steuereinrichtung 10 unter anderem den Verbrennungsmotor 3 und den Parallel-Hybridantrieb 4 ansteuern. Die Steuereinrichtung 10 kann auch das Ergebnis eines erfindungsgemäßen Prozesses an andere Fahrzeugsysteme übermitteln, um zum Beispiel dem Fahrer das Aufsuchen einer Werkstatt anzuzeigen. Die Steuereinrichtung 10 kann auch in eine andere Steuereinrichtung des Hybridfahrzeugs 2 integriert sein oder diese umfassen.A control device according to the invention 10 With regard to its measuring inputs and control / regulation outputs and an electronic control system is designed such that the implementation of the method according to the invention for monitoring a NOx storage catalyst 1 is possible. For this purpose, the control device 10 including the internal combustion engine 3 and the parallel hybrid drive 4 drive. The control device 10 can also transmit the result of a process according to the invention to other vehicle systems, for example, to indicate to the driver to visit a workshop. The control device 10 can also be in another control device of the hybrid vehicle 2 be integrated or include these.

2 zeigt beispielhaft ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Überwachung eines NOx-Speicher-Katalysators 1 eines autonom fahrenden Fahrzeuges mit Parallelhybridantrieb 2. Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise die Schritte A bis F umfassen. 2 shows an example of an inventive method for monitoring a NOx storage catalyst 1 an autonomously driving vehicle with parallel hybrid drive 2 , The process according to the invention may comprise, for example, steps A to F.

In einem ersten Schritt A wird zumindest ein Beladungsindikator des NOx-Speicher-Katalysators 1 ermittelt. Der Beladungsindikator repräsentiert die Menge an im NOx-Speicher-Katalysator 1 gespeicherten NOx. Es gibt verschiedene Möglichkeiten diesen Beladungsindikator zu ermitteln. Der Beladungsindikator kann beispielsweise basierend auf einem NOx-Gehalt im Abgas 5 stromabwärts des NOx-Speicher-Katalysators 1 ermittelt werden. Wenn ein Schwellwert des NOx-Gehalt im Abgas 5 stromabwärts des NOx-Speicher-Katalysators 1 überschritten wird, kann die Speicherfähigkeit des NOx-Speicher-Katalysators 1 als erschöpft beurteilt werden. In a first step A, at least one load indicator of the NOx storage catalyst 1 determined. The load indicator represents the amount of NOx storage catalyst 1 stored NOx. There are several ways to determine this load indicator. For example, the load indicator may be based on a NOx content in the exhaust 5 downstream of the NOx storage catalyst 1 be determined. If a threshold value of the NOx content in the exhaust gas 5 downstream of the NOx storage catalyst 1 is exceeded, the storage capacity of the NOx storage catalyst 1 be judged exhausted.

Auch kann eine Beladung des NOx-Speicher-Katalysators 1 mit NOx durch Rechenmodelle bestimmt werden. Für gegebene Betriebspunkte kann der NOx-Ausstoß des Verbrennungsmotors 3 bekannt sein. Eine Steuerungseinrichtung 10 kann dann während des Betriebs des Verbrennungsmotors den NOx-Ausstoß integrativ berechnen und so einen Beladungsindikator des NOx-Speicher-Katalysators 1 ermitteln.Also, a loading of the NOx storage catalyst 1 with NOx by calculation models. For given operating points, the NOx emission of the internal combustion engine 3 be known. A control device 10 can then integrally calculate during the operation of the internal combustion engine, the NOx emissions and so a loading indicator of the NOx storage catalyst 1 determine.

Bei allen Varianten zur Bestimmung des Beladungsindikators müssen verschiedene Betriebsbedingungen, die die NOx-Speicherfähigkeit des NOx-Speicher-Katalysators 1 beeinflussen, berücksichtigt werden. Dies ist beispielsweise die Temperatur des NOx-Speicher-Katalysators 1.In all variants for the determination of the load indicator, different operating conditions, the NOx storage capacity of the NOx storage catalyst 1 be taken into account. This is, for example, the temperature of the NOx storage catalyst 1 ,

Der Beladungsindikator dient im erfindungsgemäßen Verfahren verschiedenen Zwecken. Beispielsweise kann unter seiner Verwendung eine vermutete im NOx-Speicher-Katalysator 1 gespeicherte NOx-Menge berechnet werden. Diese kann dann mit einer im Verfahren ermittelten tatsächlich gespeicherten NOx-Menge verglichen werden. Auch kann der Beladungsindikator verwendet werden, um einen Bedarf zur Regeneration des NOx-Speicher-Katalysators 1 festzustellen. Im Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens leitet der Verfahrensschritt A zu einem Verfahrensschritt A‘ über.The loading indicator serves various purposes in the method according to the invention. For example, under its use, a suspected NOx storage catalyst 1 stored NOx amount can be calculated. This can then be compared with an actually stored NOx amount determined in the method. Also, the load indicator may be used to address a need for regeneration of the NOx storage catalyst 1 determine. In the exemplary embodiment of the method according to the invention, method step A leads to a method step A '.

In dem Verfahrensschritt A‘ wird geprüft, ob ein Diagnosebedarf des NOx-Speicher-Katalysators 1 vorliegt. Ein Diagnosebedarf kann insbesondere durch eine OBD-Funktion ausgelöst werden, die eine Unregelmäßigkeit im Betrieb des Fahrzeugs 2 festgestellt hat. Auch aus einer vordefinierten Diagnosehäufigkeit kann sich der Diagnosebedarf ergeben. Der Diagnosebedarf ist unabhängig von der Beladung des NOx-Speicherkatalysators. Wenn ein Diagnosebedarf festgestellt wird, leitet der Verfahrensschritt A‘ zu einem Verfahrensschritt A‘‘ über. Wenn kein Diagnosebedarf festgestellt wird, leitet A‘ aber zu A zurück.In the method step A 'it is checked whether a diagnostic requirement of the NOx storage catalyst 1 is present. A need for diagnosis can be triggered, in particular, by an OBD function, which causes an irregularity in the operation of the vehicle 2 Has been established. Even from a predefined frequency of diagnosis, the need for diagnosis may arise. The need for diagnostics is independent of the load of the NOx storage catalytic converter. If a need for diagnosis is determined, the method step A 'transfers to a method step A ". If no diagnostic need is detected, A 'will return to A.

In dem Verfahrensschritt A‘‘ wird geprüft, ob der in A ermittelte mindestens eine Beladungsindikator des NOx-Speicher-Katalysators 1 einen Schwellwert überschritten hat. Dies ist vorteilhaft, da das erfindungsgemäße Verfahren die Überprüfung des NOx-Speicher-Katalysators 1 während einer Regeneration des NOx-Speicher-Katalysators 1 durchführt. Eine solche Regeneration erhöht den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs 2. Daher sollten unnötige Regenerationen vermieden werden und eine Überprüfung des NOx-Speicher-Katalysators 1 wenn möglich dann erfolgen, wenn ohnehin eine Regeneration auf Grund erschöpfter NOx-Speicherfähigkeit des NOx-Speicher-Katalysators 1 durchzuführen ist. Wenn der Schwellwert des Beladungsindikators des NOx-Speicher-Katalysators 1 überschritten wurde, wird vom Verfahrensschritt A‘‘ zu einem Verfahrensschritt B weitergeleitet, ansonsten aber zu A zurückgeleitet.In the method step A ", it is checked whether the at least one loading indicator of the NOx storage catalyst ascertained in A has been determined 1 has exceeded a threshold. This is advantageous because the inventive method, the review of the NOx storage catalyst 1 during regeneration of the NOx storage catalyst 1 performs. Such regeneration increases the fuel consumption of the vehicle 2 , Therefore, unnecessary regeneration should be avoided and a check of the NOx storage catalyst 1 if possible, if regeneration due to exhausted NOx Storage capacity of the NOx storage catalyst 1 is to perform. When the threshold value of the load indicator of the NOx storage catalyst 1 has been exceeded, is forwarded from method step A '' to a method step B, but otherwise returned to A.

In dem Verfahrensschritt B wird ein SOLL-Wertfensters für zumindest einen Betriebsparameter des NOx-Speicher-Katalysators 1 festgelegt. Solche Betriebsparameter können beispielsweise Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ des Abgases 5 stromaufwärts des NOx-Speicher-Katalysators 1, Temperatur (T) des NOx-Speicher-Katalysators 1, Abgasvolumenstrom (V .A) durch den NOx-Speicher-Katalysator 1 und Temperatur TA des Abgases 5, welches durch den NOx-Speicher-Katalysator 1 strömt, sein.In method step B, a desired value window for at least one operating parameter of the NOx storage catalyst is generated 1 established. Such operating parameters may, for example, air-fuel ratio λ of the exhaust gas 5 upstream of the NOx storage catalyst 1 , Temperature (T) of the NOx storage catalyst 1 , Exhaust gas volume flow (V A ) through the NOx storage catalyst 1 and temperature T A of the exhaust gas 5 passing through the NOx storage catalyst 1 flows, be.

Üblicherweise wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ des Abgases 5 auf einen Wert λ < 1, zum Beispiel λ = 0,9 festgelegt, welcher zum Regenerieren des NOx-Katalysators 1 vorteilhaft hohe Konzentrationen CO und HC im Abgas 5 bereitstellt. Die Temperatur (T) des NOx-Speicher-Katalysators 1 und der Abgasvolumenstrom (V .A) durch den NOx-Speicher-Katalysator 1 werden üblicherweise in einem Bereich mit oberem und unterem Schwellwert gewählt, der eine möglichst vollständige Umsetzung der im fetten Abgas enthaltenen HC und CO mit dem im NOx-Speicher-Katalysator 1 gespeicherten NOx ermöglicht. Danach wird ein Schritt C des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt.Usually, the air-fuel ratio λ of the exhaust gas 5 to a value λ <1, for example, λ = 0.9 set, which for regenerating the NOx catalyst 1 advantageously high concentrations of CO and HC in the exhaust gas 5 provides. The temperature (T) of the NOx storage catalyst 1 and the exhaust gas volume flow (V A ) through the NOx storage catalyst 1 are usually selected in a range with upper and lower threshold, the most complete implementation of the HC contained in the rich exhaust gas and CO with the NOx storage catalyst 1 stored NOx allows. Thereafter, a step C of the method according to the invention is carried out.

In dem Schritt C wird ein Betriebsprofils des Verbrennungsmotors 3 ermittelt, in dem der IST-Wert des zumindest einen Betriebsparameters des NOx-Speicher-Katalysators 1 das in B festgelegte SOLL-Wertfenster durchläuft. Das Betriebsprofil des Verbrennungsmotors 3 kann beispielsweise eine momentane Last (MD), Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ) und eine momentane Drehzahl (n) des Verbrennungsmotors 3 umfassen. Die Last MD und Drehzahl n des Verbrennungsmotors 3 sind beispielsweise Haupteinflussfaktoren auf die Temperatur (T) des NOx-Speicher-Katalysators 1 und den Abgasvolumenstrom (V .A) durch den NOx-Speicher-Katalysator 1. Für die Temperatur (T) des NOx-Speicher-Katalysators 1 und den Abgasvolumenstrom (V .A) durch den NOx-Speicher-Katalysator 1 wurden aber in Schritt B der dargestellten beispielhaften Ausführung des Verfahrens obere und untere Grenzwerte festgelegt. Aus diesem Zusammenhang ergeben sich indirekt obere und untere Grenzwerte für die Last MD und Drehzahl n im Betriebsprofil des Verbrennungsmotors 3. In the step C, an operating profile of the internal combustion engine 3 determined in which the actual value of the at least one operating parameter of the NOx storage catalyst 1 goes through the setpoint value window specified in B. The operating profile of the internal combustion engine 3 For example, a momentary load (M D ), air-fuel ratio (λ) and a current speed (n) of the engine 3 include. The load M D and speed n of the internal combustion engine 3 For example, are main factors influencing the temperature (T) of the NOx storage catalyst 1 and the exhaust gas volume flow (V A ) through the NOx storage catalyst 1 , For the temperature (T) of the NOx storage catalyst 1 and the exhaust gas volume flow (V A ) through the NOx storage catalyst 1 however, in step B of the illustrated exemplary embodiment of the method, upper and lower limits have been established. From this context, upper and lower limit values for the load M D and rotational speed n indirectly result in the operating profile of the internal combustion engine 3 ,

Weiterhin wird eine genaue Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses λ erschwert, wenn Last MD und Drehzahl n des Verbrennungsmotors 3 starken Gradienten unterliegen. Abweichungen des IST- Luft-Kraftstoff-Verhältnisses λ vom SOLL- Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ sind aber nachteilig, da dann die ausgestoßenen Mengen an CO und HC ungenauer bestimmt werden können. So sinkt die Reproduzierbarkeit des Diagnoseverfahrens und sowohl Kraftstoffverbrauch als auch Schadstoffausstoß des Fahrzeugs 2 steigen. Dementsprechend wird das Betriebsprofil des Verbrennungsmotors 3 in der beispielhaften Ausführung des Verfahrens so gewählt, dass die Gradienten von Last MD und Drehzahl n des Verbrennungsmotors 3 unterhalb eines jeweiligen Grenzwertes liegen. Nach Schritt C wird ein Schritt D des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt.Further, accurate control of the air-fuel ratio λ becomes difficult when load M D and engine speed n 3 subject to strong gradients. However, deviations of the actual air-fuel ratio λ from the target air-fuel ratio λ are disadvantageous, because then the ejected amounts of CO and HC can be determined inaccurate. This reduces the reproducibility of the diagnostic process and both fuel consumption and pollutant emissions of the vehicle 2 climb. Accordingly, the operating profile of the internal combustion engine becomes 3 in the exemplary embodiment of the method chosen such that the gradient of load M D and speed n of the internal combustion engine 3 below a respective limit value. After step C, a step D of the method according to the invention is carried out.

In dem Schritt D des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Fahrprofil für das autonom fahrende Fahrzeug 2 ermittelt, welches Einstellungen des Parallel-Hybridantriebs 4 umfasst, in welchem der Verbrennungsmotor 3 das in (C) ermittelte Betriebsprofil durchläuft. In der beispielhaft gezeigten Ausführung des Verfahrens umfasst das Fahrprofil auch Fahrzeuggeschwindigkeit und Gangstufe. Bei gegebener Wegstrecke, welche das autonom fahrende Fahrzeug 2 durchfährt, kann die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 3 durch Wahl von Fahrzeuggeschwindigkeit und Gangstufe direkt auf einen in Schritt C festgelegten Wert oder Wertebereich festgesetzt werden. In the step D of the embodiment of the method according to the invention is a driving profile for the autonomously driving vehicle 2 Determines which settings of the parallel hybrid drive 4 includes, in which the internal combustion engine 3 goes through the operating profile determined in (C). In the exemplary embodiment of the method, the driving profile also includes vehicle speed and gear ratio. For a given distance, which the autonomously driving vehicle 2 durchfährt, the speed n of the internal combustion engine 3 by setting vehicle speed and gear ratio directly to a value or range specified in step C.

Die Last MD des Verbrennungsmotors wird ebenfalls durch Wahl von Gangstufe und Fahrzeuggeschwindigkeit sowie des Gradienten der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Fahrzeugbeschleunigung, bestimmt. Sie kann aber zusätzlich noch durch Ansteuerung des Parallel-Hybridantriebs 4 erhöht oder vermindert werden. Dabei wird beachtet, dass die Drehmomentkapazität und Energiespeicherkapazität des Parallel-Hybridantriebs 4 durch Konstruktion und Auslegung begrenzt sind. Selbstverständlich kann der Parallel-Hybridantrieb 4 zu keinem Zeitpunkt die Last MD des Verbrennungsmotors um einen größeren Betrag vermindern oder erhöhen, als der Energiewandler des Parallel-Hybridantriebs 4 an Drehmoment bereitstellen kann. Außerdem wird aber im erfindungsgemäßen Verfahren das Fahrprofil so gewählt, dass die vom Parallel-Hybridantrieb 4 integrativ aufgenommene oder abgegebene Energie 6 während des Fahrprofils zu keinem Zeitpunkt den Energiespeicher (üblicherweise Batterie) des Parallel-Hybridantriebs 4 auf ein unzulässiges Maß entleert oder die freie Speicherkapazität überfüllt.The load M D of the internal combustion engine is also determined by selecting the gear ratio and vehicle speed and the gradient of the vehicle speed, the vehicle acceleration. But you can also still by controlling the parallel hybrid drive 4 increased or decreased. It is noted that the torque capacity and energy storage capacity of the parallel hybrid drive 4 are limited by construction and design. Of course, the parallel hybrid drive 4 At no time reduce or increase the load M D of the internal combustion engine by a greater amount than the energy converter of the parallel hybrid drive 4 can provide torque. In addition, however, in the method according to the invention, the driving profile is chosen so that the parallel hybrid drive 4 integratively absorbed or released energy 6 during the driving profile at any time the energy storage (usually battery) of the parallel hybrid drive 4 emptied to an impermissible level or the free storage capacity overcrowded.

Aus der in Verfahrensschritt C festgesetzten Obergrenze für den Gradienten der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 3 ergibt sich in Verbindung mit der gewählten Gangstufe ebenfalls eine Obergrenze für die Fahrzeugbeschleunigung. Diese kann durch Ansteuern des Parallel-Hybridantriebs 4 nicht direkt beeinflusst werden, es sei denn, das Ansteuern des Parallel-Hybridantriebs 4 ermöglicht die Wahl einer höheren Gangstufe gegenüber einem Verfahren ohne Ansteuern des Parallel-Hybridantriebs 4.From the set in step C upper limit for the gradient of the speed n of the internal combustion engine 3 also results in an upper limit for the vehicle acceleration in conjunction with the selected gear ratio. This can be achieved by activating the parallel hybrid drive 4 are not directly affected, except the driving of the parallel hybrid drive 4 allows you to choose one higher gear level compared to a method without driving the parallel hybrid drive 4 ,

Aus der in Verfahrensschritt C festgesetzten Obergrenze für den Gradienten der Last MD ergibt sich eine Obergrenze für den Gradienten der Fahrzeugbeschleunigung. Durch entsprechendes Ansteuern des Parallel-Hybridantriebs 4 kann diese Obergrenze gegenüber einem Verfahren ohne Ansteuern des Parallel-Hybridantriebs 4 vorteilhaft verschoben werden. Dabei werden im erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls die konstruktiven und Auslegungsgrenzen hinsichtlich Drehmoment- und Energiespeicher-Kapazität des Parallel-Hybridantriebs 4 beachtet. Nach Schritt D wird ein Schritt E des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt.The upper limit for the gradient of the load M D determined in method step C results in an upper limit for the gradient of the vehicle acceleration. By appropriate activation of the parallel hybrid drive 4 This upper limit compared to a method without driving the parallel hybrid drive 4 be moved advantageous. In the method according to the invention, the design and design limits with regard to torque and energy storage capacity of the parallel hybrid drive are also used 4 respected. After step D, a step E of the method according to the invention is carried out.

In dem Schritt E des erfindungsgemäßen Verfahrens durchfährt das autonom fahrende Fahrzeug 2 das ermittelte Fahrprofil. Während des Durchfahrens des Fahrprofils wird der zeitliche Verlauf zumindest eines Regenerationsindikators des NOx-Speicher-Katalysators 1 ermittelt. Ein solcher Regenerationsindikator kann die O2-Konzentration im Abgas stromabwärts des NOx-Speicher-Katalysators 1 sein. Diese kann mit einer handelsüblichen Lambdasonde ermittelt werden. Solange im NOx-Speicher-Katalysator 1 noch gespeichertes NOx und Sauerstoff mit dem im Abgas 5 enthaltenen CO und HC umgesetzt werden, ist λ im Abgas stromabwärts des NOx-Speicher-Katalysators 1 dicht bei 1. Eine stromabwärts des NOx-Speicher-Katalysator 1 im Abgas 5 angeordnete Lambdasonde „sieht“ den fetten (λ < 1) Betrieb noch nicht. In step E of the method according to the invention, the autonomously driving vehicle passes through 2 the determined driving profile. During the passage through the driving profile, the time profile of at least one regeneration indicator of the NOx storage catalyst 1 determined. Such a regeneration indicator may determine the O 2 concentration in the exhaust gas downstream of the NOx storage catalyst 1 be. This can be determined with a standard lambda probe. As long as in the NOx storage catalyst 1 still stored NOx and oxygen with the in the exhaust gas 5 contained CO and HC are implemented, λ is in the exhaust gas downstream of the NOx storage catalyst 1 close at 1 , A downstream of the NOx storage catalyst 1 in the exhaust 5 arranged lambda probe does not yet "see" the rich (λ <1) operation.

Wenn das im NOx-Speicher-Katalysator 1 angelagerte NOx und der Sauerstoff allerdings größtenteils mit den CO und HC aus dem „fetten“ Abgas 5 umgesetzt sind, reduziert sich die O2-Konzentration im Abgas stromabwärts des NOx-Speicher-Katalysators 1. Eine dort angeordnete Lambdasonde „sieht“ dann das vom Verbrennungsmotor 3 produzierte „fette“ Abgas 5 auch stromabwärts des NOx-Speicher-Katalysators 1. Wenn ein Mindestwert für die O2-Konzentration im Abgas stromabwärts des NOx-Speicher-Katalysators 1 unterschritten ist, wird das Regenerieren des NOx-Speicher-Katalysators 1 als beendet erkannt. Es wird dann das aus dem erfindungsgemäßen Verfahren resultierende besondere Fahrprofil beendet und das autonom fahrende Fahrzeug 2 geht in seinen gewöhnlichen Fahrbetrieb über. Daraufhin wird ein Verfahrensschritt F ausgeführt.If that in the NOx storage catalyst 1 accumulated NOx and the oxygen, however, mostly with the CO and HC from the "rich" exhaust gas 5 are implemented, the O 2 concentration in the exhaust gas downstream of the NOx storage catalyst is reduced 1 , A lambda probe arranged there then "sees" that from the combustion engine 3 produced "fat" exhaust 5 also downstream of the NOx storage catalyst 1 , When a minimum value for the O 2 concentration in the exhaust gas downstream of the NOx storage catalyst 1 is exceeded, the regeneration of the NOx storage catalyst 1 recognized as finished. It then ends the resulting from the process according to the invention special driving profile and the autonomously driving vehicle 2 goes into its usual driving operation. Subsequently, a method step F is carried out.

In dem Schritt F des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Schädigungszustands des NOx-Speicher-Katalysators 1 basierend auf dem Verlauf des mindestens einen Regenerationsindikators während der Durchführung von Verfahrensschritt E und basierend auf dem in Verfahrensschritt A ermittelten Beladungsindikator bewertet. Anhand von Rechenmodellen kann die während der Durchführung von Verfahrensschritt E durch den NOx-Speicher-Katalysator 1 geleitete im Abgas 5 enthaltene Menge an CO und HC bestimmt werden. Aus dieser Menge kann unter Berücksichtigung der umgesetzten Menge an gespeichertem O2 die im NOx-Speicher-Katalysator 1 während der Regeneration mit Hilfe von CO und HC insgesamt umgesetzte Menge an NOx bestimmt werden. Diese Menge entspricht der tatsächlich insgesamt vor der Regeneration im NOx-Speicher-Katalysator 1 angelagerten Menge an NOx. In the step F of the method according to the invention, the damage state of the NOx storage catalyst 1 evaluated on the basis of the course of the at least one regeneration indicator during the execution of method step E and based on the load indicator determined in method step A. On the basis of calculation models, during the execution of method step E by the NOx storage catalyst 1 conducted in the exhaust 5 contained amount of CO and HC can be determined. From this amount, taking into account the amount of O 2 stored, that in the NOx storage catalyst 1 during the regeneration with the help of CO and HC total amount of NOx reacted. This amount is actually the total before regeneration in the NOx storage catalyst 1 accumulated amount of NOx.

Diese tatsächlich im NOx-Speicher-Katalysator 1 angelagerte Menge von NOx kann mit Hilfe des in Prozessschritt A ermittelten Beladungsindikators beurteilt werden. War zum Beispiel der im Prozessschritt A ermittelte Beladungsindikator eine berechnete angelagerte NOx-Menge, kann die tatsächlich im NOx-Speicher-Katalysator 1 angelagerte Menge von NOx dazu in Relation gesetzt werden. War die tatsächlich im NOx-Speicher-Katalysator 1 angelagerte Menge von NOx um einen Schwellwert kleiner als die berechnete angelagerte NOx-Menge, kann der NOx-Speicher-Katalysator 1 als beschädigt beurteilt werden. Liegt die Differenz zwischen tatsächlicher und berechneter Menge an NOx dagegen unter einem Schwellwert, kann der NOx-Speicher-Katalysator 1 als funktionsfähig beurteilt werden.This is actually in the NOx storage catalyst 1 accumulated amount of NOx can be assessed using the load indicator determined in process step A. If, for example, the load indicator determined in process step A was a calculated amount of stored NOx, this can actually be stored in the NOx storage catalytic converter 1 Associated amount of NOx are related to it. Was that actually in the NOx storage catalyst 1 accumulated amount of NOx by a threshold value smaller than the calculated accumulated amount of NOx, the NOx storage catalyst 1 be judged as damaged. On the other hand, if the difference between actual and calculated amounts of NOx is below a threshold value, the NOx storage catalytic converter can 1 be considered functional.

Wenn der in Prozessschritt A verwendete Beladungsindikator beispielsweise ein NOx-Gehalt im Abgas 5 stromabwärts des NOx-Speicher-Katalysators 1 war, kann auch aus diesem eine im NOx-Speicher-Katalysator 1 eingelagerte erwartete Menge an NOx berechnet werden. Auch diese Menge kann mit der tatsächlich umgesetzten Menge vergleichen werden.If the load indicator used in process step A, for example, a NOx content in the exhaust gas 5 downstream of the NOx storage catalyst 1 could also be from this one in the NOx storage catalyst 1 stored expected amount of NOx can be calculated. Also this amount can be compared with the actual amount.

Teil der Offenbarung ist auch eine Steuerungseinrichtung 10, die zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung kann dazu unter anderem den Verbrennungsmotor 3 und den Parallel-Hybridantrieb 4 ansteuern sowie Betriebsparameter und Effektivitätsindikatoren ermitteln.Part of the disclosure is also a controller 10 , which is designed for application of the method according to the invention. The control device according to the invention can, inter alia, the internal combustion engine 3 and the parallel hybrid drive 4 and determine operating parameters and effectiveness indicators.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein autonom fahrendes Fahrzeug 2, umfassend einen Verbrennungsmotor 3, einen NOx-Speicher-Katalysator 1 und einen Parallel-Hybridantrieb 4, dass eine erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung 10 umfasst.Another aspect of the invention is an autonomously driving vehicle 2 comprising an internal combustion engine 3 , a NOx storage catalyst 1 and a parallel hybrid drive 4 in that a control device according to the invention 10 includes.

Durch den erfindungsgemäßen Prozess kann die Überprüfung des NOx-Speicher-Katalysators 1 vorteilhaft zuverlässig erfolgen, da ein Durchlauf des Prüfverfahrens in einem reproduzierbaren SOLL-Wertfenster der Betriebsparameter erfolgen kann. Dies macht die Prüfzyklen untereinander vergleichbar und ermöglicht das Beobachten („Monitoring“) einer Schädigung des NOx-Speicher-Katalysators 1 über einen längeren Zeitraum. Somit können Fehldiagnosen und damit unnötige Belastungen für den Fahrzeugnutzer vermieden werden.The process according to the invention makes it possible to check the NOx storage catalyst 1 be done reliably reliable, since a run of the test method can be done in a reproducible setpoint value window of the operating parameters. This makes the test cycles comparable with each other and enables monitoring ("monitoring") damage to the NOx storage catalyst 1 over an extended timespan. Thus, misdiagnosis and thus unnecessary burden for the vehicle user can be avoided.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
NOx-Speicher-Katalysator NOx storage catalyst
22
Autonom fahrendes Fahrzeug Autonomous vehicle
33
Verbrennungsmotor internal combustion engine
44
Parallel-Hybridantrieb Parallel hybrid drive
55
Abgas exhaust
6 6
Energieenergy
1010
Steuerungseinrichtung control device
λλ
Luft-Kraftstoff-Verhältnis Air-fuel ratio
TT
Temperatur des NOx-Speicher-Katalysators Temperature of the NOx storage catalyst
V .A V. A
Abgasvolumenstrom Exhaust gas volume flow
KK
Konvertierungsrate conversion rate
nn
Drehzahl rotation speed
MD M D
Last load
TA T A
Abgastemperatur  exhaust gas temperature
A, A‘, A‘‘, B, C, D, E, FA, A ', A ", B, C, D, E, F
Schritte des Verfahrens Steps of the procedure
nn
Drehzahl rotation speed

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2008142342 A2 [0012] WO 2008142342 A2 [0012]
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  • US 2014/0102079 A1 [0014] US 2014/0102079 A1 [0014]
  • DE 102008013779 A1 [0016] DE 102008013779 A1 [0016]
  • DE 102006005505 A1 [0017] DE 102006005505 A1 [0017]
  • US 20100313551 A1 [0018] US 20100313551 A1 [0018]
  • DE 102008041348 A1 [0019] DE 102008041348 A1 [0019]
  • DE 102015104104 A1 [0020] DE 102015104104 A1 [0020]
  • DE 102011101079 A1 [0021, 0021] DE 102011101079 A1 [0021, 0021]
  • US 20130211656 A1 [0025] US 20130211656 A1 [0025]

Claims (15)

Verfahren zur Überwachung eines NOx-Speicher-Katalysators (1) eines autonom fahrenden Fahrzeuges (2) mit einem Verbrennungsmotor (3), einem Parallel-Hybridantrieb (4) und einer Steuerungseinrichtung (10), aufweisend folgende Schritte: A: Ermitteln zumindest eines Beladungsindikators, der die Beladung des NOx-Speicherkatalysators (1) mit NOx repräsentiert; A‘: Prüfen eines Diagnosebedarfs des NOx-Speicher-Katalysators (1); A‘‘: Prüfen eines Überschreitens eines Schwellwerts des in A ermittelten zumindest einen Beladungsindikators; B: Festlegen eines SOLL-Wertfensters für zumindest einen Betriebsparameter des NOx-Speicher-Katalysators (1); C: Ermitteln eines Betriebsprofils des Verbrennungsmotors (3), in dem der IST-Wert des zumindest einen Betriebsparameters des NOx-Speicher-Katalysators (1) das SOLL-Wertfenster durchläuft; D: Ermitteln eines Fahrprofils des autonom fahrenden Fahrzeugs (2), umfassend Einstellungen des Parallel-Hybridantriebs (4), in welchem der Verbrennungsmotor (3) das in (C) ermittelte Betriebsprofil durchläuft; E: Durchfahren des in (D) ermittelten Fahrprofils und Ermitteln eines zeitlichen Verlaufs eines zumindest einen Regenerationsindikators des NOx-Speicher-Katalysators (1); F: Bewerten des Schädigungszustands des NOx-Speicher-Katalysators (1) basierend auf dem Verlauf des mindestens einen Regenerationsindikators während der Durchführung von (E) und basierend auf dem in (A) ermittelten Beladungsindikator;Method for monitoring a NOx storage catalyst ( 1 ) of an autonomous vehicle ( 2 ) with an internal combustion engine ( 3 ), a parallel hybrid drive ( 4 ) and a control device ( 10 ), comprising the following steps: A: determining at least one loading indicator which determines the loading of the NO x storage catalytic converter ( 1 ) is represented by NOx; A ': Checking a diagnosis requirement of the NOx storage catalyst ( 1 ); A '': checking that a threshold value of the at least one load indicator determined in A has been exceeded; B: Specifying a desired value window for at least one operating parameter of the NOx storage catalytic converter ( 1 ); C: determining an operating profile of the internal combustion engine ( 3 ), in which the actual value of the at least one operating parameter of the NOx storage catalyst ( 1 ) goes through the SETPOINT window; D: determining a driving profile of the autonomously driving vehicle ( 2 ) comprising settings of the parallel hybrid drive ( 4 ), in which the internal combustion engine ( 3 ) goes through the operating profile determined in (C); E: passing through the travel profile determined in (D) and determining a time profile of an at least one regeneration indicator of the NOx storage catalytic converter ( 1 ); F: Evaluation of the Damage State of the NOx Storage Catalyst ( 1 ) based on the course of the at least one regeneration indicator during the performance of (E) and based on the load indicator determined in (A); Verfahren nach Anspruch 1, in dem das in (D) ermittelte Fahrprofil auch Fahrzeuggeschwindigkeit und Gangstufe umfasst.Method according to Claim 1, in which the driving profile determined in (D) also includes vehicle speed and gear ratio. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, in dem der zumindest eine Betriebsparameter des NOx-Speicher-Katalysators (1) zumindest einen Parameter von Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ des Abgases stromaufwärts des NOx-Speicher-Katalysators (1), Temperatur (T) des NOx-Speicher-Katalysators (1), Abgasvolumenstrom (V .A) durch den NOx-Speicher-Katalysators (1) und Temperatur TA des Abgases (5), welches durch den NOx-Speicher-Katalysators (1) strömt, umfasst. Method according to Claim 1 or 2, in which the at least one operating parameter of the NOx storage catalytic converter ( 1 ) at least one parameter of air-fuel ratio λ of the exhaust gas upstream of the NOx storage catalyst (FIG. 1 ), Temperature (T) of the NOx storage catalyst ( 1 ), Exhaust gas volume flow (V A ) through the NOx storage catalyst ( 1 ) and temperature T A of the exhaust gas ( 5 ), which by the NOx storage catalyst ( 1 ) flows. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, in dem die Parameter des Betriebsprofils des Verbrennungsmotors (3) eine momentane Last (MD), ein momentanes Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ) und eine momentane Drehzahl (n) umfassen.Method according to one of the preceding claims, in which the parameters of the operating profile of the internal combustion engine ( 3 ) comprise a momentary load (M D ), a current air-fuel ratio (λ) and a current speed (n). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, in dem der mindestens eine Beladungsindikators des NOx-Speicher-Katalysators (1) die NOx-Konzentration im Abgas stromabwärts des NOx-Speicher-Katalysators (1) umfasst.Method according to one of the preceding claims, in which the at least one loading indicator of the NOx storage catalyst ( 1 ) the NOx concentration in the exhaust gas downstream of the NOx storage catalyst ( 1 ). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, in dem der mindestens eine Beladungsindikator des NOx-Speicher-Katalysators (1) eine basierend auf Rechenmodellen ermittelte NOx-Beladung des NOx-Speicher-Katalysators (1) umfasst.Method according to one of the preceding claims, in which the at least one loading indicator of the NOx storage catalyst ( 1 ) an NOx load of the NOx storage catalyst (based on calculation models) ( 1 ). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, in dem der mindestens eine Regenerationsindikator des NOx-Speicher-Katalysators (1) die O2-Konzentration im Abgas stromabwärts des NOx-Speicher-Katalysators (1) umfasst.Method according to one of the preceding claims, in which the at least one regeneration indicator of the NOx storage catalyst ( 1 ) the O 2 concentration in the exhaust gas downstream of the NOx storage catalyst ( 1 ). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem nach Verfahrensschritt A‘ zu Verfahrensschritt A zurückleitet wird, wenn kein Diagnosebedarf festgestellt wird.Method according to one of the preceding claims, in which after method step A 'is returned to step A, if no diagnostic need is detected. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem nach dem Verfahrensschritt A‘‘ zu Verfahrensschritt A zurückgeleitet wird, wenn der zumindest eine Beladungsindikator des NOx-Speicher-Katalysators (1) den Schwellwert nicht überschritten hat.Method according to one of the preceding claims, in which is returned to the method step A "to step A, when the at least one loading indicator of the NOx storage catalyst ( 1 ) has not exceeded the threshold. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, in dem das Betriebsprofil des Verbrennungsmotors (3) ein Betriebsprofil ist, in welchem die Drehzahl (n) des Verbrennungsmotors (3) oberhalb eines unteren Grenzwerts und unterhalb eines oberen Grenzwerts liegt und welches ausschließlich Gradienten der Drehzahl (n) des Verbrennungsmotors (3) unterhalb eines Drehzahlgradienten-Höchstwerts aufweist.Method according to one of the preceding claims, in which the operating profile of the internal combustion engine ( 3 ) is an operating profile in which the speed (n) of the internal combustion engine ( 3 ) is above a lower limit and below an upper limit, and which only gradient of the speed (n) of the internal combustion engine ( 3 ) below a speed gradient maximum. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, in dem das Betriebsprofil des Verbrennungsmotors (3) ein Betriebsprofil ist, in welchem die Last (MD) des Verbrennungsmotors (3) oberhalb eines unteren Grenzwerts und unterhalb eines oberen Grenzwerts liegt und welches ausschließlich Gradienten der Last (MD) des Verbrennungsmotors (3) unterhalb eines Lastgradienten-Höchstwerts aufweist. Method according to one of the preceding claims, in which the operating profile of the internal combustion engine ( 3 ) is an operating profile in which the load (M D ) of the internal combustion engine ( 3 ) is above a lower limit value and below an upper limit value and which has exclusively gradient of the load (M D ) of the internal combustion engine ( 3 ) below a maximum load gradient value. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11, in dem das Fahrprofil des Fahrzeuges (2) ein Fahrprofil ist, in dem während des Durchfahrens des Fahrprofils die Geschwindigkeit des Fahrzeuges (2) jederzeit zwischen einem unteren Grenzwert, der durch die aktivierte Gangstufe und den unteren Grenzwert der Drehzahl (n) des Betriebsprofils des Verbrennungsmotors (3) vorgegeben ist und einem oberen Grenzwert, der durch die aktivierte Gangstufe und den oberen Grenzwert der Drehzahl (n) des Betriebsprofils des Verbrennungsmotors (3) vorgegeben ist, liegt und der Gradient der Geschwindigkeit des Fahrzeuges (2) jederzeit unterhalb eines Geschwindigkeitsgradienten-Höchstwerts liegt, der durch die aktivierte Gangstufe und den Drehzahlgradienten-Höchstwert des Betriebsprofils des Verbrennungsmotors (3) vorgegeben ist.Method according to one of claims 10 to 11, in which the driving profile of the vehicle ( 2 ) is a driving profile, in which during the passage of the driving profile, the speed of the vehicle ( 2 ) at any time between a lower limit, by the activated gear ratio and the lower limit of the speed (n) of the operating profile of the internal combustion engine ( 3 ) and an upper limit, which by the activated gear and the upper limit of the speed (n) of the operating profile of the internal combustion engine ( 3 ) is, is and the gradient of the speed of the vehicle ( 2 ) at any time is below a maximum speed gradient limit determined by the activated gear ratio and the maximum speed gradient value of the operating profile of the internal combustion engine ( 3 ) is given. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 12, in dem das Fahrprofil des Fahrzeuges (2) ein Fahrprofil ist, in dem während des Durchfahrens des Fahrprofils eine Differenz zwischen der im Betriebsprofil des Verbrennungsmotors (3) festgelegten Last (MD) des Verbrennungsmotors und der sich aus den Fahrwiderständen des Fahrzeugs (2) und aktivierten Gangstufe ergebenden Last kleiner ist als die maximale Drehmomentkapazität des Parallel-Hybridantriebs (4) und eine zum Ausgleich der Differenz zwischen der im Betriebsprofil des Verbrennungsmotors (3) festgelegten Last (MD) des Verbrennungsmotors und der sich aus den Fahrwiderständen des Fahrzeugs (2) und aktivierten Gangstufe ergebenden Last zu speichernde oder abzugebende Menge an Energie (6) kleiner ist als eine im Hybridantrieb (4) zur Verfügung stehende Speicherkapazität oder gespeicherte Menge an Energie und der Hybridantrieb (4) des Fahrzeuges (2) eine Differenz zwischen der im Betriebsprofil des Verbrennungsmotors (3) festgelegten Last (MD) des Verbrennungsmotors und der sich aus den Fahrwiderständen des Fahrzeugs (2) und Gangstufe ergebenden Last ausgleicht.Method according to one of claims 11 to 12, in which the driving profile of the vehicle ( 2 ) is a driving profile, in which during the passage of the driving profile, a difference between the in the operating profile of the internal combustion engine ( 3 ) fixed load (M D ) of the internal combustion engine and from the driving resistances of the vehicle ( 2 ) and activated gear stage load is less than the maximum torque capacity of the parallel hybrid drive ( 4 ) and to compensate for the difference between the operating profile of the internal combustion engine ( 3 ) fixed load (M D ) of the internal combustion engine and from the driving resistances of the vehicle ( 2 ) and activated gear stage resulting load to be stored or delivered amount of energy ( 6 ) is smaller than one in the hybrid drive ( 4 ) available storage capacity or stored amount of energy and the hybrid drive ( 4 ) of the vehicle ( 2 ) a difference between the operating profile of the internal combustion engine ( 3 ) fixed load (M D ) of the internal combustion engine and from the driving resistances of the vehicle ( 2 ) and gear ratio compensates for the resulting load. Steuerungseinrichtung (10) für den Betrieb eines autonom fahrenden Fahrzeugs (2) einschließlich der Ansteuerung eines Verbrennungsmotors (3), der Ansteuerung eines Parallel-Hybridantriebs (4) und der Überwachung eines NOx-Speicher-Katalysators (1) während des Betriebs des autonom fahrenden Fahrzeuges (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (10) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgeprägt ist.Control device ( 10 ) for the operation of an autonomous vehicle ( 2 ) including the control of an internal combustion engine ( 3 ), the control of a parallel hybrid drive ( 4 ) and the monitoring of a NOx storage catalyst ( 1 ) during operation of the autonomous vehicle ( 2 ), characterized in that the control device ( 10 ) is designed for carrying out the method according to one of the preceding claims. Autonom fahrendes Fahrzeug (2), umfassend einen Verbrennungsmotor (3), einen NOx-Speicher-Katalysator (1) und einen Parallel-Hybridantrieb (4) dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer Steuerungseinrichtung (10) nach Anspruch 14 ausgeprägt ist.Autonomous vehicle ( 2 ) comprising an internal combustion engine ( 3 ), a NOx storage catalyst ( 1 ) and a parallel hybrid drive ( 4 ) characterized in that it is provided with a control device ( 10 ) is pronounced according to claim 14.
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