DE102021105022B3

DE102021105022B3 - Method for operating a drive device for a motor vehicle and corresponding drive device

Info

Publication number: DE102021105022B3
Application number: DE102021105022.7A
Authority: DE
Inventors: Patrick Hoppe; Niko dos Santos
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2021-03-02
Filing date: 2021-03-02
Publication date: 2022-08-04
Anticipated expiration: 2041-03-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Antriebseinrichtung über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat sowie über eine Abgasanlage mit einem Fahrzeugkatalysator und einem Partikelfilter zur Nachbehandlung des Abgases verfügt. Dabei ist vorgesehen, dass bei einem Einstellen eines bestimmten Betriebspunkts an dem Antriebsaggregat das Antriebsaggregat bei unterschiedlichen Alterungszuständen der Abgasanlage mit unterschiedlichen Stickoxidrohdurchsätzen und unterschiedlichen Partikelrohdurchsätzen betrieben wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a method for operating a drive device for a motor vehicle, the drive device having a drive unit that generates exhaust gas and an exhaust system with a vehicle catalytic converter and a particle filter for aftertreatment of the exhaust gas. It is provided that when a specific operating point is set on the drive unit, the drive unit is operated with different raw nitrogen oxide throughputs and different raw particle throughputs in different aging states of the exhaust gas system. The invention also relates to a drive device for a motor vehicle.

Description

NEUE BESCHREIBUNG:NEW DESCRIPTION:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Antriebseinrichtung über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat sowie über eine Abgasanlage mit einem Fahrzeugkatalysator und einem Partikelfilter zur Nachbehandlung des Abgases verfügt, wobei bei einem Einstellen eines bestimmten Betriebspunkts an dem Antriebsaggregat das Antriebsaggregat bei unterschiedlichen Alterungszuständen der Abgasanlage mit unterschiedlichen Stickoxidrohdurchsätzen und unterschiedlichen Partikelrohdurchsätzen betrieben wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a method for operating a drive device for a motor vehicle, the drive device having a drive unit that generates exhaust gas and an exhaust system with a vehicle catalytic converter and a particle filter for aftertreatment of the exhaust gas, wherein when a specific operating point is set on the drive unit, the drive unit different aging states of the exhaust system is operated with different nitrogen oxide raw throughputs and different particle raw throughputs. The invention also relates to a drive device for a motor vehicle.

Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift US 9 175 625 B2 82 bekannt. Diese beschreibt Ausführungsformen einer Abgasanlage sowie ein dazugehöriges Verfahren. In einem Beispiel umfasst das Verfahren das Einstellen einer Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf einer fraktionierten Oxidationsstufe eines Katalysators, der fraktionierten Oxidationsstufe basierend auf Reaktionsgeschwindigkeiten einer Vielzahl von Abgasspezies über eine Katalysatorlängsachse und eines Satzes axial gemittelter Gleichungen für Massengleichgewicht und Energiebilanz für eine flüssige Phase und einen Washcoat des Katalysators und ferner basierend auf der Rückkopplung von einem nachgeschalteten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor. Hierdurch soll ein vereinfachtes Katalysatormodell verwendet werden können, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu steuern.From the prior art, for example, the publication U.S. 9,175,625 B2 82 known. This describes embodiments of an exhaust system and an associated method. In one example, the method includes adjusting a fuel injection amount based on a fractional oxidation state of a catalyst, the fractional oxidation state based on reaction rates of a plurality of exhaust gas species across a catalyst longitudinal axis, and a set of axially averaged mass balance and energy balance equations for a liquid phase and a washcoat of the catalyst and further based on feedback from a downstream air-fuel ratio sensor. This is to allow a simplified catalyst model to be used to control the air/fuel ratio.

Die Druckschrift DE 10 2015 004 063 A1 beschreibt eine Anordnung mit einer Brennkraftmaschine, wobei die Anordnung der Brennkraftmaschine zugeordnet ein Abgasnachbehandlungssystem sowie ein Abgasrückführungssystem aufweist, wobei das Abgasnachbehandlungssystem stickoxidreduzierend wirkt; und wobei das Abgasrückführungssystem zur Abgasrückführung mit verstellbarer Abgasrückführungsrate eingerichtet ist, wobei die Anordnung eingerichtet ist, die Abgasrückführungsrate derart einzustellen, dass eine alterungsbedingt verschlechterte Wirkung des Abgasnachbehandlungssystems im Hinblick auf eine Reduktion von Stickoxiden kompensiert wird. Es wird auch ein korrespondierendes Verfahren vorgeschlagen.The pamphlet DE 10 2015 004 063 A1 describes an arrangement with an internal combustion engine, the arrangement having an exhaust gas aftertreatment system and an exhaust gas recirculation system associated with the internal combustion engine, the exhaust gas aftertreatment system having a nitrogen oxide-reducing effect; and wherein the exhaust gas recirculation system is set up for exhaust gas recirculation with an adjustable exhaust gas recirculation rate, the arrangement being set up to set the exhaust gas recirculation rate in such a way that an aging-related deterioration in the effect of the exhaust gas aftertreatment system with regard to a reduction in nitrogen oxides is compensated. A corresponding procedure is also proposed.

Weiterhin sind aus dem Stand der Technik die Druckschriften DE 10 2008 008 618 A1 , US 2018/ 0 202 339 A1 und DE 10 2016 200 952 A1 sowie die Nichtpatentliteratur MOLLENHAUER, Klaus, TSCHÖKE, Helmut; Handbuch Dieselmotoren, 3. Auflage Berlin Heidelberg; Springer 2007, bekannt.Furthermore, the publications are from the prior art DE 10 2008 008 618 A1 , US 2018/0 202 339 A1 and DE 10 2016 200 952 A1 as well as the non-patent literature MOLLENHAUER, Klaus, TSCHÖKE, Helmut; Diesel engine manual, 3rd edition Berlin Heidelberg; Springer 2007, known.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere eine möglichst effiziente Abgasnachbehandlung ermöglicht.The object of the invention is to propose a method for operating a drive device for a motor vehicle which has advantages over known methods, in particular enabling the most efficient possible aftertreatment of exhaust gases.

Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Alterungszustände aus einer Sauerstoffspeicherfähigkeit des Fahrzeugkatalysators sowie einer Filtrationsrate des Partikelfilters ermittelt werden, wobei das Betreiben des Antriebsaggregats mit bei unterschiedlichen Alterungszuständen unterschiedlichen Stickoxidrohdurchsätzen und unterschiedlichen Partikelrohdurchsätzen im Rahmen eines Warmlaufbetriebs bis zum Erreichen einer Betriebstemperatur des Fahrzeugkatalysators erfolgt.According to the invention, this is achieved with a method for operating a drive device for a motor vehicle with the features of claim 1 . It is provided that the aging states are determined from an oxygen storage capacity of the vehicle catalytic converter and a filtration rate of the particulate filter, with the drive assembly being operated with different raw nitrogen oxide throughputs and different raw particulate throughputs in the context of a warm-up operation until an operating temperature of the vehicle catalytic converter is reached.

Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.

Die Antriebseinrichtung ist zum Antreiben des Kraftfahrzeugs vorgesehen und ausgestaltet und dient insoweit dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Die Antriebserrichtung ist vorzugsweise Bestandteil des Kraftfahrzeugs, kann jedoch selbstverständlich auch separat von diesem vorliegen und dient in diesem Fall allein dem Bereitstellen des Antriebsdrehmoments.The drive device is provided and designed to drive the motor vehicle and in this respect serves to provide a drive torque aimed at driving the motor vehicle. The drive device is preferably part of the motor vehicle, but can of course also be present separately from it and in this case serves solely to provide the drive torque.

Das Antriebsdrehmoment wird von der Antriebseinrichtung mithilfe des Antriebsaggregats bereitgestellt. Dieses wird mit einem Kraftstoff-Frischgas-Gemisch betrieben, welches dem Antriebsaggregat zugeführt oder erst in dem Antriebsaggregat erzeugt wird. In jedem Fall werden dem Antriebsaggregat Frischgas und Kraftstoff zugeführt, beispielsweise separat voneinander oder gemeinsam, wobei das Frischgas zumindest zeitweise und zumindest teilweise Frischluft aus einer Außenumgebung der Antriebseinrichtung enthält. Das Antriebsaggregat liegt insbesondere als Brennkraftmaschine vor, besonders bevorzugt als Otto-Brennkraftmaschine oder als Diesel-Brennkraftmaschine.The drive torque is provided by the drive device using the drive assembly. This is operated with a fuel-fresh gas mixture, which is supplied to the drive unit or is only generated in the drive unit. In any case, fresh gas and fuel are supplied to the drive assembly, for example separately or together, the fresh gas at least temporarily and at least partially containing fresh air from an external environment of the drive device. The drive unit is present in particular as an internal combustion engine, particularly preferably as an Otto internal combustion engine or as a diesel internal combustion engine.

Während des Betriebs des Antriebsaggregats fällt Abgas an, welches der Abgasanlage zugeführt und über diese in Richtung einer Außenumgebung der Antriebseinrichtung abgeführt wird. Die Abgasanlage verfügt über mehrere Abgasnachbehandlungseinrichtungen, wobei eine der Abgasnachbehandlungseinrichtungen als Fahrzeugkatalysator und eine andere der Abgasnachbehandlungseinrichtungen als Partikelfilter ausgestaltet ist. Der Fahrzeugkatalysator dient einem katalytischen Umsetzen von in dem Abgas enthaltenen Schadstoffen in ungefährlichere Produkte. Er liegt beispielsweise als Drei-Wege-Katalysator oder als Speicherkatalysator vor. Der Partikelfilter dient insbesondere dem Herausfiltern von Rußpartikeln aus dem Abgas. Er kann entsprechend auch als Rußpartikelfilter bezeichnet werden.During the operation of the drive assembly, exhaust gas is produced, which is fed to the exhaust system and discharged via it in the direction of an area outside the drive device. The exhaust system has several exhaust aftertreatment devices, with one of the exhaust after treatment devices as a vehicle catalytic converter and another of the exhaust aftertreatment devices is designed as a particle filter. The vehicle catalytic converter serves to catalytically convert pollutants contained in the exhaust gas into less hazardous products. It is present, for example, as a three-way catalytic converter or as a storage catalytic converter. The particle filter serves in particular to filter out soot particles from the exhaust gas. Accordingly, it can also be referred to as a soot particle filter.

Die Umwandlungseffizienz des Fahrzeugkatalysators hängt insbesondere von dessen Temperatur ab. Bei unterschiedlichen Temperaturen des Fahrzeugkatalysators weist dieser also unterschiedliche Umwandlungsraten für die Schadstoffe auf. Insbesondere erreichen die unterschiedlichen Umwandlungsraten für die mehreren Schadstoffe erst bei einer bestimmten Betriebstemperatur des Fahrzeugkatalysators ihr Optimum. Bei einer Temperatur, welche kleiner ist als die Betriebstemperatur sind die Umwandlungsraten deutlich geringer. Für eine effiziente Nachbehandlung des Abgases mittels des Fahrzeugkatalysators ist es also notwendig, zunächst die Temperatur des Fahrzeugkatalysators in Richtung der Betriebstemperatur beziehungsweise bis auf die Betriebstemperatur zu erhöhen.The conversion efficiency of the vehicle catalytic converter depends in particular on its temperature. At different temperatures of the vehicle catalytic converter, it therefore has different conversion rates for the pollutants. In particular, the different conversion rates for the multiple pollutants only reach their optimum at a specific operating temperature of the vehicle catalytic converter. At a temperature that is lower than the operating temperature, the conversion rates are significantly lower. For efficient aftertreatment of the exhaust gas by means of the vehicle catalytic converter, it is therefore necessary first to increase the temperature of the vehicle catalytic converter in the direction of the operating temperature or up to the operating temperature.

Da das Abgas des Antriebsaggregats stromaufwärts des Fahrzeugkatalysators eine hohe Temperatur aufweist, wird bei einem Durchströmen des Fahrzeugkatalysators durch das Abgas Wärme aus dem Abgas in den Fahrzeugkatalysator eingetragen, sodass sich dessen Temperatur erhöht. Aufgrund der immer effizienter werdenden Antriebsaggregate ist der Wärmeeintrag in den Fahrzeugkatalysator allein durch das Abgas insbesondere bei einem Kaltstart der Antriebseinrichtung nicht hinreichend für eine rasche Erwärmung des Fahrzeugkatalysators. Aus diesem Grund ist es üblicherweise vorgesehen, den Fahrzeugkatalysator zusätzlich aufzuheizen. Hierzu kann es beispielsweise vorgesehen sein, das Antriebsaggregat mit geringerer Effizienz zu betreiben, sodass sich die Temperatur des Abgases erhöht und entsprechend mehr Wärme in den Fahrzeugkatalysator eingetragen wird.Since the exhaust gas of the drive unit has a high temperature upstream of the vehicle catalytic converter, when the exhaust gas flows through the vehicle catalytic converter, heat from the exhaust gas is introduced into the vehicle catalytic converter, so that its temperature increases. Due to the drive units becoming more and more efficient, the heat input into the vehicle catalytic converter solely through the exhaust gas is not sufficient for a rapid heating of the vehicle catalytic converter, particularly during a cold start of the drive device. For this reason, it is usually provided that the vehicle catalytic converter is additionally heated. For this purpose, it can be provided, for example, to operate the drive unit with less efficiency, so that the temperature of the exhaust gas increases and correspondingly more heat is introduced into the vehicle catalytic converter.

Zusätzlich oder alternativ kann eine Heizeinrichtung vorgesehen sein, mittels welcher der Fahrzeugkatalysator zumindest zeitweise beheizt wird. Die Heizeinrichtung ist beispielsweise eine elektrische Heizeinrichtung, mittels welcher das Abgas stromaufwärts des Fahrzeugkatalysators erwärmt wird oder mittels welcher ein unmittelbares Aufheizen des Fahrzeugkatalysators erfolgt. In letzterem Fall steht die Heizeinrichtung insbesondere in direktem Wärmeübertragungskontakt mit dem Fahrzeugkatalysator. Auch andere Ausgestaltungen der Heizeinrichtung sind selbstverständlich realisierbar. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Heizeinrichtung Mittel zur Kraftstoffeinspritzung in die Abgasanlage aufweist. Mit Hilfe der Heizeinrichtung wird insoweit zumindest zeitweise Kraftstoff stromabwärts des Antriebsaggregats in die Abgasanlage eingebracht und dort gezündet. Hierdurch werden das Abgas und entsprechend der Fahrzeugkatalysator erwärmt.Additionally or alternatively, a heating device can be provided, by means of which the vehicle catalytic converter is heated at least temporarily. The heating device is, for example, an electric heating device, by means of which the exhaust gas is heated upstream of the vehicle catalytic converter, or by means of which the vehicle catalytic converter is heated directly. In the latter case, the heating device is in direct heat transfer contact with the vehicle catalytic converter. Of course, other configurations of the heating device can also be implemented. In particular, provision can be made for the heating device to have means for injecting fuel into the exhaust system. With the help of the heating device, fuel is at least temporarily introduced into the exhaust system downstream of the drive unit and ignited there. As a result, the exhaust gas and, accordingly, the vehicle catalytic converter are heated.

Die beschriebenen Maßnahmen zum Aufheizen des Katalysators erhöhen jedoch den Energieverbrauch beziehungsweise Kraftstoffverbrauch der Antriebseinrichtung und verringern entsprechend ihre Effizienz. Gleichzeitig erhöht sich ein Partikelrohdurchsatz des Antriebsaggregats, also ein Durchsatz an Partikeln, welche von dem Antriebsaggregat erzeugt und ausgestoßen werden. Unter den Partikeln sind insbesondere Rußpartikel zu verstehen. Zwar verfügt die Abgasanlage über den Partikelfilter zum Herausfiltern der Partikel aus dem Abgas. Dennoch stellt die Betriebsstrategie für das Antriebsaggregat während eines Warmlaufbetriebs des Antriebsaggregats stets einen Kompromiss zwischen Partikelemissionen, Schadstoffemissionen, Abgasenthalpie und/oder Verbrennungsstabilität beziehungsweise Laufruhe dar.However, the measures described for heating up the catalytic converter increase the energy consumption or fuel consumption of the drive device and correspondingly reduce its efficiency. At the same time, the raw particle throughput of the drive unit increases, that is to say the throughput of particles which are generated and ejected by the drive unit. The particles are to be understood in particular as soot particles. The exhaust system does have a particle filter to filter out the particles from the exhaust gas. Nevertheless, the operating strategy for the drive unit during warm-up operation of the drive unit always represents a compromise between particle emissions, pollutant emissions, exhaust gas enthalpy and/or combustion stability or smooth running.

Die Abgasanlage und insbesondere der Fahrzeugkatalysator sowie der Partikelfilter sind einer Alterung unterworfen. Das bedeutet, dass sich die Umwandlungseffizienz des Fahrzeugkatalysators und eine Filterleistung des Partikelfilters mit der Zeit verändern. Insbesondere nimmt mit der Zeit die Betriebstemperatur des Fahrzeugkatalysators zu, also diejenige Temperatur, bei welcher der Fahrzeugkatalysator besonders gute Umwandlungsraten erzielt. Es ist daher mit zunehmendem Alter des Fahrzeugkatalysators notwendig, diesen auf höhere Temperaturen einzustellen, um die gewünschte Umwandlungseffizienz zu erzielen. Gleichzeitig nimmt die Filterleistung des Partikelfilters mit zunehmendem Alter zu, da sich mit der Zeit Artikel und Asche in den Partikelfilter absetzen. Zwar nimmt aufgrund der Partikel und der Asche der durch den Partikelfilter bewirkte Abgasgegendruck zu, jedoch erfolgt gleichzeitig ein effektiveres herausfiltern der Partikel aus dem Abgas.The exhaust system and in particular the vehicle catalytic converter and the particle filter are subject to aging. This means that the conversion efficiency of the vehicle catalyst and a filter performance of the particulate filter change over time. In particular, the operating temperature of the vehicle catalytic converter increases over time, that is to say the temperature at which the vehicle catalytic converter achieves particularly good conversion rates. Therefore, as the vehicle catalytic converter ages, it is necessary to adjust it to higher temperatures in order to achieve the desired conversion efficiency. At the same time, the filter performance of the particulate filter increases with age, as articles and ash settle into the particulate filter over time. Although the exhaust gas back pressure caused by the particulate filter increases due to the particles and the ash, the particles are filtered out of the exhaust gas more effectively at the same time.

Um in jedem Betriebszustand der Antriebseinrichtung, insbesondere auch während des Warmlaufbetriebs, Vorgaben hinsichtlich der Partikelemissionen und der Schadstoffemissionen einzuhalten, ist aufgrund der beschriebenen Alterung der Abgasanlage ein hoher Aufwand hinsichtlich der verbauten Technik und insbesondere auch hinsichtlich der Menge der benötigten Edelmetalle notwendig. Aus diesem Grund ist es nun vorgesehen, den unterschiedlichen Verhaltensweisen des Fahrzeugkatalysators und des Partikelfilters mit zunehmendem Alter Rechnung zu tragen. Hierzu ist es vorgesehen, den Alterungszustand der Abgasanlage bei dem Betreiben des Antriebsaggregats zu berücksichtigen. Genauer gesagt soll bei dem Einstellen des bestimmten Betriebspunkts an dem Antriebsaggregat das Antriebsaggregat bei unterschiedlichen Alterungszuständen der Abgasanlage mit unterschiedlichen Stickoxidrohdurchsätzen und unterschiedlichen Partikelrohdurchsätzen betrieben werden. Der Betriebspunkt ist insbesondere durch das von dem Antriebsaggregat bereitzustellende Antriebsdrehmoment und/oder dessen Drehzahl charakterisiert.In order to comply with specifications regarding particle emissions and pollutant emissions in every operating state of the drive unit, especially during warm-up operation, a great deal of effort is required with regard to the installed technology and in particular with regard to the quantity of precious metals required due to the aging of the exhaust system described. For this reason, it is now planned to take into account the different behavior of the vehicle catalytic converter and the particle filter with increasing age. For this purpose it is provided that The aging condition of the exhaust system must be taken into account when operating the drive unit. To put it more precisely, when setting the specific operating point on the drive unit, the drive unit should be operated with different raw nitrogen oxide throughputs and different raw particle throughputs in different aging states of the exhaust gas system. The operating point is characterized in particular by the drive torque to be provided by the drive unit and/or its speed.

Für ein und denselben Betriebspunkt ergeben sich insoweit bei unterschiedlichen Alterungszuständen der Abgasanlage unterschiedliche Betriebsweisen des Antriebsaggregats. Liegt ein erster der Alterungszustände vor, so wird das Antriebsaggregat in dem bestimmten Betriebspunkt mit einem ersten Stickoxidrohdurchsatz und einem ersten Partikelrohdurchsatz betrieben. Im Falle eines zweiten der Alterungszustände, wird das Antriebsaggregat in dem bestimmten Betriebspunkt hingegen mit einem von dem ersten Stickoxidrohdurchsatz verschiedenen zweiten Stickoxidrohdurchsatz und einem von dem ersten Partikelrohdurchsatz verschiedenen zweiten Partikelrohdurchsatz betrieben. Unter dem Stickoxidrohdurchsatz ist hierbei der Durchsatz an Stickoxiden zu verstehen, welcher von dem Antriebsaggregat erzeugt und ausgestoßen wird. Der Stickoxidrohdurchsatz und der Partikelrohdurchsatz beschreiben insoweit jeweils Durchsätze, die unmittelbar stromabwärts des Antriebsaggregats in dem Abgas vorliegen.For one and the same operating point, there are different operating modes of the drive assembly given different aging states of the exhaust system. If a first of the aging states is present, then the drive assembly is operated at the specific operating point with a first raw nitrogen oxide throughput and a first raw particulate throughput. In the case of a second of the aging states, the drive assembly is operated at the specific operating point with a second raw nitrogen oxide throughput different from the first raw nitrogen oxide throughput and a second raw particle throughput different from the first raw particle throughput. The crude throughput of nitrogen oxides is to be understood here as the throughput of nitrogen oxides which is generated and emitted by the drive unit. The raw nitrogen oxide throughput and the raw particle throughput each describe throughputs that are present in the exhaust gas immediately downstream of the drive unit.

Aufgrund der beschriebenen Berücksichtigung des Alterungszustands der Abgasanlage wird einerseits ein besonders effektives Aufheizen des Fahrzeugkatalysators und andererseits eine möglichst hohe Effizienz des Antriebsaggregats und mithin der Antriebseinrichtung erzielt. Gleichzeitig ist es nicht notwendig, die Abgasanlage und insbesondere den Fahrzeugkatalysator sowie den Partikelfilter derart auszulegen, dass sowohl die Umwandlungseffizienz des Fahrzeugkatalysator als auch die Filterleistung des Partikelfilters über die gesamte Lebensdauer der Abgasanlage hinweg und in jedem Fahrzustand des Kraftfahrzeugs hinreichend sind, um sowohl die in dem Abgas enthaltenen Schadstoffe mit möglichst hoher Umwandlungseffizienz, insbesondere vollständig, umzuwandeln und die in dem Abgas enthaltenen Partikel mit möglichst hoher Filterleistung, insbesondere vollständig, aus dem Abgas herauszufiltern. Stattdessen werden die spezifischen Eigenschaften des Fahrzeugkatalysators und des Partikelfilters ausgenutzt, um stets das Einhalten von vorgegebenen Grenzwerten zu gewährleisten. Hierdurch kann eine kostengünstigere Ausgestaltung der Abgasanlage realisiert werden.Due to the described consideration of the aging condition of the exhaust system, on the one hand a particularly effective heating of the vehicle catalytic converter and on the other hand the highest possible efficiency of the drive assembly and therefore the drive device is achieved. At the same time, it is not necessary to design the exhaust system and in particular the vehicle catalytic converter and the particle filter in such a way that both the conversion efficiency of the vehicle catalytic converter and the filter performance of the particle filter are sufficient over the entire service life of the exhaust system and in every driving condition of the motor vehicle in order to to convert the pollutants contained in the exhaust gas with the highest possible conversion efficiency, in particular completely, and to filter out the particles contained in the exhaust gas with the highest possible filter performance, in particular completely, from the exhaust gas. Instead, the specific properties of the vehicle's catalytic converter and particle filter are used to ensure compliance with specified limit values at all times. As a result, a more cost-effective design of the exhaust system can be implemented.

Die Erfindung sieht vor, dass die Alterungszustände aus einer Sauerstoffspeicherfähigkeit des Fahrzeugkatalysators und einer Filtrationsrate des Partikelfilters ermittelt werden. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Alterungszustände zusätzlich aus wenigstens einer der nachfolgend genannten Größen ermittelt werden: einer Betriebsdauer und/oder einem Alter des Fahrzeugkatalysators, einer Betriebsdauer und/oder einem Alter des Partikelfilters und einer Emissionsmenge. Es ist also zunächst vorgesehen, den momentanen Alterungszustand der Abgasanlage zu ermitteln. Hierzu werden Betriebsgrößen des Fahrzeugkatalysators beziehungsweise des Partikelfilters herangezogen. So kann beispielsweise für den Fahrzeugkatalysator die Betriebsdauer beziehungsweise das Alter bei dem Bestimmen des Alterungszustands Verwendung finden, ebenso für den Partikelfilter. Unter der Betriebsdauer ist die Länge einer kumulierten Zeitspanne zu verstehen, über welche hinweg dem Fahrzeugkatalysator beziehungsweise Partikelfilter Abgas zugeführt wurde. Für den Fahrzeugkatalysator wird zusätzlich die Sauerstoffspeicherfähigkeit, für den Partikelfilter wird zusätzlich die Filtrationsleistung herangezogen.The invention provides that the aging states are determined from an oxygen storage capacity of the vehicle catalytic converter and a filtration rate of the particle filter. Furthermore, it can be provided that the aging states are additionally determined from at least one of the variables mentioned below: an operating time and/or an age of the vehicle catalytic converter, an operating time and/or an age of the particle filter and an emission quantity. It is therefore initially intended to determine the current aging condition of the exhaust system. Operating variables of the vehicle catalytic converter or the particle filter are used for this purpose. For example, the operating time or the age can be used to determine the aging state of the vehicle catalytic converter, as can the particle filter. The operating time is to be understood as the length of a cumulative period of time over which exhaust gas was supplied to the vehicle catalytic converter or particulate filter. The oxygen storage capacity is also used for the vehicle catalytic converter, and the filtration performance is also used for the particle filter.

Die Betriebsdauer beschreibt über die Lebensdauer des Antriebsaggregats beziehungsweise der Abgasanlage hinweg die Länge des Zeitraums, während welchem das Antriebsaggregat unter Verwendung des Fahrzeugkatalysators beziehungsweise des Partikelfilters betrieben wurde. Unter dem Alter ist hingegen das absolute Alter des Fahrzeugkatalysators beziehungsweise des Partikelfilters zu verstehen, also die Länge der Zeitspanne ab einer Herstellung des Fahrzeugkatalysators beziehungsweise des Partikelfilters. Für das Alter ist es ohne Belang, ob das Antriebsaggregat und mithin der Fahrzeugkatalysator beziehungsweise der Partikelfilter tatsächlich betrieben wurden und ob eine Durchströmung mit Abgas vorlag.The service life describes the length of time over the service life of the drive unit or the exhaust system during which the drive unit was operated using the vehicle catalytic converter or the particle filter. The age, on the other hand, is to be understood as the absolute age of the vehicle catalytic converter or the particle filter, ie the length of time since the vehicle catalytic converter or the particle filter was manufactured. With regard to age, it is irrelevant whether the drive unit and thus the vehicle catalytic converter or particle filter were actually operated and whether exhaust gas flowed through.

Die Bestimmung des Alterungszustandes beziehungsweise der Alterungszustände des Fahrzeugkatalysators ist über die Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSC-Bestimmung) oder Messung von Emissionen im Abgas durch Sensoren möglich. Der Alterungszustand beziehungsweise die Alterungszustände des Partikelfilters werden hingegen über die Bestimmung der Filtrationsrate des Partikelfilters (beispielsweise durch die Druckdifferenz über den Partikelfilter, ein Eintragsmodell für Asche und/oder Ruß in den Filter oder Messung von Partikeln im Abgas mittels eines Partikelsensors) ermittelt. Diese beschreiben die Alterung der Abgaskomponenten in Abhängigkeit des Belastungskollektivs (Temperatur und/oder Massenstrom das Abgases) in der Historie der Antriebseinrichtung beziehungsweise des Kraftfahrzeugs und korrelieren nicht zwingend mit der Betriebsdauer oder dem Alter.Determining the aging condition or the aging conditions of the vehicle catalytic converter is possible via the oxygen storage capacity (OSC determination) or measurement of emissions in the exhaust gas using sensors. The aging condition or the aging conditions of the particle filter, on the other hand, are determined by determining the filtration rate of the particle filter (e.g. by the pressure difference across the particle filter, an entry model for ash and/or soot in the filter or measurement of particles in the exhaust gas using a particle sensor). These describe the aging of the exhaust gas components as a function of the collective load (temperature and/or mass flow of the exhaust gas) in the history of the drive device or the motor vehicle and do not necessarily correlate with the operating time or age.

Es ist vorgesehen, den Alterungszustand des Fahrzeugkatalysators beziehungsweise des Partikelfilters anhand der Sauerstoffspeicherfähigkeit beziehungsweise der Filtrationsrate zu ermitteln. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Alterungszustand als Mittelwert aus der Betriebsdauer beziehungsweise dem Alter des Fahrzeugkatalysators und der Betriebsdauer beziehungsweise dem Alter des Partikelfilters ermittelt wird. Auch eine andere Beziehung als der Mittelwert zwischen der Betriebsdauer beziehungsweise dem Alter des Fahrzeugkatalysators und der Betriebsdauer beziehungsweise dem Alter des Partikelfilters kann herangezogen werden. In jedem Fall liegt der momentane Alterungszustand als Funktion der Betriebsart oder des Alters des Fahrzeugkatalysator und/oder der Betriebsdauer und/oder des Alters des Partikelfilters vor. Hierdurch wird eine genaue Bestimmung des momentanen Alterungszustands erzielt, sodass ein zielgerichtetes Betreiben des Antriebsaggregats sichergestellt ist.Provision is made to determine the aging condition of the vehicle catalytic converter or the particle filter based on the oxygen storage capacity or the filtration rate. In addition, it can be provided that the aging state is determined as the mean value from the operating time or the age of the vehicle catalytic converter and the operating time or the age of the particle filter. A relationship other than the mean value between the operating time or the age of the vehicle catalytic converter and the operating time or the age of the particle filter can also be used. In any case, the current state of deterioration is a function of the operating mode or the age of the vehicle catalytic converter and/or the operating time and/or the age of the particulate filter. This achieves a precise determination of the current aging condition, so that a targeted operation of the drive unit is ensured.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Antriebsaggregat bei einem ersten der Alterungszustände mit einem höheren Stickoxidrohdurchsatz und bei einem zweiten der Alterungszustände mit einem niedrigeren Stickoxidrohdurchsatz betrieben wird. Allgemein ausgedrückt wird das Antriebsaggregat bei dem ersten Alterungszustand mit dem ersten Stickoxidrohdurchsatz und bei dem zweiten Alterungszustand mit dem zweiten Stickoxidrohdurchsatz betrieben, wobei die Alterungszustände und die Stickoxidrohdurchsätze voneinander verschieden sind. Der erste Stickoxidrohdurchsatz ist hierbei höher als der zweite Stickoxidrohdurchsatz, um dem Alterungsverhalten des Fahrzeugkatalysator Rechnung zu tragen. Mit zunehmendem Alter beziehungsweise zunehmender Betriebsdauer des Fahrzeugkatalysator wird insoweit der von dem Antriebsaggregat erzeugte Stickoxidrohdurchsatz verringert. Hierdurch wird insgesamt mit geringem Aufwand ein schadstoffarmer Betrieb der Antriebseinrichtung erreicht.A further development of the invention provides that the drive unit is operated with a higher raw nitrogen oxide throughput in a first of the aging states and with a lower raw nitrogen oxide throughput in a second of the aging states. Expressed in general terms, the drive unit is operated with the first raw nitrogen oxide throughput in the first aging state and with the second raw nitrogen oxide throughput in the second aging state, with the aging states and the raw nitrogen oxide throughputs being different from one another. In this case, the first raw nitrogen oxide throughput is higher than the second raw nitrogen oxide throughput in order to take account of the aging behavior of the vehicle catalytic converter. With increasing age or increasing operating time of the vehicle catalytic converter, the raw nitrogen oxide throughput generated by the drive unit is reduced in this respect. As a result, low-emission operation of the drive device is achieved overall with little effort.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Antriebsaggregat bei dem ersten Alterungszustand mit einem niedrigeren Partikelrohdurchsatz und bei dem zweiten Alterungszustand mit einem höheren Partikelrohdurchsatz betrieben wird. Wiederum allgemein ausgedrückt wird das Antriebsaggregat bei dem ersten Alterungszustand mit dem ersten Partikelrohdurchsatz und bei dem zweiten Alterungszustand mit dem zweiten Partikelrohdurchsatz betrieben, wobei die Alterungszustände und die Partikelrohdurchsätzen voneinander verschieden sind. Der erste Partikelrohdurchsatz ist hierbei niedriger als der zweite Partikelrohdurchsatz, um dem Alterungsverhalten des Partikelfilters Rechnung zu tragen. Mit zunehmendem Alter beziehungsweise zunehmender Betriebsdauer des Partikelfilters wird insoweit der von dem Antriebsaggregat erzeugte Partikelrohdurchsatz erhöht. Dieser kann jedoch ohne weiteres von dem nun bereits mit Partikeln und/oder Asche beladenen Partikelfilter ohne weiteres ausgefiltert werden. Hierdurch ist der schadstoffarme Betrieb der Antriebseinrichtung sichergestellt.A further development of the invention provides that the drive unit is operated with a lower raw particle throughput in the first aging state and with a higher raw particle throughput in the second aging state. Expressed again generally, the drive assembly is operated with the first raw particle throughput in the first aging state and with the second raw particle throughput in the second aging state, with the aging states and the raw particle throughputs being different from one another. In this case, the first raw particle throughput is lower than the second raw particle throughput in order to take account of the aging behavior of the particle filter. With increasing age or increasing service life of the particle filter, the raw particle throughput generated by the drive unit is increased. However, this can easily be filtered out by the particle filter, which is now already loaded with particles and/or ash. This ensures low-emission operation of the drive device.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Betreiben des Antriebsaggregats mit den unterschiedlichen Stickoxidrohdurchsätzen und den unterschiedlichen Partikelrohdurchsätzen durch Einstellen wenigstens eines der folgenden Parameter durchgeführt wird: Einspritzmenge in einem zündnahen Bereich, Einspritzvorgangsanzahl, Einspritzzeitpunkt, Mengenverteilung einer Mehrfacheinspritzung, Einspritzdruck, Verbrennungsluftverhältnis eines zum Betreiben des Antriebsaggregats verwendeten Kraftstoff-Luft-Gemischs, Drehzahl, Ventilsteuerzeit und Zündzeitpunkt. Mindestens einer der genannten Parameter wird zum Erzielen des gewünschten Stickoxidrohdurchsatzes und des gewünschten Partikelrohdurchsatzes angepasst. Bevorzugt erfolgt ein Anpassen mehrerer der genannten Parameter. Das Anpassen der Parameter wird dabei derart durchgeführt, dass sich ein höherer Stickoxidrohdurchsatz und ein niedrigerer Partikelrohdurchsatz und umgekehrt ein niedrigerer Stickoxidrohdurchsatz und ein höherer Partikelrohdurchsatz ergibt.A development of the invention provides that the drive unit is operated with the different nitrogen oxide raw throughputs and the different particle raw throughputs by setting at least one of the following parameters: injection quantity in a range close to ignition, number of injection processes, injection time, quantity distribution of a multiple injection, injection pressure, combustion air ratio of one for operation fuel-air mixture used by the power unit, engine speed, valve timing and ignition timing. At least one of the recited parameters is adjusted to achieve the desired raw nitrogen oxide flow rate and the desired raw particulate flow rate. A number of the parameters mentioned are preferably adjusted. The parameters are adjusted in such a way that a higher raw nitrogen oxide throughput and a lower raw particulate throughput and vice versa result in a lower raw nitrogen oxide throughput and a higher raw particulate throughput.

Unter der Einspritzmenge ist die dem Antriebsaggregat zugeführte Kraftstoffmenge zu verstehen, insbesondere pro Arbeitsspiel. Vorzugsweise beschreibt die Einspritzmenge die einem Brennraum des Antriebsaggregats zugeführte Kraftstoffmenge pro Arbeitsspiel. Mit der zündnahen Einspritzung ist eine Einspritzung im Bereich des Zündzeitpunkts gemeint, also beispielsweise unmittelbar vor der Zündung. Die Einspritzvorgangsanzahl beschreibt die Anzahl an Einspritzvorgängen in einen Brennraum pro Arbeitsspiel des Antriebsaggregats. Beispielsweise wird in den Brennraum vor dem Zündzeitpunkt mehrfach Kraftstoff eingebracht, insbesondere mindestens zweimal oder mindestens dreimal.The injection quantity is to be understood as meaning the fuel quantity supplied to the drive unit, in particular per working cycle. The injected quantity preferably describes the fuel quantity supplied to a combustion chamber of the drive assembly per working cycle. The injection close to the ignition means an injection in the area of the ignition point, ie, for example, immediately before the ignition. The number of injection processes describes the number of injection processes in a combustion chamber per working cycle of the drive unit. For example, fuel is introduced into the combustion chamber several times before the ignition point, in particular at least twice or at least three times.

Auch mithilfe des Einspritzzeitpunkts können die unterschiedlichen Stickoxidrohdurchsätze und die unterschiedlichen Partikelrohdurchsätze erzielt werden. Dies gilt ebenso für die Mengenverteilung der Mehrfacheinspritzung, unter welcher die Aufteilung der Kraftstoffmenge auf die mehreren Einspritzvorgänge zu verstehen ist. Der Einspritzdruck beschreibt den Druck, unter welchem der Kraftstoff in den Brennraum eingebracht wird. Die Ventilsteuerzeit beschreibt den Zeitpunkt eines Öffnens und/oder eines Schließens eines Einlassventils und/oder eines Auslassventils des Antriebsaggregats. Unter dem Zündzeitpunkt ist wiederum der Zeitpunkt zu verstehen, in welchem das in den Brennraum vorliegende Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet wird. Die genannten Parameter sind besonders gut zum Beeinflussen der Abgaszusammensetzung des Antriebsaggregats geeignet.The different raw nitrogen oxide throughputs and the different raw particle throughputs can also be achieved with the aid of the injection timing. This also applies to the quantity distribution of the multiple injections, which means the distribution of the fuel quantity over the multiple injection processes. The injection pressure describes the pressure under which the fuel is introduced into the combustion chamber. The valve control time describes the point in time at which an inlet valve and/or an outlet valve of the drive assembly opens and/or closes. Below the ignition timing is the timing to understand in which the fuel-air mixture present in the combustion chamber is ignited. The parameters mentioned are particularly well suited for influencing the exhaust gas composition of the drive unit.

Die Erfindung sieht vor, dass das Betreiben des Antriebsaggregats mit bei unterschiedlichen Alterungszustände unterschiedlichen Stickoxidrohdurchsätzen und unterschiedlichen Partikelrohdurchsätzen im Rahmen eines Warmlaufbetriebs bis zum Erreichen einer Betriebstemperatur des Fahrzeugkatalysators erfolgt. Vorstehend wurde bereits erläutert, dass die beschriebene Vorgehensweise insbesondere für einen Kaltstart des Kraftfahrzeugs relevant ist. Im Rahmen eines solchen Kaltstarts erfolgt der Warmlaufbetrieb, während welchem die Temperatur der Abgasanlage, aber auch des Antriebsaggregats, möglichst rasch erhöht werden soll. Und dem Kaltstart ist insbesondere zu verstehen, dass zu Beginn des Warmlaufbetriebs die Temperatur der Abgasanlage und/oder die Temperatur des Antriebsaggregats eine Umgebungstemperatur entspricht. Der Warmlaufbetrieb wird so lange durchgeführt, bis die Temperatur der Abgasanlage, insbesondere die Temperatur des Fahrzeugkatalysators, die Betriebstemperatur erreicht hat. Anschließend wird der Warmlaufbetrieb beendet. Das bedeutet, dass bevorzugt das Betreiben des Antriebsaggregats mit bei unterschiedlichen Alterungszuständen unterschiedlichen Stickoxidrohdurchsätzen und unterschiedlichen Partikelrohdurchsätze im Rahmen des Warmlaufbetriebs nur bis zum Erreichen der Betriebstemperatur des Fahrzeugkatalysators vorgenommen wird. Hierdurch wird ein besonders effizienter Betrieb der Antriebseinrichtung realisiert.The invention provides that the drive unit is operated with different nitrogen oxide raw throughputs and different particle raw throughputs in the context of a warm-up operation until an operating temperature of the vehicle catalytic converter is reached. It has already been explained above that the procedure described is particularly relevant for a cold start of the motor vehicle. As part of such a cold start, the warm-up operation takes place, during which the temperature of the exhaust system, but also of the drive unit, should be increased as quickly as possible. And the cold start is to be understood in particular that at the beginning of the warm-up operation, the temperature of the exhaust system and/or the temperature of the drive unit corresponds to an ambient temperature. The warm-up operation is carried out until the temperature of the exhaust system, in particular the temperature of the vehicle catalytic converter, has reached the operating temperature. Then the warm-up operation is ended. This means that the drive assembly is preferably operated with different nitrogen oxide raw throughputs and different particle raw throughputs in the context of the warm-up operation only until the operating temperature of the vehicle catalytic converter is reached. As a result, a particularly efficient operation of the drive device is realized.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Antriebsaggregat während des Warmlaufbetriebs mit verringerter Effizienz betrieben wird, sodass eine Abgastemperatur des Abgases gegenüber einem Betrieb mit für den Betriebspunkt optimaler Effizienz erhöht ist. Für den momentanen Betriebspunkt des Antriebsaggregats werden die Parameter während eines Normalbetriebs derart bestimmt, dass die Effizienz des Antriebsaggregats möglichst hoch ist, sodass der Kraftstoffverbrauch des Antriebsaggregats minimal ist. Durch die hohe Effizienz des Antriebsaggregats liegt jedoch eine geringe Temperatur des Abgases vor, sodass das Erwärmen der Abgasanlage und insbesondere des Fahrzeugkatalysators mit geringer Geschwindigkeit erfolgt. Aus diesem Grund soll während des Warmlaufbetriebs die Effizienz des Antriebsaggregats durch entsprechendes Wählen zumindest eines der vorstehend genannten Parameter verringert werden, sodass entsprechend die Temperatur des Abgases ansteigt. Hierdurch wird ein rasches Erwärmen der Abgasanlage beziehungsweise des Fahrzeugkatalysator erzielt.A further development of the invention provides that the drive assembly is operated with reduced efficiency during the warm-up operation, so that an exhaust gas temperature of the exhaust gas is increased compared to operation with an efficiency that is optimal for the operating point. For the instantaneous operating point of the drive unit, the parameters are determined during normal operation in such a way that the efficiency of the drive unit is as high as possible, so that the fuel consumption of the drive unit is minimal. Due to the high efficiency of the drive unit, however, the temperature of the exhaust gas is low, so that the exhaust system and in particular the vehicle catalytic converter are heated at low speed. For this reason, the efficiency of the drive unit should be reduced during the warm-up operation by selecting at least one of the parameters mentioned above accordingly, so that the temperature of the exhaust gas increases accordingly. This achieves rapid heating of the exhaust system or the vehicle catalytic converter.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Betreiben des Antriebsaggregats derart erfolgt, dass ein stromabwärts des Partikelfilters vorliegenden Partikeldurchsatz aufgrund eines Eintrags von Partikeln in den Partikelfilter mit zunehmender Betriebsdauer abnimmt. Während der Partikelrohdurchsatz stromaufwärts des Partikelfilters vorliegt, liegt stromabwärts der Partikeldurchsatz vor. Beispielsweise wird der Partikeldurchsatz im Bereich eines Endrohrs ermittelt, welches stromabwärts des Partikelfilters vorliegt und über welchen die Abgasanlage in die Außenumgebung einmündet. In diesem Fall kann der Partikeldurchsatz auch als Partikelendrohrdurchsatz bezeichnet werden. Das Antriebsaggregat wird derart betrieben, dass trotz mit zunehmender Betriebsdauer zunehmendem Partikelrohdurchsatz der Partikeldurchsatz beziehungsweise Partikelendrohrdurchsatz abnimmt. Hierbei wird die Filterleistung des Partikelfilters bei der Wahl der Parameter berücksichtigt. Insgesamt wird mit dieser Vorgehensweise eine besonders effektive und effiziente Abgasnachbehandlung umgesetzt.A development of the invention provides that the drive unit is operated in such a way that a particle throughput present downstream of the particle filter decreases as the operating time increases due to the entry of particles into the particle filter. While the raw particulate flow rate is upstream of the particulate filter, the particulate flow rate is downstream. For example, the particle throughput is determined in the area of a tailpipe, which is located downstream of the particle filter and via which the exhaust system opens into the outside environment. In this case, the particle throughput can also be referred to as the particle tailpipe throughput. The drive unit is operated in such a way that the particle throughput or particle tailpipe throughput decreases despite the increasing particle throughput with increasing operating time. The filter performance of the particle filter is taken into account when selecting the parameters. Overall, a particularly effective and efficient exhaust aftertreatment is implemented with this procedure.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Brennkraftmaschine eine Otto-Brennkraftmaschine, insbesondere mit zentraler Injektorlage, verwendet wird. Für eine solche können mit dem beschriebenen Verfahren besonders deutliche Vorteile bei der Abgasnachbehandlung erzielt werden.A further development of the invention provides that an Otto internal combustion engine, in particular with a central injector position, is used as the internal combustion engine. For such, particularly clear advantages can be achieved in the exhaust gas aftertreatment with the method described.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Antriebseinrichtung über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat sowie über eine Abgasanlage mit einem Fahrzeugkatalysator und einem Partikelfilter zur Nachbehandlung des Abgases verfügt. Dabei ist die Antriebseinrichtung dazu vorgesehen und ausgestaltet, bei einem Einstellen eines bestimmten Betriebspunkts an dem Antriebsaggregat das Antriebsaggregat bei unterschiedlichen Alterungszustände der Abgasanlage mit unterschiedlichen Stickoxidrohdurchsätzen und unterschiedlichen Partikelrohdurchsätzen zu betreiben.The invention also relates to a drive device for a motor vehicle, in particular for carrying out the method according to the statements in this description, the drive device having a drive assembly that generates exhaust gas and an exhaust system with a vehicle catalytic converter and a particle filter for aftertreatment of the exhaust gas. The drive device is provided and designed to operate the drive unit at different aging states of the exhaust system with different raw nitrogen oxide throughputs and different raw particle throughputs when setting a specific operating point on the drive assembly.

Die Antriebseinrichtung ist weiterhin dazu vorgesehen und ausgestaltet, die Alterungszustände aus einer Sauerstoffspeicherfähigkeit des Fahrzeugkatalysators sowie einer Filtrationsrate des Partikelfilters zu ermitteln, wobei das Betreiben des Antriebsaggregats mit bei unterschiedlichen Alterungszuständen unterschiedlichen Stickoxidrohdurchsätzen und unterschiedlichen Partikelrohdurchsätzen im Rahmen eines Warmlaufbetriebs bis zum Erreichen einer Betriebstemperatur des Fahrzeugkatalysators erfolgt.The drive device is also provided and designed to determine the aging states from an oxygen storage capacity of the vehicle catalytic converter and a filtration rate of the particle filter, with the operation of the drive unit with different aging states with different raw nitrogen oxide throughputs and different raw particle throughputs during warm-up operation takes place until an operating temperature of the vehicle catalytic converter is reached.

Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Antriebseinrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.The advantages of such a procedure or such a configuration of the drive device have already been pointed out. Both the drive device and the method for operating it can be further developed according to the statements made within the scope of this description, so that reference is made to them in this respect.

Die in der Beschreibung beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, insbesondere die in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen, sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungsformen als von der Erfindung umfasst anzusehen, die in der Beschreibung und/oder den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch aus den erläuterten Ausdrucksformen hervorgehen oder aus ihnen ableitbar sind.The features and feature combinations described in the description, in particular the features and feature combinations described in the following description of the figures and/or shown in the figures, can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the leave invention. The invention is therefore also to be regarded as encompassing embodiments which are not explicitly shown or explained in the description and/or the figures, but emerge from the explained forms of expression or can be derived from them.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:

1 mehrere Diagramme, in welchen Betriebsgrößen und Zustandsgrößen eines Antriebsaggregats einer Antriebseinrichtung über der Zeit aufgetragen sind, sowie
2 mehrere Diagramme, in welchen Verläufe für einen Stickoxidrohdurchsatz, einen Stickoxidendrohrdurchsatz, einen Partikelrohdurchsatz sowie einen Partikelendrohrdurchsatz über der Zeit aufgetragen sind.

The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments illustrated in the drawing, without the invention being restricted. It shows:

1 several diagrams in which operating variables and state variables of a drive assembly of a drive device are plotted over time, and
2 several diagrams in which curves for a nitrogen oxide raw throughput, a nitrogen oxide tailpipe throughput, a particle raw throughput and a particle tailpipe throughput are plotted over time.

Die 1 zeigt drei Diagramme, wobei in jedem dieser Diagramme jeweils zwei Verläufe, nämlich die Verläufe 1 und 2; 3 und 4 sowie 5 und 6 über der Zeit t aufgetragen sind. Der Verlauf 1 zeigt eine Filterleistung eines Partikelfilters einer Abgasanlage, die stromabwärts eines Antriebsaggregat einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug angeordnet ist. Der Abgasanlage und entsprechend dem Partikelfilter wird Abgas zugeführt, welches von dem Antriebsaggregat während seines Betriebs erzeugt wird. Der Verlauf 2 deutet eine Beladung des Partikelfilters an, ebenfalls über der Zeit t. Unter der Zeit t ist in dem vorliegenden Fall eine Betriebsdauer der Abgasanlage zu verstehen. Alternativ kann ein Alter der Abgasanlage herangezogen werden.the 1 shows three diagrams, with two curves in each of these diagrams, namely curves 1 and 2; 3 and 4 as well as 5 and 6 are plotted against time t. Curve 1 shows a filter performance of a particle filter of an exhaust system, which is arranged downstream of a drive assembly of a drive device for a motor vehicle. Exhaust gas generated by the drive unit during its operation is supplied to the exhaust system and correspondingly to the particle filter. Curve 2 indicates a loading of the particle filter, also over time t. In the present case, the time t is to be understood as an operating time of the exhaust system. Alternatively, the age of the exhaust system can be used.

Der Verlauf 3 zeigt eine Betriebstemperatur eines Fahrzeugkatalysators der Abgasanlage, also eine Temperatur, ab welcher der Fahrzeugkatalysator eine effektive Abgasnachbehandlung vornehmen kann. Der Verlauf 4 hingegen deutet eine Sauerstoffspeicherfähigkeit des Fahrzeugkatalysator über der Zeit an. Es ist erkennbar, dass gemäß dem Verlauf 1 die Filterleistung des Partikelfilters mit der Zeit zunimmt, nämlich entsprechend seiner von dem Verlauf 2 gezeigten Beladung. Die Betriebstemperatur nimmt hingegen mit der Zeit zu, die Sauerstoffspeicherfähigkeit ab.Curve 3 shows an operating temperature of a vehicle catalytic converter of the exhaust system, ie a temperature from which the vehicle catalytic converter can carry out effective exhaust gas aftertreatment. Curve 4, on the other hand, indicates an oxygen storage capacity of the vehicle catalytic converter over time. It can be seen that, according to curve 1, the filter performance of the particle filter increases over time, namely according to its loading shown by curve 2. The operating temperature, on the other hand, increases over time and the oxygen storage capacity decreases.

Zur Berücksichtigung dieses Verhaltens ist es nun vorgesehen, gemäß dem Verlauf 5 den Anteil einer zündnahen Einspritzmenge an der gesamten Einspritzmenge im Laufe der Zeit zu erhöhen. Der Verlauf 6 gibt den Anteil der zündnahen Einspritzmenge an der gesamten Einspritzmenge für eine herkömmliche Vorgehensweise an, bei welcher der Anteil konstant bleibt. Hierdurch werden die Stickoxidrohemissionen und die Partikelrohemissionen beeinflusst.In order to take this behavior into account, it is now provided, according to curve 5, to increase the proportion of an injection quantity close to ignition in the total injection quantity over the course of time. Curve 6 indicates the proportion of the injection quantity close to ignition in relation to the total injection quantity for a conventional procedure in which the proportion remains constant. This influences the raw nitrogen oxide emissions and the raw particulate emissions.

Die 2 zeigt vier Diagramme, in welchen die Ergebnisse der beiden Betriebsweisen dargestellt sind. Verläufe 7, 9, 11 und 13 zeigen hierbei die erfindungsgemäße Vorgehensweise, bei welcher die zündnahe Einspritzmenge mit der Zeit verändert wird. Die Verläufe 8, 10, 12 und 14 verdeutlichen hingegen die herkömmliche Vorgehensweise. Die Verläufe 7 und 8 beschreiben einen Stickoxidrohdurchsatz über der Zeit, die Verläufe 9 und 10 einen Stickoxidendrohrdurchsatz über der Zeit, die Verläufe 11 und 12 einen Partikelrohdurchsatzes über der Zeit und die Verläufe 13 und 14 einen Partikelendrohrdurchsatz über der Zeit.the 2 shows four diagrams in which the results of the two modes of operation are shown. Curves 7, 9, 11 and 13 show the procedure according to the invention, in which the injection quantity close to ignition is changed over time. In contrast, curves 8, 10, 12 and 14 illustrate the conventional procedure. Curves 7 and 8 describe a raw nitrogen oxide throughput over time, curves 9 and 10 a nitrogen oxide tailpipe throughput over time, curves 11 and 12 a raw particulate throughput over time and curves 13 and 14 a particulate tailpipe throughput over time.

Es wird deutlich, dass der Stickoxidrohdurchsatz gemäß dem Verlauf 7 mit der Zeit verringert wird, während er entsprechend dem Verlauf 8 im Wesentlichen konstant bleibt. Hieraus folgt, dass auch der Stickoxidendrohrdurchsatz für die erfindungsgemäße Vorgehensweise stets niedriger ist als für die herkömmliche Vorgehensweise. Dies ist den Verläufen 9 und 10 zu entnehmen. Umgekehrt ist erkennbar, dass der Partikelrohdurchsatzes gemäß der Erfindung mit der Zeit zunimmt, wie anhand des Verlaufs 11 erkennbar. Bei der herkömmlichen Vorgehensweise bleibt er ausweislich des Verlaufs 12 im Wesentlichen konstant. Hieraus folgt, dass der Partikelendrohrdurchsatz gemäß der Erfindung über der Zeit stets höher ist als gemäß der herkömmlichen Vorgehensweise. Dennoch nimmt er mit der Zeit ab.It is clear that the raw nitrogen oxide flow rate according to curve 7 is reduced over time, while according to curve 8 it remains essentially constant. It follows from this that the nitrogen oxide tailpipe throughput for the procedure according to the invention is always lower than for the conventional procedure. This can be seen in curves 9 and 10. Conversely, it can be seen that the raw particle throughput according to the invention increases over time, as can be seen from curve 11 . With the conventional procedure, it remains essentially constant, as shown by curve 12 . It follows from this that the particle tailpipe throughput according to the invention is always higher over time than according to the conventional procedure. However, it decreases over time.

Die im Rahmen dieser Beschreibung erläuterte Vorgehensweise ermöglicht unter Ausnutzung der Alterungseigenschaften des Fahrzeugkatalysators und des Partikelfilters stets eine effiziente und effektive Abgasnachbehandlung. Hierbei kann auf aufwändige technische Maßnahmen verzichtet werden, die über die gesamte Lebensdauer der Abgasanlage das Einhalten von Grenzwerten sicherstellen sollen. Stattdessen wird das Einhalten der Grenzwerte durch entsprechendes Betreiben des Antriebsaggregats erzielt, nämlich insbesondere während eines Warmlaufbetriebs.The procedure explained in this description always enables efficient and effective exhaust gas aftertreatment using the aging properties of the vehicle catalytic converter and the particle filter. Complex technical measures can be dispensed with here those that are intended to ensure compliance with limit values over the entire service life of the exhaust system. Instead, compliance with the limit values is achieved by appropriate operation of the drive unit, namely in particular during warm-up operation.

BezugszeichenlisteReference List

11: VerlaufCourse
22: VerlaufCourse
33: VerlaufCourse
44: VerlaufCourse
55: VerlaufCourse
66: VerlaufCourse
77: VerlaufCourse
88th: VerlaufCourse
99: VerlaufCourse
1010: VerlaufCourse
1111: VerlaufCourse
1212: VerlaufCourse
1313: VerlaufCourse
1414: VerlaufCourse

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Antriebseinrichtung über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat sowie über eine Abgasanlage mit einem Fahrzeugkatalysator und einem Partikelfilter zur Nachbehandlung des Abgases verfügt, wobei bei einem Einstellen eines bestimmten Betriebspunkts an dem Antriebsaggregat das Antriebsaggregat bei unterschiedlichen Alterungszuständen der Abgasanlage mit unterschiedlichen Stickoxidrohdurchsätzen und unterschiedlichen Partikelrohdurchsätzen betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Alterungszustände aus einer Sauerstoffspeicherfähigkeit des Fahrzeugkatalysators sowie einer Filtrationsrate des Partikelfilters ermittelt werden, wobei das Betreiben des Antriebsaggregats mit bei unterschiedlichen Alterungszuständen unterschiedlichen Stickoxidrohdurchsätzen und unterschiedlichen Partikelrohdurchsätzen im Rahmen eines Warmlaufbetriebs bis zum Erreichen einer Betriebstemperatur des Fahrzeugkatalysators erfolgt.Method for operating a drive device for a motor vehicle, the drive device having a drive unit that generates exhaust gas and an exhaust system with a vehicle catalytic converter and a particle filter for after-treatment of the exhaust gas, with the drive unit being activated at different aging states of the exhaust system when a specific operating point is set on the drive unit is operated with different raw nitrogen oxide throughputs and different raw particle throughputs, characterized in that the aging states are determined from an oxygen storage capacity of the vehicle catalytic converter and a filtration rate of the particle filter, with the operation of the drive unit with different raw nitrogen oxide throughputs and different raw particle throughputs in different aging states as part of a warm-up operation until a operating temperature of the vehicle catalytic converter t.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsaggregat bei einem ersten der Alterungszustände mit einem höheren Stickoxidrohdurchsatz und bei einem zweiten der Alterungszustände mit einem niedrigeren Stickoxidrohdurchsatz betrieben wird.procedure after claim 1 , characterized in that the drive unit is operated in a first of the aging states with a higher nitrogen oxide raw throughput and in a second of the aging states with a lower nitrogen oxide raw throughput.

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsaggregat bei dem ersten Alterungszustand mit einem niedrigeren Partikelrohdurchsatz und bei dem zweiten Alterungszustand mit einem höheren Partikelrohdurchsatz betrieben wird.procedure after claim 2 , characterized in that the drive unit is operated in the first aging condition with a lower raw particle throughput and in the second aging condition with a higher raw particle throughput.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betreiben des Antriebsaggregats mit den unterschiedlichen Stickoxidrohdurchsätzen und den unterschiedlichen Partikelrohdurchsätzen durch Einstellen wenigstens eines der folgenden Parameter durchgeführt wird: Einspritzmenge in einem zündnahen Bereich, Einspritzvorgangsanzahl, Einspritzzeitpunkt, Mengenverteilung einer Mehrfacheinspritzung, Einspritzdruck, Verbrennungsluftverhältnis eines zum Betreiben des Antriebsaggregats verwendeten Kraftstoff-Luft-Gemischs, Drehzahl, Ventilsteuerzeit und Zündzeitpunkt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the drive unit is operated with the different nitrogen oxide raw throughputs and the different particle raw throughputs by adjusting at least one of the following parameters: injection quantity in a range close to ignition, number of injection processes, injection time, quantity distribution of a multiple injection, injection pressure, combustion air ratio a fuel-air mixture used to operate the power plant, speed, valve timing and ignition timing.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsaggregat während des Warmlaufbetriebs mit verringerter Effizienz betrieben wird, sodass eine Abgastemperatur des Abgases gegenüber einem Betrieb mit für den Betriebspunkt optimaler Effizienz erhöht ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the drive unit is operated with reduced efficiency during warm-up operation, so that an exhaust gas temperature of the exhaust gas is increased compared to operation with optimum efficiency for the operating point.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betreiben des Antriebsaggregats derart erfolgt, dass ein stromabwärts des Partikelfilters vorliegender Partikeldurchsatz aufgrund eines Eintrags von Partikeln in den Partikelfilter mit zunehmender Betriebsdauer abnimmt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the drive unit is operated in such a way that a particle throughput present downstream of the particle filter decreases as the operating time increases due to the entry of particles into the particle filter.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Brennkraftmaschine eine Otto-Brennkraftmaschine verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an Otto internal combustion engine is used as the internal combustion engine.

Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebseinrichtung über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat sowie über eine Abgasanlage mit einem Fahrzeugkatalysator und einem Partikelfilter zur Nachbehandlung des Abgases verfügt, wobei die Antriebseinrichtung dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, bei einem Einstellen eines bestimmten Betriebspunkts an dem Antriebsaggregat das Antriebsaggregat bei unterschiedlichen Alterungszuständen der Abgasanlage mit unterschiedlichen Stickoxidrohdurchsätzen und unterschiedlichen Partikelrohdurchsätzen zu betreiben, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung weiterhin dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, die Alterungszustände aus einer Sauerstoffspeicherfähigkeit des Fahrzeugkatalysators sowie einer Filtrationsrate des Partikelfilters zu ermitteln, wobei das Betreiben des Antriebsaggregats mit bei unterschiedlichen Alterungszuständen unterschiedlichen Stickoxidrohdurchsätzen und unterschiedlichen Partikelrohdurchsätzen im Rahmen eines Warmlaufbetriebs bis zum Erreichen einer Betriebstemperatur des Fahrzeugkatalysators erfolgt.Drive device for a motor vehicle, in particular for carrying out the method according to one or more of the preceding claims, wherein the drive device has a drive assembly that generates exhaust gas and an exhaust system with a vehicle catalytic converter and a particle filter for aftertreatment of the exhaust gas, the drive device being provided and designed for this purpose to operate the drive unit with different aging states of the exhaust system with different raw nitrogen oxide throughputs and different raw particle throughputs when a specific operating point is set on the drive unit, characterized in that the drive device is also provided and designed to determine the aging states from an oxygen storage capacity of the vehicle catalytic converter torrs and a filtration rate of the particle filter, the operation of the drive unit with different aging states different raw nitrogen oxide throughputs and different raw particle throughputs in the context of a warm-up operation until an operating temperature of the vehicle catalyst is reached.