AT528264A1 - Verfahren zur Bestimmung eines Zustandes eines Fahrerwarnsystems zur Vermeidung unzulässiger Abgasemissionen eines Fahrzeugs - Google Patents
Verfahren zur Bestimmung eines Zustandes eines Fahrerwarnsystems zur Vermeidung unzulässiger Abgasemissionen eines FahrzeugsInfo
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Bestimmung eines Zustandes eines Fahrerwarnsystems zur Vermeidung unzulässiger Abgasemissionen eines Fahrzeugs (10), welches einen Verbrennungsmotor (12) mit einer Abgasnachbehandlungsanlage (15) und ein On- Board-Monitoring-System (38) aufweist, mit den folgenden Schritten: - Sammeln einer Mehrzahl unabhängiger On-Board-Monitoring-Datensätze (44-52) mittels des On-Board Monitoring Systems (38), - Auswerten einer definierten Anzahl der einzelnen On-Board-Monitoring- Datensätze (44-52) in einer Bewertungseinheit (42), - Übertragen der Auswertungen an einen Fahrerwarnsystemkoordinator (54), - Umformen jeder Auswertung zu den einzelnen On-Board-Monitoring-Datensätzen (44-52) im Fahrerwarnsystemkoordinator (54) in eine eigene Bituntermaske (56- 64), welche drei Binärstellen aufweist, von denen jeweils eine in Abhängigkeit der Auswertung den Wert 1 und die anderen beiden den Wert 0 annimmt, - Übertragen der Werte der Bituntermasken (56-64) in definierte Positionen von drei übergeordneten Bitmasken (66, 67, 68) , die jeweils eine zu der Anzahl der untergeordneten Bitmasken (56-64) korrespondierenden Anzahl an Binärstellen aufweisen, wobei jeder ersten Binärstelle jeder Bituntermaske (56-64) jeweils eine definierte Binärstelle in der ersten übergeordneten Bitmaske (66) zugeordnet wird, jeder zweiten Binärstelle jeder Bituntermaske (56-64) jeweils die gleiche definierte Binärstelle in der zweiten übergeordneten Bitmaske (67) zugeordnet wird und jeder dritten Binärstelle jeder Bituntermaske (56-64) jeweils die gleiche definierte Binärstelle in der dritten übergeordneten Bitmaske (68) zugeordnet wird, - Zuordnen und Ausgeben eines Zustandes des Fahrerwarnsystems in Abhängigkeit der mit dem Wert 1 besetzten Binärstellen der drei übergeordneten Bitmasken (66, 67, 68). Dies ermöglicht die Rückverfolgung der Zustände des Fahrerwarnsystems.
Description
Verfahren zur Bestimmung eines Zustandes eines Fahrerwarnsystems zur
Vermeidung unzulässiger Abgasemissionen eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Zustandes eines Fahrerwarnsystems zur Vermeidung unzulässiger Abgasemissionen eines Fahrzeugs, welches einen Verbrennungsmotor mit einer
Abgasnachbehandlungsanlage und ein On-Board-Monitoring-System aufweist.
Ein Fahrerwarnsystem für die Bewertung von ermittelten Abgasemissionen eines Verbrennungsmotors ist eine Technologie zur Überwachung und Warnung der Fahrer eines Fahrzeugs, wenn die Emissionen ihres Fahrzeugs die gesetzlich zulässigen Werte überschreiten. Der Hauptzweck dieser Fahrerwarnsysteme ist die Verbesserung der Luftqualität durch die Verringerung schädlicher Emissionen von
Fahrzeugen.
Die Messung dieser Emissionen sowie der Zustände der hierfür vorgesehenen Sensoren soll für zukünftige Fahrzeuge über ein On-Board-Monitoring-System durchgeführt werden, über welches fahrzeugintern eine Diagnose des Verbrennungsmotors beziehungsweise Abgasnachbehandlungssystems durchgeführt wird. Dabei werden neben den relevanten Abgasemissionen auch die Zustände der hierfür eingesetzten Sensoren überwacht und Aussagen zu deren Alterung oder Schäden getroffen. Zusätzlich wird eine Plausibilitätsüberprüfung der gewonnenen Daten durchgeführt. Das Fahrerwarnsystem soll dabei so ausgeführt werden, dass es für den Fahrer verständlich ist, und dieser nur in dem Fall eine Werkstatt aufsuchen muss, in dem sichergestellt ist, dass das Fahrzeug die Emissionswerte übersteigt. Dennoch ist es wünschenswert, den Fahrer auch bei sich verschlechternden Emissionswerten zu warnen. Dies kann über entsprechende Anzeigen am Armaturenbrett oder andere optische oder akustische Signale erfolgen. Dies ermöglicht es Fahrzeugnutzern, die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften sicherzustellen und kann für verbesserte Wartungen genutzt werden, da frühzeitig
Probleme am Fahrzeug erkannt werden, die zu erhöhten Emissionen führen.
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Das Problem solcher Systeme ist, dass die über das Fahrerwarnsystem ausgegebenen Zustände üblicherweise keine eindeutige Zuordnung des ermittelten Zustandes zum gegebenenfalls vorhandenen Fehler ermöglichen oder die benötigte Speicher- und Rechenkapazität sehr groß ist.
Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Bestimmung eines Zustandes eines Fahrerwarnsystems zur Vermeidung unzulässiger Abgasemissionen eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor zur Verfügung zu stellen, mit dem eine Rückverfolgbarkeit des den entsprechenden Zustand erzeugenden Fehlers auf möglichst einfache und geringe Rechen- und Speicherkapazität benötigende Weise
ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Bestimmung eines Zustandes eines Fahrerwarnsystems zur Vermeidung unzulässiger Abgasemissionen eines
Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Das Fahrzeug weist einen Verbrennungsmotor mit einer Abgasnachbehandlungsanlage und ein On-Board-Monitoring-System auf. Eine solche Abgasnachbehandlungsanlage besteht üblicherweise zumindest aus einem oder mehreren Katalysatoren, einem oder mehreren Partikelfiltern sowie einer oder mehreren Lambda-Sonden. Das On-Board-Monitoring-System weist zumindest einen oder mehrere Sensoren oder Überwachungseinheiten zur Messung der Stickoxidemissionen und der Ammoniakemissionen sowie Aggregate zur Bestimmung vorhandener Partikelemissionen am Auslass der Abgasnachbehandlungsanlage auf. Das On-Board-Monitoring-System sammelt die Daten der Sensoren und Aggregate zur Bestimmung der Partikelbelastung und weist Mittel zur Bestimmung der Messwertqualität und des Schadenszustandes der vorhandenen Aggregate des Abgasnachbehandlungssystems auf. Zusätzlich werden während der On-Board-Diagnose auch relevante Störungen des On-BoardMonitoring-Systems aufgezeichnet. Die Qualitäten der Signale und die Schadenszustände können beispielsweise mittels eines Vergleichs der Daten mit einem entsprechenden Modell der Abgasnachbehandlungsanlage und des Verbrennungsmotors bestimmt werden. Es sind jedoch auch andere Verfahren
bekannt, bei denen ein Messwertdrift beispielsweise anhand von Vergleichsdaten
bestimmt werden kann.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst eine Mehrzahl unabhängiger OnBoard-Monitoring-Datensätze mittels des On-Board Monitoring Systems gesammelt. Unter Monitoring-Datensätzen werden die zu jeder zu prüfenden Komponente des Verbrennungsmotors oder seiner Abgasnachbehandlungsanlage sowie zu den zu überwachenden Abgasemissionskomponenten aufgenommen Daten verstanden. Eine definierte Anzahl dieser gesammelten einzelnen On-Board-MonitoringDatensätze werden in einer Bewertungseinheit ausgewertet. Diese Auswertung kann entsprechend zu allen aufgenommenen Datensätzen oder zu einer beliebigen Auswahl dieser Datensätze durchgeführt werden. Die Auswertungen werden anschließend an einen Fahrerwarnsystemkoordinator übertragen, wo jede der vorliegenden Auswertungen zu den einzelnen On-Board-Monitoring-Datensätzen in eine eigene Bituntermaske umgewandelt wird, welche drei Binärstellen aufweist, von denen jeweils eine in Abhängigkeit der Auswertung den Wert 1 und die anderen beiden den Wert 0 annimmt. Eine solche Zuordnung kann beispielsweise durch einen Vergleich der bei der Auswertung ermittelten Werte mit definierten Grenzwerten erfolgen, die über- oder unterschritten werden. Die Werte aller vorhandenen Bituntermasken werden daraufhin in definierte Positionen von drei übergeordneten Bitmasken übertragen, die jeweils eine zu der Anzahl der untergeordneten Bitmasken korrespondierenden Anzahl an Binärstellen aufweisen, wobei jeder ersten Binärstelle jeder Bituntermaske jeweils eine definierte Binärstelle in der ersten übergeordneten Bitmaske zugeordnet wird, jeder zweiten Binärstelle jeder Bituntermaske jeweils die gleiche definierte Binärstelle in der zweiten übergeordneten Bitmaske zugeordnet wird und jeder dritten Binärstelle jeder Bituntermaske jeweils die gleiche definierte Binärstelle in der dritten übergeordneten Bitmaske zugeordnet wird. Dies bedeutet entsprechend, dass wenn beispielsweise zehn dreistellige Bituntermasken vorhanden sind, insgesamt drei übergeordnete Bitmasken mit jeweils zehn Stellen vorhanden sind, wobei beispielsweise eine erste Stelle jeder übergeordneten Bitmaske der ersten Bituntermaske zugeordnet ist, jede zweite Stelle jeder übergeordneten Bitmaske der zweiten Bituntermaske zugeordnet ist und jede n-te Stelle der übergeordneten Bitmaske jeweils der n-ten Bituntermaske
zugeordnet wird. Entsprechend ist der Wert an einer n-ten Binärstelle einer der drei
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übergeordneten Bitmasken immer 1, während die Werte der anderen übergeordneten Bitmasken an dieser n-ten Stelle eine 0 aufweist. Abschließend wird in Abhängigkeit der mit dem Wert 1 besetzten Binärstellen der drei übergeordneten Bitmasken ein Zustand des Fahrersystems zugeordnet und ausgegeben, beispielsweise durch eine entsprechende Anzeige in einem Fahrerhaus. Durch dieses Verfahren wird eine mögliche Rückverfolgbarkeit des ermittelten Zustandes sichergestellt. Durch die Bit-Zuweisungen lässt sich leicht nachvollziehen, welcher Parameter ein nicht schlüssiges oder fehlerhaftes System kennzeichnet. Entsprechend besteht die Möglichkeit durch Auslesen der Informationen, den Zustand an einen externen Rechner weiterzuleiten und das fehlerhafte Element zu identifizieren und festzustellen, welche Bedingung oder welcher Schwellenwert verletzt wurde. Des Weiteren wird auf komplexe Anweisungen verzichtet, da diese durch einfache Operationen auf Bitebene ersetzt werden, welche einen geringen Verarbeitungsaufwand erfordern. Hierdurch kann die benötigte Größe des Steuergerätespeichers durch die kompakte und speichereffiziente Speicherung, der
für die Speicherung der Fahrzyklusdaten verwendet wird, reduziert werden.
Vorzugsweise werden drei Zustände als Ausgangswerte des Fahrerwarnsystems unterschieden, wobei in einem ersten Zustand der Verbrennungsmotor mit seiner Abgasnachbehandlungsanlage als innerhalb der gesetzlichen Vorschriften arbeitend und das On-Board-Monitoring-System als korrekt arbeitend eingestuft werden, in einem zweiten Zustand der Verbrennungsmotor mit seiner Abgasnachbehandlungsanlage als in einem Grenzbereich arbeitend eingestuft wird und/oder die Ausgangswerte des On-Board-Monitoring-System als nicht schlüssig eingestuft werden, und in einem dritten Zustand der Verbrennungsmotor mit seiner Abgasnachbehandlungsanlage als außerhalb der gesetzlichen Grenzwerte eingestuft wird und/oder die Ausgangswerte des On-Board-Monitoring-System als fehlerbehaftet eingestuft werden. Ein solches dreistufiges System ist einfach
verständlich und nachvollziehbar.
In einer weiterführenden Ausführungsform des Verfahrens wird der erste Zustand des Fahrerwarnsystems der ersten übergeordneten Bitmaske zugeordnet, der zweite Zustand des Fahrerwarnsystems der zweiten übergeordneten Bitmaske zugeordnet
und der dritte Zustand des Fahrerwarnsystems der dritten übergeordneten Bitmaske
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zugeordnet. Auf diese Weise entsteht eine leichte und nachvollziehbare Zuordnung
der Zustände zu den einzelnen ermittelten On-Board-Monitoring Datensätzen.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn falls zumindest eine der Binärstellen der dritten übergeordneten Bitmaske den Wert 1 besitzt als Zustand der dritte Zustand des Fahrerwarnsystems ausgegeben wird. Diese Logik basiert auf der Priorität der Schweregrade, wodurch sichergestellt wird, dass der finale ermittelte Zustand beispielsweise bei Ausfall oder Fehler eines Sensors oder Überschreiten eines definierten Grenzwertes der Konzentration einer überprüften Abgaskomponente immer dem dritten Zustand zugeordnet wird und somit der Fahrer informiert wird,
dass eine Werkstatt aufzusuchen ist.
In einer hierzu weiterführenden Ausführung wird, wenn alle Binärstellen der dritten übergeordneten Bitmaske den Wert 0 besitzen und zumindest eine der Binärstellen der zweiten übergeordneten Bitmaske den Wert 1 besitzt als Zustand der zweite Zustand des Fahrerwarnsystems ausgegeben. Es erfolgt hierdurch eine Fortführung der Priorität der Schweregrade, so dass mögliche Fehler oder Unplausibilitäten
ebenfalls dem Fahrer immer als Gesamtergebnis angezeigt werden.
In einer wiederum weiterführenden Ausführung wird, wenn alle Binärstellen der zweiten übergeordneten Bitmaske und der dritten übergeordneten Bitmaske den Wert 0 besitzen als Zustand der erste Zustand des Fahrerwarnsystems ausgegeben. Der Fahrer wird entsprechend darüber informiert, dass ein vollständig korrekt
arbeitendes System vorliegt.
Vorzugsweise werden die Auswertungen zu den einzelnen On-Board-MonitoringDatensätzen in der Bewertungseinheit über einen Vergleich der Datensätze mit definierten Grenzwerten durchgeführt. Diese Grenzwerte können beispielsweise Überschreitungen von gesetzlichen Grenzwerten mit oder ohne weitere Faktoren, die Anzahl an unplausiblen Signalen, eine aufgedeckte Anzahl an Manipulationen, oder ein Überschreiten definierter Alterungen oder Schadenszuständen von Sensoren sein. Die Grenzwerte sind prinzipiell frei wählbar, werden jedoch üblicherweise in Abhängigkeit gesetzlicher Werte definiert, so dass eine einfache Auswertung der
gesammelten Datensätze durchgeführt werden kann.
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In einer besonders bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen als On-Board-Monitoring Datensätze, die in der Bewertungseinheit ausgewertet werden, eine oder mehrere der Datensätze zu ermittelten Abgasemissionen, zu relevanten Störungen des On-Board-Monitoring-Systems, zu Signalgenauigkeiten der Sensoren zur Messung der Abgasemissionen, zu Schadenszustände von Sensoren zur Messung der Abgasemissionen, und zu erkannten Manipulationen am On-Board-Diagnose-System. Somit können alle für die korrekte Messung und Sicherstellung eines Nichtüberschreitens geforderter Abgasemissionen relevanten Werte in das Verfahren zur Entscheidungsfindung des Zustandes berücksichtigt werden. Damit wird sichergestellt, dass Fahrzeuge, welche gesetzliche Vorlagen nicht erfüllen, identifiziert werden können. und somit überhöhte
Umweltbelastungen ausgeschlossen werden können.
In einer hierzu weiterführenden Ausführungsform werden mehrere Datensätze zu ermittelten Abgasemissionen ausgewertet, die zumindest die Messwerte oder virtuell berechneten Werte emittierten Ammoniaks, der emittierten Stickoxide und/oder der emittierten Partikel enthalten. Zu diesen Abgasemissionen existieren gesetzliche Höchstwerte, deren Einhaltung durch die Messung und Auswertung dieser über das On-Board-Monitoring-System gesammelten Datensätze sichergestellt wird.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn nicht nur die gemessenen Emissionen dieser Abgaskomponenten bestimmt werden, sondern auch mehrere Datensätze zur Signalgenauigkeit der Sensoren zur Ermittlung der Stickoxidkonzentration, und/oder der Ammoniakkonzentration und/oder der emittierten Partikel ausgewertet werden. Auf diese Weise können Fehler bei der Ermittlung der Schadstoffkonzentrationen berücksichtigt werden und eine Umweltbelastung durch Fehlmessungen
ausgeschlossen werden.
Durch die Nutzung eines solchen Verfahrens zur Bestimmung eines Zustandes eines Fahrerwarnsystems zur Vermeidung unzulässiger Abgasemissionen eines Fahrzeugs wird entsprechend eine vollständige Rückverfolgbarkeit aller Daten sichergestellt, die bei der Ermittlung des Zustandes des Fahrerwarnsystems mit einfließen. Dennoch wird die notwendige Speicherkapazität minimiert. Es können alle
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relevanten Datensätze in einfacher Weise berücksichtigt werden, durch die eine
Einhaltung gesetzlicher Emissionsgrenzwerte sichergestellt wird.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung eines Zustandes eines Fahrerwarnsystems zur Vermeidung unzulässiger Abgasemissionen eines Fahrzeugs ist wird im Folgenden anhand der Figuren
beschrieben.
Die Figur 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Abgasnachbehandlungssystem, anhand dessen das Verfahren beschrieben
wird.
Die Figur 2 zeigt schematisch die Übertragung und Verarbeitung der Datensätze
durch das erfindungsgemäße Verfahren.
In Figur 1 ist schematisch ein Fahrzeug 10 dargestellt, welches über einen DieselVerbrennungsmotor 12 angetrieben wird. Der Verbrennungsmotor 12 ist mit einem Abgasstrang 14 mit einer Abgasnachbehandlungsanlage 15 ausgestattet, die verschiedene Abgasnachbehandlungseinrichtungen aufweist. So wird in Verbrennungsmotoren 12 gemäß EURO 7-Norm möglichst nah am Verbrennungsmotor 12 ein eng gekoppelter erster kleinerer SCR-Katalysator 18 zur selektiven katalytischen Reduktion angeordnet. Hier wird durch Hydrolyse und Thermolyse eingespritzter Harnstoff und das im Abgas vorhandene Wasser in Ammoniak und Kohlendioxid umgewandelt und im Folgenden die vorhandenen Stickoxide durch das Ammoniak in Stickstoff und Wasser umgewandelt. Unmittelbar hinter dem SCR-Katalysator 18 ist ein erster Ammoniakschlupfkatalysator 20 angeordnet, in dem überschüssiges Ammoniak zu Stickstoff und Wasser umgewandelt wird, um zu vermeiden, dass nicht umgewandeltes Ammoniak aus der
Hydrolyse und der Thermolyse in die Umgebung abgeschieden wird.
Das Abgas strömt im Folgenden zu einem ersten Dieseloxidationskatalysator 22, der in bekannter Weise vorhandene Kohlenwasserstoffe und das Kohlenmonoxid minimiert und in dem gleichzeitig Stickstoffmonoxid zu Stickstoffdioxid oxidiert wird.
Zusätzlich wird er als katalytischer Brenner eingesetzt, indem Diesel vor den
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Dieseloxidationskatalysator 22 eingespritzt wird, um eine Nachverbrennung zu erzeugen, welche beispielswiese zur Regeneration eines folgenden Dieselpartikelfilters 24 genutzt wird. Hieran schließt sich ein zweiter, größerer SCRKatalysator 26 sowie ein zweiter Ammoniakschlupfkatalysator 28 an, stromaufwärts derer Harnstoff eingespritzt wird. Das so aufbereitete Abgas kann die
Abgasnachbehandlungsanlage 15 im Folgenden in die Umgebung verlassen.
Stromaufwärts des ersten SCR-Katalysators 18 ist ein erster kombinierter Stickoxidund Ammoniaksensor 30 angeordnet. Ein zweiter kombinierter Stickoxid- und Ammoniaksensor 32 befindet sich zwischen dem ersten Ammoniakschlupfkatalysator 20 und dem Dieseloxidationskatalysator 22. Stromabwärts des zweiten Ammoniakschlupfkatalysators 28 ist ein dritter Sensor 34 zur kombinierten Stickoxidund Ammoniakmessung angeordnet, über den die in die Umgebung aus dem Abgasstrang 14 abgeführte Menge an Stickoxiden und gleichzeitig die abgeführte Menge an Ammoniak hinter der Abgasnachbehandlungsanlage 15 gemessen werden kann. Des Weiteren weist das Fahrzeug 10 einen Sensor 35 zur Partikelmessung, über den Emissionen am Auslass gemessen werden und gegebenenfalls ein mathematisches Abgasmodell 36 auf, über welches aus den Werten weiterer Sensoren, wie den Lambda-Sonden oder Differenzdrucksensoren durch Modellierung der Verbrennungsprozesse und der folgenden chemischen Reaktionen in der Abgasnachbehandlungsanlage 15 eine ausgestoßene Partikelmenge sowie gegebenenfalls vorhandene Abgasemissionen und insbesondere die Konzentrationen des ausgestoßenen Ammoniaks und der
ausgestoßenen Stickoxide berechnet werden können.
Die kombinierten Stickoxid- und Ammoniaksensoren 30, 32 und die Sensoren 34, 35 zur Stickoxid- Ammoniak- und Partikelmessung sowie das Abgasmodell 36 sind Teil eines On-Board-Monitoring-Systems 38. Dieses enthält zusätzlich Mittel zur Diagnose der verwendeten Sensoren 34, 35 am Auslass des Abgasstrangs 14. Über das On-Board-Monitoring-System 38 werden auch Signalgenauigkeiten der Sensoren 34, 35 zur Messung der Abgasemissionen und gegebenenfalls weiterer Sensoren sowie deren Schadenszustände ermittelt. Hierbei werden Alterungen aufgrund vorliegender Belastungen, eine Altersdrift der Sensoren sowie
gegebenenfalls vorhandene Nichtplausibilitäten der Messwerte berücksichtigt. Dies
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kann beispielsweise durch einen Vergleich mit Werten des Abgasmodells 36 aber auch durch zusätzliche Messungen und Abgleich mit den Werten anderer Sensoren erfolgen. Auch erfolgt eine Überwachung des On-Board-Monitoring-Systems 38 durch eine On-Board-Diagnose, durch welche relevante Störungen des On-Board-
Monitoring-Systems 38 ermittelt werden.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden nun verschiedene unabhängige Datensätze 44, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52 des On-Board-Monitoring-Systems 38 zur Weiterverarbeitung in regelmäßigen zeitlichen Abständen oder kontinuierlich gesammelt und an eine Bewertungseinheit 42 übertragen. Die gesammelten Daten enthalten im vorliegenden Ausführungsbeispiel Datensätze 44 einer Validitätsprüfung der gesammelten Daten pro Fahrzyklus durch die On-Board-Diagnose, in der überprüft wird, ob ausreichend valide Datensätze für eine Bewertung vorliegen, Datensätze 45, 46, 47 zur Messung der Abgasemissionen, Datensätze 48 zu relevanten Störungen des On-Board-Monitoring-Systems 38, Datensätze 49, 50 zu Signalgenauigkeiten der Sensoren 34, 35 zur Stickoxid- und Ammoniak sowie zur Partikelmessung sowie gegebenenfalls weiterer überwachter Sensoren, Datensätze 51 zu Schadenszuständen der Sensoren 34, 35 sowie gegebenenfalls zu weiteren in der Abgasnachbehandlungsanlage 15 vorhandenen Sensoren, und Datensätze 52 zu erkannten Manipulationen am On-Board-Monitoring-System 38. Die Datensätze 45, 46, 47 zur Messung der Abgasemissionen enthalten zumindest Datensätze 45 der Stickoxidmesswerte des Sensors 34 und die Datensätze 46 der Ammoniakmesswerte des Sensors 34 und Datensätze 47 mit den Messwerten des Sensors 35 oder alternativ oder zusätzlich die im Abgasmodell 36 berechneten virtuellen Werte des emittierten Ammoniaks, der emittierten Stickoxide und der
emittierten Partikel.
Diese Datensätze 44-52 werden in der Bewertungseinheit 42 durch einen Vergleich der Datensätze 44-52 mit definierten Grenzwerten durchgeführt. Beispielhaft sei eine mögliche Auswertung bezüglich des Datensatzes 45 der Stickoxidemissionen beschrieben, welche gemäß der EU 7 Norm für bestimmte Fahrzeuge beispielsweise 60 mg/km betragen darf. Ein entsprechender oberer Grenzwert des On-BoardMonitoring-Systems 38 kann das 1,5-fache und damit 90 mg/km betragen.
Ammoniak-Emissionen sind gemäß EU7 für bestimmte Fahrzeuge beispielsweise bis
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20 mg/km erlaubt. Auch hier kann für das On-Board-Monitoring-System 38 das 1,5fache und damit 30 mg/km als oberer Grenzwert festgelegt werden. Weitere untere Grenzwerte können beispielsweise jeweils dem gesetzlichen Grenzwert entsprechen. Für die ermittelten Signalgenauigkeiten und Standardabweichungen können
entsprechende Werte in Abhängigkeit gesetzlicher Grenzwerte festgelegt werden.
In der Bewertungseinheit 42 wird somit für alle Datensätze 44-52 ein Überschreiten oder Unterschreiten der definierten Grenzwerte festgestellt. Diese Bewertungen werden im Folgenden an einen Fahrerwarnsystemkoordinator 54 übertragen. In diesem werden die Auswertungen zu jeden einzelnen On-Board-MonitoringDatensätzen 44-52 in eine eigene Bituntermaske 56-64 übertragen und umgeformt. Dies bedeutet, dass die Auswertung des OnBoard-Monitoring Datensatzes 44 zur Validitätsprüfung der gesammelten Daten pro Fahrzyklus durch die On-BoardDiagnose der Bituntermaske 56 zugeordnet ist, die Auswertung des Datensatzes 45, der die Stickoxidemissionen betrifft, der Bituntermaske 57 zugeordnet wird, die Auswertung des Datensatzes 46, der die Ammoniakemissionen betrifft, der Bituntermaske 58 zugeordnet wird, die Auswertung des Datensatzes 47, der die Partikelemissionen betrifft, der Bituntermaske 59 zugeordnet wird, die Auswertung des Datensatzes 48 zu relevanten Störungen des On-Board-Monitoring-Systems 38, der Bituntermaske 60 zugeordnet wird, die Auswertung des Datensatzes 49 zu den Signalgenauigkeiten des Sensors 34 betrifft, der Bituntermaske 61 zugeordnet wird, die Auswertung des Datensatzes 50 zu den Signalungenauigkeiten des Partikelsensors 35, der Bituntermaske 62 zugeordnet wird, die Auswertung des Datensatzes 51 zu Schadenszuständen des Sensors 34 und des Sensors 35, der Bituntermaske 63 zugeordnet wird, und die Auswertung des Datensatzes 52 zu erkannten Manipulationen am On-Board-Monitoring-System 38 der Bituntermaske 64 zugeordnet wird. Diese Umformung erfolgt in Abhängigkeit des Überschreitens oder Unterschreitens der festgelegten Grenzwerte. Die Zuordnung erfolgt dann in der Weise, dass, falls der obere Grenzwert überschritten wird, der dritten Binärstelle der jeweiligen Bituntermaske 56-64 der Wert 1 zugeordnet wird, während den anderen beiden Binärstellen der Wert 0 zugeordnet wird. Bei Unterschreiten des oberen Grenzwertes aber Überschreiten des unteren Grenzwerts wird der zweiten Binärstelle der Wert 1 zugeordnet, während den anderen beiden Binärstellen der
Wert 0 zugewiesen wird und bei Unterschreiten beider Grenzwerte wird der ersten
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Binärstelle der Wert 1 zugeordnet, während der ersten und zweiten Binärstelle der Bituntermaske 56-64 der Wert 0 zugeordnet wird. Bei den Signalgenauigkeiten werden ebenfalls für den Sensor 35 zur Partikelmessung und den Sensor 34 zur kombinierten Ammoniak- und Stickoxidmessung separate Werte zugeordnet, die durch den Vergleich stark gealterte Systeme, denen an der dritten Binärstelle der Wert 1 zugeordnet wird, teilweise gealterte Systeme, denen an der zweiten Binärstelle der Wert 1 zugeordnet wird, und neuwertige Systeme, denen an der ersten Binärstelle der Wert 1 zugeordnet wird, unterschieden. Die Zuordnung beim Auftreten relevanter Störungen entsprechend des Datensatzes 48 kann
beispielsweise aufgrund einer gemessenen Anzahl detektierter Störungen erfolgen.
Somit liegt zu jedem genannten Datensatz 44-52 im Fahrerwarnsystemkoordinator 54 eine dreistellige Bituntermaske 56-64 vor, wobei in jeder Bituntermaske 56-64 eine der Binärstellen mit einer 1 gefüllt ist, während die anderen beiden Binärstellen
jeder Bituntermaske 56-64 den Wert 0 aufweisen.
Im Folgenden werden diese Werte der Bituntermasken 56-64 in definierte Binärstellen von drei übergeordneten Bitmasken 66, 67, 68 übertragen. Diese weisen im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils neun Binärstellen auf, was der Anzahl der Bituntermasken 56-64 entspricht. Somit entspricht die Anzahl aller Binärstellen der Bituntermasken 56-64 der Anzahl der Binärstellen aller übergeordneten Bitmasken 66, 67, 68. Die Werte der Binärstellen der Bituntermasken 56-64 werden nun im Folgenden im Fahrerwarnsystemkoordinator 54 definierten Positionen der drei übergeordneten Bitmasken 66, 67, 68 zugeordnet. Dies erfolgt, indem die jeweils erste Binärstelle jeder Bituntermaske 56-64 der ersten übergeordneten Bitmaske 66 zugeordnet wird, die jeweils zweite Binärstelle jeder Bituntermaske 56-64 der zweiten übergeordneten Bitmaske 67 zugeordnet wird und die jeweils dritte Binärstelle jeder Bituntermaske 56-64 der dritten übergeordneten Bitmaske 68 zugeordnet wird. Des Weiteren wird dabei jeder Bituntermaske 56-64 eine feste Binärstelle in den übergeordneten Bitmasken 66, 67, 68 zugeordnet. So werden beispielsweise die Werte des Binärcodes der Bituntermaske 57 immer an die zweite Stelle der
übergeordneten Bitmasken 66, 67, 68 übertragen.
11
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde in der Bewertungseinheit 42 ein Überschreiten des unteren Grenzwertes und Unterschreiten des oberen Grenzwertes zu den vorhandenen Stickoxidemissionen aus dem Datensatz 45 ermittelt. Entsprechend lautet der Binärcode der Bituntermaske 57 „010“. Des Weiteren wurde ein Überschreiten des oberen Grenzwertes bezüglich der vorhandenen Schadenszustände der Sensoren aus dem Datensatz 51 ermittelt, so dass der Binärcode der Bituntermaske 63 „100“ lautet. Die Auswertung der anderen Datensätze 44, 46, 47, 48, 49, 50, 52 ergab keine Überschreitungen der Grenzwerte, so dass die Binärcodes aller anderen Bituntermasken 56, 58, 59, 60, 61, 62, 64 „001“
lautet.
Daraus ergibt sich für die dritte übergeordnete Bitmaske 68 bei Übertragung der jeweils ersten Binärstelle an die entsprechende Position der Bitmaske 68 der Binärcode „00000010“. Für die zweite übergeordnete Bitmaske 67 ergibt sich der Binärcode „01000000“, für die erste übergeordnete Bitmaske 66 der Binärcode „101111101“. Zusammenfassend wird somit jeder ersten Binärstelle jeder Bituntermaske 56-64 jeweils eine definierte Binärstelle in der ersten übergeordneten Bitmaske 66 zugeordnet, jeder zweiten Binärstelle jeder Bituntermaske 56-64 jeweils die gleiche definierte Binärstelle in der zweiten übergeordneten Bitmaske 67 zugeordnet und jeder dritten Binärstelle jeder Bituntermaske 56-64 jeweils die
gleiche definierte Binärstelle in der dritten übergeordneten Bitmaske 68 zugeordnet.
In Abhängigkeit dieser drei übergeordneten Bitmasken wird im Folgenden ein Zustand des Fahrerwarnsystems nach der Priorität der Schweregrade zugeordnet. Dies bedeutet, dass wenn alle Binärstelle der übergeordneten ersten Bitmaske 66 den Wert 1 aufweisen, ein erster Zustand detektiert und ausgegeben wird, der bedeutet, dass der Verbrennungsmotor 12 mit seiner Abgasnachbehandlungsanlage 15 innerhalb der gesetzlichen Vorschriften arbeitet, wenn zumindest eine der Binärstellen der übergeordneten zweiten Bitmaske 67 den Wert 1 aufweist und alle Binärstellen der übergeordneten dritten Bitmaske 68 den Wert 0 aufweisen, ein zweiter Zustand detektiert und ausgegeben wird, der bedeutet, dass der Verbrennungsmotor 12 mit seiner Abgasnachbehandlungsanlage 15 als in einem Grenzbereich arbeitend eingestuft wird und/oder die Ausgangswerte des On-Board-
Monitoring-System 38 als nicht schlüssig eingestuft werden, und wenn zumindest ein
12
Wert der dritten Bitmaske 68 den Wert 1 aufweist ein dritter Zustand des Verbrennungsmotors 12 mit seiner Abgasnachbehandlungsanlage 15 detektiert und ausgegeben wird, der bedeutet, dass der Verbrennungsmotor und seine Abgasnachbehandlungsanlage außerhalb der gesetzlichen Grenzwerte arbeitend eingestuft werden und/oder die Ausgangswerte des On-Board-Monitoring-System 38
als fehlerbehaftet eingestuft werden.
Dies bedeutet im vorliegenden Ausführungsbeispiel, dass der dritte Zustand ausgeben würde und das Fahrzeug 10 entsprechend in eine Werkstatt gefahren
werden muss.
In der Werkstatt ist es nun jedoch auf einfache Weise möglich, zu identifizieren, welcher Fehler den dritten Zustand verursacht hat. Hier ist eine eindeutige Zuordnung von der übergeordneten Bitmaske 68 zu der untergeordneten Bitmaske 63 und dem Datensatz 51 möglich. Es kann somit einfach identifiziert werden, dass der dritte Zustand aufgrund eines Schadenszustands des Sensors 34 oder des Sensors 35 ausgegeben wurde. Auf diese Weise besteht somit für alle detektierten Fehler immer eine eindeutige Rückverfolgbarkeit, welche aufgrund der einfachen binären Darstellung extrem wenig Speicherkapazität benötigt.
Es sollte deutlich sein, dass die beschriebene Ausführung ein vereinfachtes Beispiel darstellt. Es kann sowohl eine deutlich höhere Anzahl an Eingängen und überwachten Sensoren verwendet werden als auch weitere Abgasemissionswerte berücksichtigt werden, wodurch in gleicher Weise auch die Anzahl der Bituntermasken und der Binärstellen der drei übergeordneten Bitmasken zunimmt. Natürlich ist das gleiche Verfahren für jede Art von Verbrennungsmotor und
Abgasnachbehandlungsanlage anwendbar.
13
Claims (10)
1. Verfahren zur Bestimmung eines Zustandes eines Fahrerwarnsystems zur Vermeidung unzulässiger Abgasemissionen eines Fahrzeugs (10), welches einen Verbrennungsmotor (12) mit einer Abgasnachbehandlungsanlage (15) und ein On-Board-Monitoring-System (38) aufweist, mit den folgenden Schritten:
- Sammeln einer Mehrzahl unabhängiger On-Board-Monitoring-Datensätze (44-52) mittels des On-Board Monitoring Systems (38),
- Auswerten einer definierten Anzahl der einzelnen On-Board-MonitoringDatensätze (44-52) in einer Bewertungseinheit (42),
- Übertragen der Auswertungen an einen Fahrerwarnsystemkoordinator (54),
- Umformen jeder Auswertung zu den einzelnen On-Board-MonitoringDatensätzen (44-52) im Fahrerwarnsystemkoordinator (54) in eine eigene Bituntermaske (56-64), welche drei Binärstellen aufweist, von denen jeweils eine in Abhängigkeit der Auswertung den Wert 1 und die anderen beiden den Wert 0 annimmt,
- Übertragen der Werte der Bituntermasken (56-64) in definierte Positionen von drei übergeordneten Bitmasken (66, 67, 68) , die jeweils eine zu der Anzahl der untergeordneten Bitmasken (56-64) korrespondierenden Anzahl an Binärstellen aufweisen, wobei jeder ersten Binärstelle jeder Bituntermaske (56-64) jeweils eine definierte Binärstelle in der ersten übergeordneten Bitmaske (66) zugeordnet wird, jeder zweiten Binärstelle jeder Bituntermaske (56-64) jeweils die gleiche definierte Binärstelle in der zweiten übergeordneten Bitmaske (67) zugeordnet wird und jeder dritten Binärstelle jeder Bituntermaske (56-64) jeweils die gleiche definierte Binärstelle in der dritten übergeordneten Bitmaske (68) zugeordnet wird,
- Zuordnen und Ausgeben eines Zustandes des Fahrerwarnsystems in Abhängigkeit der mit dem Wert 1 besetzten Binärstellen der drei übergeordneten Bitmasken (66, 67, 68).
2. Verfahren zur Bestimmung eines Zustandes eines Fahrerwarnsystems zur Vermeidung unzulässiger Abgasemissionen eines Fahrzeugs (10) nach Anspruch 1,
14
dadurch gekennzeichnet, dass
drei Zustände als Ausgangswerte des Fahrerwarnsystems unterschieden werden, wobei in einem ersten Zustand der Verbrennungsmotor (12) mit seiner Abgasnachbehandlungsanlage (15) als innerhalb der gesetzlichen Vorschriften arbeitend und das On-Board-Monitoring-System (38) als korrekt arbeitend eingestuft werden, in einem zweiten Zustand der Verbrennungsmotor (12) mit seiner Abgasnachbehandlungsanlage (15) als in einem Grenzbereich arbeitend eingestuft wird und/oder die Ausgangswerte des On-Board-Monitoring-System (38) als nicht schlüssig eingestuft werden, in einem dritten Zustand der Verbrennungsmotor (12) mit seiner Abgasnachbehandlungsanlage (15) als außerhalb der gesetzlichen Grenzwerte eingestuft wird und/oder die Ausgangswerte des On-Board-Monitoring-System (38) als fehlerbehaftet
eingestuft werden.
3. Verfahren zur Bestimmung eines Zustandes eines Fahrerwarnsystems zur Vermeidung unzulässiger Abgasemissionen eines Fahrzeugs (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zustand des Fahrerwarnsystems der ersten übergeordneten Bitmaske (66) zugeordnet wird, der zweite Zustand des Fahrerwarnsystems der zweiten übergeordneten Bitmaske (67) zugeordnet wird und der dritte Zustand des
Fahrerwarnsystems der dritten übergeordneten Bitmaske (68) zugeordnet wird.
4. Verfahren zur Bestimmung eines Zustandes eines Fahrerwarnsystems zur Vermeidung unzulässiger Abgasemissionen eines Fahrzeugs (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenn zumindest eine der Binärstellen der dritten übergeordneten Bitmaske (68) den Wert 1 besitzt als Zustand der dritte Zustand des Fahrerwarnsystems
ausgegeben wird.
5. Verfahren zur Bestimmung eines Zustandes eines Fahrerwarnsystems zur Vermeidung unzulässiger Abgasemissionen eines Fahrzeugs (10) nach
Anspruch 3, 15
dadurch gekennzeichnet, dass
wenn alle Binärstellen der dritten übergeordneten Bitmaske (68) den Wert 0 besitzen und zumindest eine der Binärstellen der zweiten übergeordneten Bitmaske (67) den Wert 1 besitzt als Zustand der zweite Zustand des
Fahrerwarnsystems ausgegeben wird.
6. Verfahren zur Bestimmung eines Zustandes eines Fahrerwarnsystems zur Vermeidung unzulässiger Abgasemissionen eines Fahrzeugs (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenn alle Binärstellen der zweiten übergeordneten Bitmaske (67) und der dritten übergeordneten Bitmaske (68) den Wert 0 besitzen als Zustand der erste
Zustand des Fahrerwarnsystems ausgegeben wird.
7. Verfahren zur Bestimmung eines Zustandes eines Fahrerwarnsystems zur Vermeidung unzulässiger Abgasemissionen eines Fahrzeugs (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungen zu den einzelnen On-Board-Monitoring-Datensätzen (44-52) in der Bewertungseinheit (42) über einen Vergleich der Datensätze (44-52) mit
definierten Grenzwerten durchgeführt werden.
8. Verfahren zur Bestimmung eines Zustandes eines Fahrerwarnsystems zur Vermeidung unzulässiger Abgasemissionen eines Fahrzeugs (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als On-Board-Monitoring Datensätze (45-52), die in der Bewertungseinheit (42) ausgewertet werden, eine oder mehrere der Datensätze (45, 46, 47) zu ermittelten Abgasemissionen, Datensätze (48) zu relevanten Störungen des On-Board-Monitoring-Systems (38), Datensätze (49, 50) zu Signalgenauigkeiten von Sensoren (34, 35) zur Messung der Abgasemissionen, Datensätze (51) zu Schadenszuständen der Sensoren (34, 35) zur Messung der Abgasemissionen, und Datensätze (52) zu erkannten Manipulationen am
On-Board-Diagnose-System (38) dienen. 16
9. Verfahren zur Bestimmung eines Zustandes eines Fahrerwarnsystems zur Vermeidung unzulässiger Abgasemissionen eines Fahrzeugs (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Datensätze (45, 46, 47) zu ermittelten Abgasemissionen ausgewertet werden, die zumindest die Messwerte oder virtuell berechneten Werte emittierten Ammoniaks, der emittierten Stickoxide und/oder der emittierten
Partikel enthalten.
10. Verfahren zur Bestimmung eines Zustandes eines Fahrerwarnsystem zur Vermeidung unzulässiger Abgasemissionen eines Fahrzeugs (10) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Datensätze zur Signalgenauigkeit (49, 50) der Sensoren (34, 35) zur Ermittlung der Stickoxidkonzentration, und/oder der Ammoniakkonzentration
und/oder der emittierten Partikel ausgewertet werden.
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Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA50398/2024A AT528264A1 (de) | 2024-05-14 | 2024-05-14 | Verfahren zur Bestimmung eines Zustandes eines Fahrerwarnsystems zur Vermeidung unzulässiger Abgasemissionen eines Fahrzeugs |
| CN202510576816.7A CN120963561A (zh) | 2024-05-14 | 2025-05-06 | 用于确定驾驶员警告系统的状态的方法 |
| DE102025118232.9A DE102025118232A1 (de) | 2024-05-14 | 2025-05-13 | Verfahren zur Bestimmung eines Zustandes eines Fahrerwarnsystems zur Vermeidung unzulässiger Abgasemissionen eines Fahrzeugs |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA50398/2024A AT528264A1 (de) | 2024-05-14 | 2024-05-14 | Verfahren zur Bestimmung eines Zustandes eines Fahrerwarnsystems zur Vermeidung unzulässiger Abgasemissionen eines Fahrzeugs |
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|---|---|
| AT528264A1 true AT528264A1 (de) | 2025-11-15 |
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ID=97523164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ATA50398/2024A AT528264A1 (de) | 2024-05-14 | 2024-05-14 | Verfahren zur Bestimmung eines Zustandes eines Fahrerwarnsystems zur Vermeidung unzulässiger Abgasemissionen eines Fahrzeugs |
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|---|---|
| CN (1) | CN120963561A (de) |
| AT (1) | AT528264A1 (de) |
| DE (1) | DE102025118232A1 (de) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003022330A (ja) * | 2001-07-05 | 2003-01-24 | Hitachi Ltd | 車両の故障診断システムおよび車両故障の情報管理装置 |
| US20070234708A1 (en) * | 2006-04-06 | 2007-10-11 | James Peyton Jones | Method of on-board diagnostic catalyst monitoring |
| DE102019120761A1 (de) * | 2018-08-02 | 2020-02-06 | Ford Global Technologies, Llc | Systeme und verfahren für bordeigene überwachung eines passiven nox-adsorptionskatalysators |
| DE102019008535A1 (de) * | 2019-12-09 | 2021-06-10 | Daimler Ag | Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens |
-
2024
- 2024-05-14 AT ATA50398/2024A patent/AT528264A1/de unknown
-
2025
- 2025-05-06 CN CN202510576816.7A patent/CN120963561A/zh active Pending
- 2025-05-13 DE DE102025118232.9A patent/DE102025118232A1/de active Pending
Patent Citations (4)
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN120963561A (zh) | 2025-11-18 |
| DE102025118232A1 (de) | 2025-11-20 |
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