Verfahren zur Steuerung eines Betriebs eines beheizbaren Abgassensors eines Kraftfahrzeugs

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Betriebs eines in einem Abgaskanal eines Kraftfahrzeugs angeordneten, mit einer internen oder externen Sensorheizeinrichtung ausgestatteten Abgassensors, wobei das Kraftfahrzeug einen Verbrennungsmotor und eine Abschaltautomatik aufweist, welche bei Vorliegen mindestens einer Stopp-Bedingung eine automatische Abschaltung des Verbrennungsmotors bewirkt beziehungsweise seine Wiederanschaltung unterdrückt. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere ein Hybridfahrzeug, das über mindestens einen zusätzlichen Elektromotor zu seinem Antrieb verfügt. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer entsprechenden Sensorsteuerung.

Kraftfahrzeuge verfügen üblicherweise über einen oder mehrere im Abgaskanal angeordnete Abgassensoren, die ein zu einer Konzentration mindestens einer Abgaskomponente proportionales Messsignal ausgeben, das die Ermittlung dieser Konzentration ermöglicht. So liefern Lambdasonden ein Messsignal, das Auskunft über die Sauerstoffkonzentration im Abgas und damit über das der Verbrennungskraftmaschine zugeführte Luft/Kraftstoff-Verhältnis gibt und NOχ-Sensoren ein der Konzentration von Stickoxiden NO _x entsprechendes Signal. Die meisten solcher Sensoren benötigen für eine zuverlässige Messgenauigkeit eine spezifische Betriebstemperatur, weswegen sie mit einer in der Regel internen Sensorheizeinrichtung ausgestattet sind, die insbesondere nach einem Motorkaltstart den Sensor auf seine Betriebstemperatur erwärmt.

In diesem Zusammenhang ist bekannt, dass die in der Regel in den Sensoren eingesetzten keramischen Elemente sehr empfindlich auf den Eintrag von Kondensat, insbesondere von flüssigem Wasser, reagieren, was zur Beschädigung und zum Ausfall des Sensors führen kann. Aus diesem Grund werden diese Sensoren nach einem Motorkaltstart erst dann auf ihre Betriebstemperatur beheizt, wenn sichergestellt ist, dass am Einbauort des Sensors durch eine entsprechende Erwärmung der Abgasanlage kein Kondensat mehr ausfallen und den Sensor beaufschlagen kann. Bis zum Erreichen dieser Kondensationstemperatur des Abgases wird der Sensor üblicherweise bereits auf eine in Hinblick auf die zu unterdrückende Keramikschädiguπg

maximal zulässige Temperatur vorgeheizt, um nach Überschreiten der Kondensationstemperatur des Abgases den Sensor möglichst schnell auf seine Betriebstemperatur zu bringen. Für die Steuerung dieses Vorgangs werden in modernen Motorsteuerungen Modelle abgelegt, welche die Abgastemperatur am Sensoreinbauort berechnen, oder es wird ein Wärmeeintrag in das Abgassystem akkumuliert. Erst nach Überschreiten eines oder auch beider dieser Werte wird die Sensorbeheizung zum Erreichen der Betriebsbereitschaft entsprechend angesteuert, das heißt zugeschaltet oder verstärkt. Alternativ kann die Abgastemperatur an der kritischen Stelle im Abgaskanal auch mittels eines Temperatursensors gemessen und in das Motorsteuergerät eingelesen werden.

Problematisch ist die Steuerung des Sensorbetriebs, insbesondere der Sensorbeheizung in Hybridfahrzeugen. Der Begriff Hybridfahrzeug bezeichnet Kraftfahrzeuge, bei denen mindestens zwei Antriebseinheiten miteinander kombiniert werden, die auf unterschiedliche Energiequellen zurückgreifen, um die Leistung für den Fahrzeugantrieb bereitzustellen. Besonders vorteilhaft ergänzen sich die Eigenschaften eines Verbrennungsmotors, der durch die Verbrennung von Benzin- oder Dieselkraftstoffen kinetische Energie erzeugt, und einer Elektromaschine, die elektrische Energie in Bewegungsenergie umsetzt, weswegen heutige Hybridfahrzeuge überwiegend mit einer solchen Kombination ausgestattet sind. Es lassen sich zwei verschiedene Hybridkonzepte unterscheiden. Bei den so genannten seriellen oder sequentiellen Hybridkonzepten erfolgt der Fahrzeugantrieb ausschließlich über den Elektromotor, während der Verbrennungsmotor über einen separaten Generator den elektrischen Strom für die Aufladung eines, den E-Motor speisenden Energiespeichers beziehungsweise für die direkte Speisung des Elektromotors erzeugt. Demgegenüber werden heute parallele Hybridkonzepte bevorzugt, bei denen der Fahrzeugantrieb sowohl durch den Verbrennungsmotor als auch durch den E-Motor dargestellt werden kann. In solchen Parallelkonzepten wird etwa der Elektromotor typischerweise in Betriebspunkten mit höheren Fahrzeuglasten unterstützend zum Verbrennungsmotor zugeschaltet.

In Hybridfahrzeugen wird aus Gründen des Kraftstoffverbrauchs grundsätzlich angestrebt, den Verbrennungsmotor in Betriebsbereichen mit nur geringem Wirkungsgrad, insbesondere im Leerlaufbetrieb, möglichst selten oder auch gar nicht zu betreiben. Hierzu ist bekannt, das Hybridfahrzeug mit einer Start-Stopp-Automatik auszustatten, die eine Abschaltautomatik umfasst, welche bei Vorliegen von Stopp-Bedingungen eine automatische Abschaltung des Verbrennungsmotors bewirkt (beziehungsweise seine Wiederanschaltung unterdrückt), und eine Anschaltautomatik, welche bei Vorliegen von Start-Bedingungen einen automatischen Start des Verbrennungsmotors bewirkt. Insbesondere wird der Verbrennungsmotor in

Stillstandsphasen, das heißt bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von Null, durch die Abschaltautomatik abgestellt. Start-Stopp-Automatiken machen sich den Umstand zunutze, dass Hybridfahrzeuge über deutlich leistungsstärkere Elektrostartermotoren verfügen als konventionelle Anlasser, was insbesondere bei einem Wiederstart nach einem Automatikstopp einen schnellen Motorhochlauf ermöglicht. ^~~

Wenn nun in einem Stopp-Betrieb des Verbrennungsmotors das im Abgassystem noch verbleibende Abgas unterhalb der Kondensationstemperatur abkühlt und währenddessen der Sensor weiterhin auf seiner Betriebstemperatur gehalten wird, kann es zum Kondensatausfall und bei einem nachfolgenden Wiederstart des Motors zur Beaufschlagung des Sensors mit dem Kondensat, insbesondere mit flüssigem Wasser, und somit zur Beschädigung des Sensors kommen. Wenn andererseits unmittelbar mit der automatischen Abschaltung des Verbrennungsmotors auch die Sensorbeheizung zurückgenommen oder ausgestellt wird, führt die Verzögerung, mit welcher der Sensor seine Betriebstemperatur nach einem Wiederstart des Motors wieder erreicht, zu einer unzureichend genauen Motorsteuerung und damit zu erhöhten Abgaswerten und/oder einem erhöhten Kraftstoffverbrauch.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung eines beheizbaren Abgassensors, insbesondere in einem Hybridfahrzeug mit Abschaltautomatik, bereitzustellen, das im Stopp-Betrieb des Verbrennungsmotors und bei dem nachfolgenden Wiederstart den Sensor möglichst lange in Betriebsbereitschaft hält und gleichzeitig den Sensor vor Schädigung durch Kondensatbeaufschlagung schützt. Es soll ferner ein Kraftfahrzeug mit einer entsprechenden, optimierten Sensorsteuerung vorgeschlagen werden.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass

(a) nach einer automatischen Abschaltung des Verbrennungsmotors durch die Abschaltautomatik ein erster zukünftiger Zeitpunkt ermittelt wird, an dem die Abgastemperatur im Abgaskanal eine Kondensationstemperatur, unterhalb welcher ein Kondensatausfall aus dem Abgas möglich ist, unterschreiten wird,

(b) ein zweiter Zeitpunkt ermittelt wird, an dem eine Heizleistung der Sensorheizeinrichtung unterbrochen oder reduziert werden muss, damit spätestens zum ersten zukünftigen Zeitpunkt eine Sensortemperatur des Abgassensors auf eine maximal zulässige Sensortemperatur abgefallen sein wird, und

(c) bei Erreichen des zweiten Zeitpunkts die Heizleistung der Sensorheizeinrichtung unterbrochen oder reduziert wird.

_ ^• * _

Erfindungsgemäß wird somit bei einer automatischen Abschaltung des Verbrennungsmotors eine Hochrechnung des zukünftig zu erwartenden Temperaturverlaufs des noch im Abgaskanal verbleibenden Abgases durchgeführt, um den Zeitpunkt zu ermitteln, an dem dieses die kritische Kondensationstemperaturv insbesondere von Wasser, erreichen oder unterschreiten wird. Um des Weiteren zu vermeiden, dass zu diesem Zeitpunkt der Abgassensor noch eine Temperatur aufweist, bei der eine Sensorschädigung durch Beaufschlagung mit Kondensat zu befürchten ist, wird unter Berücksichtigung der zu erwartenden Abkühlungsgeschwindigkeit des Sensors ein zweiter Zeitpunkt ermittelt, an dem seine Beheizung reduziert oder vollständig unterbrochen werden soll. Erst wenn dieser zweite Zeitpunkt tatsächlich erreicht wird, erfolgt die Unterbrechung beziehungsweise Reduzierung der Sensorbeheizung. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Abgassensor für eine maximal mögliche Dauer bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor in Betriebsbereitschaft gehalten wird. Sofern der Verbrennungsmotor vor Erreichen des berechneten zweiten Zeitpunkts wieder angeschaltet wird, erfolgt keine Herabsetzung der Heizleistung, sodass der Sensor sich unmittelbar bei Motorstart wieder in seinem Betriebszustand befindet, wodurch eine optimale Motorsteuerung, insbesondere des Luft/Kraftstoff-Gemischs (Lambdaregelung) möglich ist. Erst wenn bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor der zweite Zeitpunkt erreicht wird, erfolgt die Zurücknahme der Sensorheizung, sodass gewährleistet ist, dass bei Erreichen der Kondensationstemperatur des Abgases der Sensor seine kritische Temperatur erreicht oder unterschritten hat und somit vor Beschädigungen durch Kondensatbeaufschlagung geschützt ist.

Wie bereits erwähnt, erfolgt die Ermittlung des Zeitpunkts, an welchem die Temperatur des im Abgaskanal befindlichen Abgases die Kondensationstemperatur voraussichtlich überschreiten wird, anhand eines zu erwartenden Verlaufs der Abgastemperatur. Dieser kann etwa mittels eines empirischen Modells ermittelt werden, bei dem beispielsweise im Fahrzeug und/oder auf Motorprüfständen der tatsächlich erfolgende Temperaturverlauf gegebenenfalls unter verschiedenen Randbedingungen (Anfangstemperatur des Abgases, Außentemperatur, etc.) gemessen wird. Die Messdaten können dann beispielsweise in Form von Kennfeldern in der Motorsteuerung abgelegt werden. Alternativ kann der zu erwartende Temperaturverlauf auch mittels eines physikalischen Modells ermittelt werden, bei dem physikalische Gesetze angewendet werden unter optionaler Berücksichtigung verschiedener Parameter, wie geometrische Gegebenheiten der Abgasanlage, Wärmeleitfähigkeiten der Komponenten der Abgasanlage, insbesondere des Abgasrohrs, Außentemperatur und/oder die aktuelle Abgastemperatur und andere. Des Weiteren sind auch kombinierte empirisch-physikalische

Rechenmodelle denkbar sowie Modelle, die auf einer an einer anderen Stelle im Abgas gemessenen Temperatur basieren.

Um die tatsächliche Gefährdung des Abgassensors durch Kondensatbeaufschlagung möglichst genau zα erfassen, wird der zu erwartende Temperaturverlauf nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung für den Einbauort des Abgassensors im Abgaskanal ermittelt. Noch vorteilhafter kann alternativ oder zusätzlich der Temperaturverlauf für eine Position sfromauf des Abgassensors hochgerechnet werden, insbesondere für eine Position, bei der eine maximale Abkühlgeschwindigkeit und damit die tiefsten Temperaturen vorliegen. Erfolgt nämlich an einer solchen, dem Sensor vorgelagerten Position ein Kondensatausfall während des Motorstillstands, kann dieses Kondensat beim Wiederstart des Motors abgerissen und in den Sensor eingetragen werden.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der erste Zeitpunkt, an dem die Kondensationstemperatur im Abgaskanal voraussichtlich unterschritten werden wird, während des Stopp-Betriebs des Motors und vor Erreichen des zweiten Zeitpunkts (Abschaltzeitpunkt der Sensorbeheizung) laufend in Abhängigkeit einer aktuellen, vorzugsweise gemessenen Abgastemperatur neu berechnet und korrigiert. Auf diese Weise lässt sich ein von der Prognose abweichender Temperaturverlauf des Abgases berücksichtigen und der Abschaltzeitpunkt der Sensorbeheizung laufend anpassen.

Vorzugsweise erfolgt auch die Ermittlung des zweiten Zeitpunkts, an dem die Heizleistung der Sensorheizeinrichtung reduziert oder unterbrochen werden soll, anhand eines bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor zu erwartenden Verlaufs der Sensortemperatur. Insbesondere wird der Verlauf der Sensortemperaturen in Abhängigkeit von dem zuvor ermittelten Verlauf der Abgastemperatur, insbesondere am oder stromauf des Einbauortes des Sensors bestimmt. Auch für den Sensortemperaturverlauf kann ein messwertbezogenes empirisches Modell, ein physikalisches Modell oder ein kombiniertes, empirisch-physikalisches Modell herangezogen werden. Vorzugsweise wird in beiden Fällen eine aktuell gemessene Abgastemperatur und/oder die Außentemperatur berücksichtigt.

Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Temperatur des Abgassensors auf der maximal zulässigen Sensortemperatur gehalten, nachdem der zweite Zeitpunkt erreicht und die Heizleistung ganz oder teilweise zurückgenommen wurde. Auf diese Weise wird der Sensor in einem Vorwärmzustand gehalten und kann bei Wiederstart des Verbrennungsmotors rasch wieder auf die Betriebstemperatur angehoben werden.

Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, insbesondere ein Hybridfahrzeug mit zusätzlich einem Elektromotor, einem in einem Abgaskanal des Verbrennungsmotors angeordneten und mit einer internen oder externen Sensorheizeinrichtung ausgestatteten Abgassensor und mit einer Abschaltautomatik, welche bei Vorliegen mindestens einer Stopp-Bedingung eine automatische Abschaltung des Verbrennungsmotors bewirkt. Das erfindungsgemäße Fahrzeug zeichnet sich durch Mittel zur Steuerung des Betriebs des Abgassensors gemäß dem vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens aus. Diese Steuerungsmittel umfassen insbesondere einen Programmalgorithmus zur Durchführung der ^• Steuerung, der vorzugsweise in dem Motorsteuergerät oder in einer separaten Steuereinheit hinterlegt ist. ^~ ,

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Hybridantriebseinheit;

Figur 2 ein Ablaufdiagramm zur Durchführung der erfindungsgemäßen

Sensorsteuerung und

Figur 3 zeitliche Verläufe verschiedener Kenngrößen während einer automatischen

Abschaltung eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung.

In Figur 1 ist mit 10 insgesamt eine Hybridantriebseinheit eines im Einzelnen nicht weiter dargestellten Hybridfahrzeuges bezeichnet. Der Antrieb des Fahrzeuges erfolgt wahlweise oder gleichzeitig durch einen konventionellen Verbrennungsmotor 12 (Otto- oder Dieselmotor) sowie einen Elektromotor 14, die beide auf die gleiche Welle wirken. Insbesondere wirkt der Elektromotor 14 direkt oder über ein Getriebe oder über einen Riemen, einen Zahnriemen oder eine andere kraft- und/oder formschlüssige Verbindung auf die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 12. Verbrennungsmotor 12 und Elektromotor 14 sind über ein Getriebe 16 (Automatik- oder Handschaltgetriebe) mit einem angedeuteten Antriebsstrang 18 verbunden. Die Entkopplung der Antriebswellen des Verbrennungsmotors 12 beziehungsweise des

Elektromotors 14 vom Getriebe 16 erfolgt über eine Kupplung 20, die durch Betätigung eines nicht dargestellten Kupplungspedals durch den Fahrer geöffnet werden kann und bei Nicht¬ Betätigung geschlossen ist.

Der Elektromotor 14, der beispielsweise ein Drehstrom-Asynchronmotor oder -Synchronmotor ist, kann wahlweise im Motor- oder Generatorbetrieb betrieben werden. Im motorischen Betrieb treibt der Elektromotor 14 den Antriebsstrang 18 unter Verbrauch von elektrischer Energie (Strom) an. Diese bezieht der Elektromotor 14 aus einem Energiespeicher 22, der beispielsweise eine Batterie und/oder ein Kondensatorspeicher sein kann. Zusätzlich kann der Motorbetrieb des Elektromotors 14 den angeschalteten Verbrennungsmotor 12 unterstützen. Im generatorischen Betrieb hingegen wird der Elektromotor 14 durch den Verbrennungsmotor 12 beziehungsweise einen Schub des Fahrzeugs angetrieben und wandelt die kinetische Energie in elektrische Energie zur Auffüllung des Energiespeichers 22 um. Die Umschaltung des Elektromotors 14 zwischen Motor- und Generatorbetrieb erfolgt durch eine Leistungselektronik 24, die gleichzeitig eine möglicherweise erforderliche Umrichtung zwischen Gleich- und Wechselstrom vornimmt.

Gemäß dem dargestellten Konzept erfolgt der Fahrzeugantrieb überwiegend durch den Verbrennungsmotor 12, der durch den als Startergenerator ausgelegten Elektromotor 14 gestartet wird. Der Elektromotor 14 übernimmt zudem eine Boostfunktion, indem er in Hochlastsituationen, insbesondere bei Beschleunigungen des Fahrzeugs, unterstützend zum Fahrzeugantrieb zugeschaltet wird (motorischer Betrieb). Andererseits hat der Elektromotor 14 in Fahrsituationen, bei denen ein Überschuss kinetischer Energie des Fahrzeugs vorliegt, eine so genannte Rekuperationsfunktion, indem er im generatorischen Betrieb die Bewegungsenergie in kinetische Energie zur Ladung des Energiespeichers 22 umwandelt und somit gleichzeitig ein Bremsmoment bereitstellt. Der Elektromotor 14 weist bevorzugt eine Leistung von höchsten 40 kW, insbesondere von 8 bis 15 kW auf.

In Figur 1 ist zudem eine optionale zusätzliche Kupplung 26 angedeutet, die zwischen Verbrennungsmotor 12 und Elektromotor 14 angeordnet sein kann. Eine solche zusätzliche Kupplung 26 erlaubt die separate Abkopplung des Verbrennungsmotors 12 vom Antriebsstrang 18 beziehungsweise vom Elektromotor 14, wodurch sich grundsätzlich der Vorteil ergibt, dass bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor 12 seine mechanischen Reibungswiderstände nicht "mitgeschleppt" werden müssen. Die zusätzliche Kupplung 26 bewirkt daher zwar ein zusätzliches Einsparpotential von Kraftstoff, ist jedoch mit einem erheblichen Kosten-, Konstruktions- und Bauraumaufwand verbunden, weswegen sie bevorzugt nicht vorgesehen ist.

Ein von dem Verbrennungsmotor 12 Kommendes Abgas wird durch einen Abgaskanal 28 geführt, in dem ein Katalysator 30 zur katalytischen Reinigung des Abgases vorgesehen ist. Dabei kann es sich um einen motornahen Vorkatalysator handeln, dem ein hier nicht dargestellter Hauptkatalysator nachgeschaltet ist. Zur Regelung des Verbrennungsmotors 12 und des Abgasreinigungssystems sind üblicherweise im Abgaskanal 28 verschiedene Sensoren installiert, die einen Messwert liefern, der proportional zu einer Konzentration einer Abgaskomponente ist. Im dargestellten Beispiel ist stromauf des Katalysators 30 eine Lambdasonde 32 angeordnet, welche die Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abgas und damit dem der Verbrennungskraftmaschine 12 zugeführten Luft/Kraftstoff-Verhättnis erlaubt. In Abhängigkeit von dem Messsignal der Lambdasonde 32 wird im Wege der so genannten Lambdaregelung das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Motors 12 eingestellt. Die Lambdasonde 32 benötigt für die Lieferung zuverlässiger Messsignale eine spezifische Betriebstemperatur, weswegen sie mit einer Sensorheizeinrichtung 34 ausgestattet ist. Für ein besseres Verständnis ist in der vorliegenden Darstellung die Heizeinrichtung 34 durch ein externes Element veranschaulicht. Üblicherweise verfügen Lambdasonden und andere Gassensoren jedoch über eine interne Heizeinrichtung.

Die Steuerung des Betriebs des Verbrennungsmotors 12, der Leistungselektronik 24 sowie der Sensorheizeinrichtung 34 erfolgt durch ein Motorsteuergerät 36, in welches ein mit 38 angedeuteter Programmalgorithmus zur Steuerung des Sensorbetriebs, dessen Wirkungsweise nachfolgend beschrieben wird, abgespeichert ist. Alternativ kann der Programmalgorithmus 38 auch in einer separaten Steuereinheit vorgesehen sein.

Der Ablauf des vorliegenden Verfahrens zur Steuerung des beheizbaren Lambdasensors 32 in einer bevorzugten Ausgestaltung wird mit Hilfe der Figuren 2 und 3 erläutert. In dem mittleren Teil von Figur 3 ist der Verlauf der Abgastemperatur T_AG im Abgaskanal 28 im Bereich des Einbauortes der Lambdasonde 32 gezeigt und im oberen Teil der Verlauf der Sensortemperatur T_LS des Lambdasensors 32. Im unteren Teil der Abbildung ist die Fahrzeuggeschwindigkeit v_fzg dargestellt. Die Fahrzeuggeschwindigkeit v_fzg fällt von einem zunächst konstanten Niveau ab, ehe sie zum Zeitpunkt tθ 0 km/h erreicht, das heißt, es kommt zum Fahrzeugstillstand. Eine solche Situation kann beispielsweise bei einem Ampelstopp vorliegen. Eine Fahrzeuggeschwindigkeit von 0 oder nahe 0 stellt eine Stopp-Bedingung dar, so dass der Verbrennungsmotor 12 durch die in der Motorsteuerung 36 hinterlegte Abschaltautomatik abgeschaltet wird. Der Sensor 32, der durch die Sensorheizeinrichtung 34 zum Zeitpunkt tθ noch beheizt wird, behält seine relative Sensortemperatur T_LS zunächst noch bei. Hingegen

- fl -

beginnt die Abgastemperatur T_AG innerhalb des nun nicht mehr durchfluteten Abgaskanals 28 unmittelbar mit Beginn des Stopp-Betriebs des Verbrennungsmotors 12 sich abzukühlen.

Gemäß Figur 2 beginnt das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung des Sensors 32 mit Schritt 1 , in dem zunächst abgefragt wird, ob ein Stopp-Betrieb des Verbrennungsmotors 12 vorliegt oder nicht. Zusätzlich sollte an dieser Stelle noch sichergestellt werden, dass bei Vorliegen des Stopp-Betriebs das Fahrzeug nicht endgültig abgestellt werden soll, das heißt beispielsweise ein Zündschlüssel oder -Schalter nicht auf der Stellung AUS steht. Wird die Abfrage in Schritt S1 mit ja beantwortet, das heißt, der Verbrennungsmotor 12 befindet sich im Stopp-Betrieb und das Fahrzeug soll nicht entgültig abgestellt werden, geht das Verfahren zu Schritt S2 über, wo eine Hochrechnung des zu erwartenden Verlaufs der Abgastemperatur T_AG erfolgt. Die Hochrechung kann etwa auf ein messwertbezogenes empirisches Modell zurückgreifen oder auch auf ein physikalisches Modell. Im Falle des empirischen Modells wird auf in Experimenten gemessene Abkühlcharakteristiken des Abgases zurückgegriffen. Diese Daten werden dann in der Motorsteuerung 36 hinterlegt. Vorzugsweise wird die Messung des Temperaturverlaufs unter verschiedenen Randbedingungen, insbesondere unterschiedlichen Anfangstemperaturen des Abgases sowie unterschiedlichen Außentemperaturen, erfasst und abgespeichert. Alternativ kann ein physikalisches Modell zur Ermittlung des zu erwartenden Temperaturverlaufs des Abgases verwendet werden, wobei physikalische Gesetze zur * Vorausberechnung des Temperaturverlaufs angewandt werden. Vorzugsweise werden hier spezifische Parameter, wie die Geometrie der Abgasanlage, die Wärmeleitfähigkeiten der Komponenten der Abgasanlage, Außentemperatur und/oder die aktuelle Abgastemperatur berücksichtigt. Der durch die Hochrechnung in Schritt S2 prognostizierte zu erwartende Temperaturverlauf des Abgases T_AG ist in Figur 3 durch die gestrichelte Kurve angedeutet. Aus diesem zu erwartenden Verlauf der Abgastemperatur T-AG wird im nachfolgenden Schritt S3 der Zeitpunkt t3 bestimmt, an dem die Abgastemperatur T_AG auf eine vorgegebene untere Temperaturschwelle T_AGmin voraussichtlich abgefallen sein wird. Die Temperaturschwelle T_AGmin entspricht einer Temperatur, unterhalb welcher ein Kondensatausfall, insbesondere von Wasser, möglich ist. Demnach entspricht die Temperaturschwelle T_AGmin im Wesentlichen der Temperatur des Sättigungsdampfdrucks des Wassers im Abgas bei Normaldruck, typischerweise etwa 50 ⁰ C.

Es gilt zu vermeiden, dass die Lambdasonde 32 zum Zeitpunkt t3 noch eine Sensortemperatur T_LS aufweist, bei der sie im Falle einer Beaufschlagung mit Kondensat beschädigt werden könnte. Diese bei einer Abgastemperatur ≤ T_AGmin maximal zulässige Sensortemperatur T_LSmax ist im oberen Teil der Figur 3 angedeutet. Um einen besonders sicheren Schutz des

Sensors 32 vor Kondensatbeaufschlagung zu gewährleisten, wird im anschließenden Schritt S4 eine Sicherheitszeitspanne Δt_s von dem zuvor ermittelten Zeitpunkt t3 abgezogen, bei dem das Abgas die Kondensationstemperatur T_AGmin voraussichtlich erreichen wird. Als Resultat wird der Zeitpunkt t2 erhalten, welcher einem angestrebten Zeitpunkt entspricht, an dem die Sensortemperatur T_LS auf die maximal zulässige Sensortemperatur T_LSmax abgekühlt sein sbll.

Im nachfolgenden Schritt S5 wird dann der Zeitpunkt t1 ermittelt, an dem die Heizleistung der Sensorheizeinrichtung 34 unterbrochen oder zumindest reduziert werden muss, damit zum Zeitpunkt t2, spätestens aber zum Zeitpunkt t3, die Sensortemperatur T_LS der Lambdasonde 32 auf die kritische Sensortemperatur T_LSmax abgefallen sein wird. Hierfür wird eine Sensorabkühldauer Δt_SK von dem Zeitpunkt t2 subtrahiert. Die Sensorabkühldauer Δt_SK wird anhand eines bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor 12 zu erwartenden Verlaufs der Sensortemperatur T_LS (in Figur 3 gestrichelt dargestellt) ermittelt. Dieser zu erwartende Sensortemperaturverlauf T_LS erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von dem in Schritt S2 prognostizierten Verlauf der Abgastemperatur T_AG. Auch hier kann ein messwertbezogenes empirisches Modell oder ein physikalisches Modell herangezogen werden.

In der nachfolgenden Abfrage in Schritt S6 wird überprüft, ob seit dem Stopp-Betrieb des Verbrennungsmotors 12 zum Zeitpunkt tθ bereits der angestrebte Äbschaltzeitpunkt t1 erreicht wurde, an dem die Heizeinrichtung 34 der Lambdasonde 32 abgestellt (oder leistungsreduziert) werden soll. Wird diese Abfrage verneint, das heißt der Zeitpunkt t1 ist noch nicht erreicht, wird die Sondenbeheizung weiterhin aufrechterhalten, so dass die Lambdasonde 32 weiterhin ihre optimale Betriebstemperatur behält (Schritt S8). Wird die Abfrage in Schritt S6 hingegen bejaht, das heißt der Zeitpunkt t1 ist erreicht, geht das Verfahren zu Schritt S7 über, worin die Sensorbeheizung gestoppt (oder verringert) wird.

Die vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte S2 bis S6, die auf die Ermittlung und Überwachung des angestrebten Abschaltzeitpunkts t1 abzielen, erfolgen unmittelbar nach automatischer Abschaltung des Verbrennungsmotors 12 zum Zeitpunkt tθ. Es ist aber bevorzugt vorgesehen, dass die Ermittlung des Abschaltzeitpunkts t1 der Sensorbeheizung bis zum Erreichen dieses Zeitpunkts, das heißt im Zeitintervall tθ bis t1, ständig korrigiert wird, indem eine tatsächlich im Abgaskanal 28 vorliegende Abgastemperatur T_AG ermittelt und berücksichtigt wird. Die aktuelle Abgastemperatur T_AG kann beispielsweise mit einem im Abgaskanal 28, im Bereich der Lambdasonde 32 oder stromauf von dieser angeordneten

Temperatursensor (in Figur 1 nicht dargestellt) gemessen werden. Hierdurch wird die Genauigkeit des Verfahrens noch weiter verbessert.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird in einer Situation, in welcher der Wiederstart des Verbrennungsmotors 12 bei bereits verringerter oder ausgeschalteter Sensorheizleistung (t > t1) erfolgt, geprüft, ob die Abgastemperatur T_AG bereits unter die Kbndensationstemperatur T_AGmin gefallen ist. Ist dies nicht der Fall, wird die Sonde - da kein Kbndensatausfall vorgelegen haben kann - sofort wieder mit einer maximal zulässigen Heizleistung beaufschlagt werden, um möglichst schnell wieder ihre Betriebstemperatur zu erreichen und die Lambdaregelung freischalten zu können. Für den Fall, dass die Abgastemperaturschwelle T_AGmin bereits unterschritten wurde, ist weiterhin vorgesehen, nach erneutem Überschreiten der Schwelle T_AGmin (oder alternativ nach Überschreiten eines Mindestwertes für eine in die Abgasanlage eingetragene Abgaswärmemenge) eine verhältnismäßig geringere Heizleistung vorzugeben, um zu verhindern, dass gegebenenfalls durch Kondensatreste eine Beschädigung der Sonde 32 erfolgt. Besonders bevorzugt wird die Intensität der Heizleistung zusätzlich an die Temperaturdifferenz gekoppelt, um welche die Abgastemperatur T_AG die Kondensationsschwelle T_AGmin zuvor unterschritten hat. Alternativ kann auch eine Toleranzzeitspanne vorgegeben werden, für welche die Kondensationstemperatur T_AGmin unterschritten werden darf, um dennoch sofort die maximale Heizleistung zuzulassen. In solchen Fällen kann nämlich bei kleinen Zeitspannen davon ausgegangen werden, dass nur eine sehr geringe Kondensatmasse ausgefallen ist.

Mit dem beschriebenen Verfahrensablauf wird sichergestellt, dass vor einem möglichen Kondensatausfall in der Abgasanlage die Sensorbeheizung und damit die Sensortemperatur bis auf die Schwelle T_LSmax verringert wird, so dass durch eine Beaufschlagung des Sensors mit Kondensat keine Beschädigung zu befürchten ist. Gleichzeitig wird gewährleistet, dass der Sensor über eine maximal mögliche Dauer im Stopp-Betrieb des Verbrennungsmotors 12 betriebsbereit bleibt und somit bei einem folgenden Wiederstart des Motors infolge einer weiterhin freigegebenen Lambdaregelung den Soll-Lambdawert genau einhalten kann. Damit werden gerade in der instationären Betriebsphase des Verbrennungsmotors 12 nach seinem Wiederstart (beispielsweise in Form eines Beschleunigungsvorgangs), der in der Regel mit erhöhten Abgasmassenströmen verbunden ist, eine optimale Abgasqualität und somit eine hohe Konvertierungsleistung des nachgeschalteten Katalysators 30 sowie auch geringer Kraftstoffverbrauch infolge einer präzisen Lambdaregelung gewährleistet.

Bezugszeichenliste

10 Hybridantriebseinheit

12 Verbrennungsmotor

1* Elektromotor

16 Getriebe

18 Antriebsstrang

20 Kupplung

22 Energiespeicher / Batterie

24 Leistungselektronik

26 zusätzliche Kupplung

28 Abgaskanal

30 Katalysator

32 Abgassensor / Lambdasonde

34 Sensorheizeinrichtung

36 Motorsteuergerät

38 Programmalgorithmus

T_AG Abgastemperatur

T_AGmin Kondensationstemperatur des Abgases

T_LS Sensortemperatur

T_LSmax maximal zulässige Sensortemperatur bei Kondensationstemperatur des Abgases tθ Beginn Stopp-Betrieb der Verbrennungskraftmaschine t1 Beginn Verringerung oder Unterbrechung der Sensorbeheizung t2 Erreichen der maximal zulässigen Sensortemperatur t3 Erreichen der Kondensationstemperatur des Abgases

Δt_s Sicherheitszeitspanne

Δt_SK Sensorabkühldauer ^v _fz9 _* Fahrzeuggeschwindigkeit

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