CN105370353B - 用于在负荷变化的过程中减少内燃机的废气后处理系统中的氮氧化物排放和氨排放的方法和装置 - Google Patents

用于在负荷变化的过程中减少内燃机的废气后处理系统中的氮氧化物排放和氨排放的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于降低内燃机的废气中的氮氧化物排放的方法和装置，其中在用内燃机运行的车辆中在导航系统和/或至少一个驾驶员辅助系统中提供关于行车线路的数据。根据本发明规定，即使在内燃机的瞬态的运行条件下也由有待预料的行车线路的数据来预先确定内燃机负荷分布并且由此预先确定内燃机的氮氧化物排放、催化器的氮氧化物转化和/或为了进行氮氧化物还原所配量的还原剂溶液的需求，并且这些数据在计量所述还原剂溶液时被修正式地加以考虑，或者影响所述NOx储存催化器的加载阶段及再生阶段的时刻及持续时间。

Description

用于在负荷变化的过程中减少内燃机的废气后处理系统中的 氮氧化物排放和氨排放的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于减少内燃机的废气中的氮氧化物排放的方法，所述内燃机在其排气道中具有催化器，并且其中为了进行氮氧化物还原而沿着废气的流动方向在构造为SCR催化器的催化器之前借助于计量单元将解离氨的还原剂溶液配量给废气流，或者在用稀薄地调节的废气进行的加载阶段中将氮氧化物储存到构造为NOx储存催化器的催化器中，并且在紧随此后的、用浓厚地调节的废气进行的再生阶段（Regenerationsphase）中排出所述氮氧化物，并且将所述氮氧化物转化为氮和水，其中在用所述内燃机来运行的车辆中在导航系统和/或至少一个驾驶员辅助系统中提供关于行车线路的数据。
此外，本发明涉及一种用于实施根据本发明所述方法的装置、尤其是控制单元。
背景技术
通过氧化催化器比较容易地将HC排放及CO排放从比如柴油机的废气中消除，而在存在氧气的情况下氮氧化物的除去则变得比较麻烦。原则上，可以用NOx储存催化器或者SCR催化器（Selective Catalytic Reduction）来脱氮。由于在内部形成混合气使得在柴油机中产生比在汽油机中多得多的碳烟排放物。对于轿车来说，当前的趋势是，借助于颗粒过滤器在马达之后将这些碳烟排放物从所述废气中除去并且使马达内部的措施首先集中于减少NOx及降低噪声。对于营运车辆来说，通常优选在马达之后用SCR系统来降低NOx排放。
对于NOx储存催化器（NSC：NOx Storage Catalyst）来说，分两个步骤来还原氮氧化物。在加载阶段中，连续地在稀薄的废气中将NOx储存到所述催化器的储存组件中。这种加载阶段在取决于工作点的情况下典型地持续30到300s。在再生阶段中周期性地以浓厚的废气将NOx从所述储存器中排空并且对其进行转化。储存器的再生典型地在2到10s的时间范围内进行。
氮氧化物的选择性催化还原（SCR）基于以下方面：所选择的还原剂在有氧气参与的情况下有选择性地使氮氧化物（NOx）还原。“有选择性地”在此意味着，还原剂的氧化优选（有选择性地）用氮氧化物的氧而不是用在所述废气中显著较富余地存在的分子的氧来进行。氨（NH3）在此已经验证为具有最高的可选择性的还原剂。就在车辆中的运行而言，必须储存因毒性而在安全技术上有危险的NH3量。但是，NH3可以由无毒的载体物质、比如尿素或者氨基甲酸铵（Ammoniumcarbamat）来产生。作为载体物质，尿素已经经受验证。尿素在水中具有十分好的可溶性，并且因此可以作为可容易地计量的尿素-水溶液（也作为AdBlue而熟知）来添加给所述废气。如果配量了比在用NOx还原时所转化的程度多的还原剂，那就可能出现不受欢迎的氨-滑移（Ammonika-Schlupf）。NH3为气态并且拥有十分低的气味界限（15ppm），从而会出现-可避免的-对于环境的损害。NH3的除去可以通过处于所述SCR催化器后面的附加的氧化催化器来实现。这种闭锁催化器（Sperrkatalysator）将可能出现的氨氧化为N2和H2O。除此以外，有必要认真地应用AdBlue计量。这样的、具有SCR催化器的废气净化系统尤其在DE 10139142 A1中得到了描述。从尿素-水溶液（HWL）中进行氨释放的情况同样在专业文献中得到足够的描述（参照WEISSWELLER in CIT（72）、第441-449页，2000年）。
为了在将NH3滑移即NH3穿过所述催化器系统的程度降低到最低限度的同时对NOx还原进行优化-需要在模型支持下计算最佳的计量数量。不过，尤其在出现所述内燃机的不可预见的负荷变化时，可能出现误计量，所述误计量会助长废气中的NOx峰值以及氨-滑移。
新的废气立法（RDE、WLTC）一方面放宽了经过认证的运行范围（负荷和转速），并且另一方面也放宽了用内燃机运行的车辆（瞬态控制）的动力（加速度和速度）。由此，暂时地用现今的控制方案及调节方案会首先在负荷变化（瞬态）中加剧地出现碳烟峰值及NOx峰值。特别地，所述NOx峰值可能突破所述催化器，因为要么在催化器中的停留时间太小要么没有贮存足够的尿素。关于内燃机的未处理排放的解决方案目前在于，通过当前的指示器（比如装载压力变化）来识别瞬时的状态，并且而后利用从中推导出来的额定值或者修正值从空气质量控制和废气再循环率控制的组合中并且也从对所述喷射系统的干预（减少后来的喷射开始，比如NOx未处理排放）中来降低碳烟峰值及NOx峰值并且继续保证可行驶性（加速特性）。
另一方面，不同的系统已经是现有技术或者依然处于开发之中，所述不同的系统能够实现预测或者从驾驶员辅助系统或者导航系统中产生附加的信息，所述附加的信息能够实现预测。
用于将这样的、尤其是用于调节或者控制内燃机中的燃烧过程或者用于运行废气后处理系统的数据考虑在内的方案，比如从DE 10 2008 025569 A1或者DE 10 2009000334 A1中得到公开。
DE 10 2008 025569 A1介绍了一种用于调节和/或控制具有内燃机的机动车的功能系统的方法，该方法具有以下步骤：编制内燃机的、在将来存在的运行状况的预测并且通过对预测的考虑来前瞻性地调节和/或控制所述功能系统的状态。所述功能系统是颗粒过滤器、NOx储存催化器、柴油-氧化催化器、用于对氧传感器进行适应处理的装置、用于进行油箱排气诊断的装置、空调、蓄热器或者类似装置。本发明尤其涉及一种用于主动地使在柴油机动车的排气设备中布置在内燃机的下游的、用于对在所述排气设备中得到导引的废气流进行过滤的颗粒过滤器再生的方法。为了更好地使所述颗粒过滤器再生，所述方法具有以下步骤：编制内燃机的、在将来存在的运行状况的预测并且通过对预测的考虑来前瞻性地调节和/或控制所述颗粒过滤器的装载状态。对于不同的系统来说，有利地产生可以用于编制所述预测的通讯数据。但是，作为替代方案，也可以涉及能够特意为编制所述预测而产生和/或调用的通讯数据。所述通讯数据可以是驾驶员辅助系统、GPS导航、基于互联网的系统、适应性速度调节设备（ACC）、与道路基础设施和/或其他交通参与者的近场通信（Car-to-Car Communication）、交通示意标志识别装置或者类似装置的数据。所述通讯数据可以有利地包含面向未来的信息，在所述面向未来的信息的基础上能够编制所述预测。
DE 10 2009 000334 A1介绍了一种用于运行机动车的内燃机的方法，所述机动车具有至少一个用于对内燃机的废气进行后处理的SCR催化器，用于保证对于所述SCR催化器的运行来说足够的还原剂的量，其中设置了具有液位传感器A的燃料箱以及具有液位传感器B的还原剂箱。在此，液位传感器B的信号或者液位传感器A及液位传感器B的信号由导航单元来检测和/或测评。所述方法用于保证对于所述SCR催化器的运行来说足够的还原剂的量。不过，对于为了对还原剂计量进行优化而预测性地识别在内燃机的运行中的瞬态的情况未得到描述。
发明内容
因此，本发明的任务是，能够实现对于瞬态的相应的预测性的识别并且在用于避免氮氧化物排放及氨排放的策略中将这种预测性的识别考虑在内。
此外，本发明的任务是，提供了一种相应的、用于实施所述方法的装置。
与所述方法相关的任务通过下述特征来解决：用于减少内燃机的废气中的氮氧化物排放的方法，所述内燃机在其排气道中具有催化器，并且其中为了进行氮氧化物还原沿着废气的流动方向在构造为SCR催化器的催化器之前借助于计量单元向废气流配量解离氨的还原剂溶液，或者在用稀薄地调节的废气进行的加载阶段中将氮氧化物储存到构造为NOx储存催化器的催化器中，并且在紧随此后的、用浓厚地调节的废气进行的再生阶段中将所述氮氧化物排出，并且将所述氮氧化物转化为氮和水，其中在用内燃机运行的车辆中在导航系统和/或至少一个驾驶员辅助系统中提供关于行车线路的数据，其特征在于，即使在所述内燃机的瞬态的运行条件下也由有待预料的行车线路的数据预先确定内燃机负荷分布并且因此确定所述内燃机的氮氧化物排放、所述催化器的氮氧化物转化和/或为了进行氮氧化物还原而配量的还原剂溶液的需求，并且这些数据在计量所述还原剂溶液时被修正式地加以考虑，或者影响所述NOx储存催化器的加载阶段及再生阶段的时刻及持续时间；一方面根据已知的和/或测量的车辆数据或马达数据并且另一方面由以电子水平线的形式保存在所述导航系统中的或能够调用的数据来确定所述内燃机的用于远程预测水平线的内燃机负荷分布；根据过去的行程来编制所述负荷分布，其中在固定的时间网格内以参照位置来保存在可预先确定的数目的经过的行程期间的驱动负荷并且由此编制驾驶员特有的及车辆特有的负荷分布；就近程预测水平线而言利用所述驾驶员辅助系统中的至少一个的近场传感器的数据，以便作为所述远程预测水平线的补充来预先确定短时间有待预料的负荷变化；由所述近程预测水平线的数据来确定所述NOx储存催化器的加载阶段及再生阶段的开始时刻及持续时间；为了预先确定负荷变化时的瞬态而对变速器换挡行为以及在此可能出现的牵引力中断一同加以考虑；从在计划的线路范围内具有详细的负荷变化的负荷曲线中前瞻性地和/或借助于对过去所驶过的路线的识别自适应地推断出氮氧化物-未处理排放，并且由此推断出具有在所述线路范围内出现的氮氧化物峰值的、详细的氮氧化物曲线，其中在考虑到在排气系中的混合气形成线路的范围内直至在所述催化器上喷射还原剂的调节过程数据的情况下，计算在所述行车线路范围内的喷射时刻和喷射量，并且在到达特定的行车线路点时触发喷射事件；借助于对被安装在所述催化器之前和/或之后的废气传感器的信号的测评来调整预测结果；就在混合动力的驱动方案中与电动机一起运行的内燃机而言，在所预测的数据与当前的数据有偏差时，相对于所述电动机的功率供给改变所述内燃机的功率供给或者作为发电机来运行所述电动机。
根据本发明，在此规定，即使在所述内燃机的瞬态运行条件下也由有待预料的行车线路的数据来预先确定内燃机负荷分布并且由此预先确定所述内燃机的氮氧化物排放、所述催化器的氮氧化物转换和/或为了进行氮氧化物还原所配量的还原剂溶液的需求，并且在计量所述还原剂溶液时这些数据被修正式地加以考虑，或者影响所述NOx储存催化器的加载阶段及再生阶段的时刻及持续时间。用所述方法尤其可以如开篇所提到的那样更好地满足新的销售立法的要求。尤其在瞬态的状态中，由此可以进一步减少氮氧化物排放。通过将关于前面的线路曲线及交通的数据考虑在内这种方式，可以更加精确地调整对还原剂溶液的配量或者就避免还原剂的过度计量而言或者就减少燃料消耗而言对加载阶段/再生阶段的时刻和持续时间进行优化。此外，可以在过度计量时明显地减小或者避免所述氨滑移。
特别有利的是，一方面根据已知的和/或测量的车辆数据或者马达数据并且另一方面由以电子水平线（EH）的形式保存在所述导航系统中的或能够调用的数据来确定所述内燃机的、用于远程预测水平线的内燃机负荷分布。由此，可以预先确定所述线路分布并且由此也预先确定所述内燃机的负荷分布，从而可以更加精确地且在正确的时刻更加精确地预先确定所需要的、有待计量的、用于氮氧化物还原的还原剂量或者可以更加精确地预先确定用于所述加载阶段/再生阶段的时刻。关于电子水平线，在这期间有着大量的引文。关于这方面的较新的开发方案尤其在本申请人的申请中得到了描述。
另一种有利的方法变型方案规定，根据过去的行程来编制所述负荷分布，其中在固定的时间网格内以参照位置（Ortsbezug）来保存在可预先确定的数目的经过的行程期间的驱动负荷并且由此编制驾驶员特有的及车辆特有的负荷分布。由此，作为来自于所述电子水平线（EH）的数据的补充，可以考虑经常经过的特定的路段以及从中产生的、用于氮氧化物还原策略的负荷分布。由此可以由所述电子水平线来预测保存的数据。
为了在前瞻性地配量还原剂时对由于实际上的交通情况和/或环境情况引起的当前的影响和/或也对驾驶员影响加以考虑，在另一种有利的方法变型方案中规定，对于近程预测水平线（Nah-Prädiktionshorizont）而言利用所述驾驶员辅助系统中的至少一个的近场传感器的数据，用于作为远程预测水平线（Fern-Prädiktionshorizont）的补充来预先确定短时间有待预料的负荷变化。
在此，也可以由近程预测水平线的数据来确定所述NOx储存催化器的加载阶段及再生阶段的开始时刻及持续时间。
此外，另一种有利的方法变型方案规定，为了预先确定负荷变化时的瞬态要将换挡行为以及在此可能出现的牵引力中断一同加以考虑。由此尤其可以在内燃机的运行组合特性曲线中预先确定通常陡峭的瞬态并且通过前面所提到的措施来更好地查询否则产生的、较大的氮氧化物峰值及碳烟峰值。
因此有利的是，从在计划的线路范围内具有详细的负荷变化的负荷曲线中前瞻性地和/或借助于对过去所驶过的路线的识别自适应地推断出氮氧化物-未处理排放，并且由此推断出具有在所述线路范围内出现的氮氧化物峰值的、详细的氮氧化物曲线，其中在考虑到在排气系中的混合气形成线路的范围内直至在所述催化器上喷射还原剂的调节过程数据（Regelstreckendaten）的情况下计算在所述行车线路范围内的喷射时刻和喷射量，并且在到达特定的行车线路点时触发喷射事件。所述预测由此能够实现及时的并且精确的储存和再生。也就是说，在使用SCR催化器时，在没有氨突破或NOx突破的情况下或氨突破或NOx突破明显减小的情况下实现精确计量的氨贮存和NOx转化，并且在使用NOx储存催化器的情况下在没有NOx突破或NOx突破明显减小的情况下实现前瞻性的NOx装载识别并且由此实现及时的、合适的并且燃料优化的再生。
如果借助于对被安装在催化器之前和/或之后的废气传感器、尤其是NOx传感器的信号的测评来对所述预测结果进行调整，则可以进一步改进预测情况。比如可以通过驾驶员影响、例如驾驶员的改变的加速行为和减速行为/制动行为在所述线路范围内影响预测的和实际上的NOx曲线的偏差，并且根据本发明学到所述偏差并且对其进行适应处理（比如用于NOx催化器-装载模型及转化模型的修正因数和/或修正-偏移）。
就在混合动力的驱动方案中与电动机一起运行的内燃机而言，一种有利的方法变型方案规定，在所预测的数据与当前的数据有偏差时，相对于所述电动机的功率供给来改变所述内燃机的功率供给或者作为发电机来运行所述电动机。因此，比如可以短时间地对所述催化器中的当前的还原剂贮存量与当前所需要的贮存量之间的偏差作出反应，用于避免NOx峰值。如果贮存了太多的还原剂，则相对于电运行可能会提高所述内燃机的负荷，以防止NH3突破。此外，在极端情况下，可以作为发电机来运行所述电动机。如果相对于此贮存了过少的还原剂，则可以相对于所述内燃机的功率输出来短时间地提高所述电动机的功率输出，用于避免NOx峰值。
与所述装置相关的任务通过以下方式得到解决：所述控制单元和/或所述上级的马达控制装置具有用于导航系统和/或用于至少一个驾驶员辅助系统的接口，通过所述接口能够读入有待预料的行车线路的数据，并且控制单元和/或上级的马达控制装置具有计算单元和组合特性曲线存储器，用所述计算单元和组合特性曲线存储器能够实施根据本发明的方法连同其变型方案。在此可以至少部分地在软件基础上规定所述方法的实施，其中所述控制单元可以构造为单独的单元或者构造为上级的马达控制装置的集成的组成部分。
附图说明
下面借助于在附图中示出的实施例来对本发明进行详细解释。在附图中：
图1示范性地示出了用于本发明的技术环境；
图2在第二方框图中示出了关于计量策略的基础模型；并且
图3在方框图中示出了关于使用存储模型的计量策略的一览图。
具体实施方式
图1示范性示出了一种技术环境，在该技术环境中可以使用根据本发明的方法。在此，所述图示局限于对于本发明的解释来说必要的组件。示范性地示出了构造为柴油机的内燃机1，该内燃机包括马达缸体10和排气道30，废气流20在所述排气道30中得到导引。所述排气道30具有废气净化设备，该废气净化设备在所示出的实例中作为以催化的方式被涂覆的组件以沿着废气的流动方向布置的方式首先具有柴油-氧化催化器40（DOC）以及柴油颗粒过滤器50（DPF）。紧随其后连接着SCR催化器80，在该SCR催化器80之前为了还原废气流中的氮氧化物而可以借助于计量单元110来加入还原剂。为了对废气中的氮氧化物浓度进行监控，沿着废气的流动方向在所述SCR催化器80的后面，将构造为氮氧化物传感器的废气传感器90放入到所述排气道30中。比如安培计的双室传感器用作氮氧化物-传感器。这样的传感器一般来说被校准到100%NO，并且而后相应地相对于NO2和NH3具有横向敏感性。必要时也可以在所述SCR催化器80之前设置另一构造为氮氧化物传感器的废气传感器70。所述废气传感器70和90与控制单元101相连接，在所述控制单元101中对所述信号进行测评。所述控制单元101为此具有相应的比较装置，并且可以如在图1中所示出的那样是上级的马达控制装置100的、集成的组成部分。所述控制单元101的功能可以在软件和/或硬件基础上在所述马达控制装置100中得到实现。此外示出了压力传感器60，该压力传感器可以构造为压差传感器，并且用于对柴油颗粒过滤器50（DPF）的碳烟装载情况进行监控。此外，可以在所述排气道30中设置温度传感器70。同样可以将这些传感器的信号输送给所述控制单元101。根据本发明，所述马达控制装置100和/或所述控制单元101具有用于车内的驾驶员辅助系统120和/或导航系统130的接口140。
在图2中，以方框图200示出了一种用于还原剂计量的基础模型，根据本发明该基础模型可以建立在对预测性的数据的处理的基础上，利用所述预测性的数据可以计算在所述行车线路的范围内的、预测的尿素额定量。在要么在试验台上所求得的要么通过“经验的”假设计算出的组合特性曲线（组合特性曲线单元A 217）中，将有待计量的还原剂的量保存为喷射量203及马达转速204的函数。根据马达温度201，在计算单元中或者借助于组合特性曲线（组合特性曲线单元D 220）来确定温度修正因数225，根据NOx生产所述温度修正因数考虑了马达的运行温度。根据本发明这些输入参量可以从负荷预测中推导出来，也就是从所预测的内燃机工作点（力矩和转速）中推导出来。而后，从中可以前瞻性地/预测性地推导出喷射量并且通过马达及排气系统的热模型推导出马达温度、废气温度等等。
根据运行小时数205，在另一个计算单元中或者借助于另一组合特性曲线（组合特性曲线单元E 221）来确定老化-修正因数226。这些修正因数225、226作为修正量来引入，其中这些修正量借助于乘法单元224与前面计算出的计量数量相结合。将在存放在另一组合特性曲线（组合特性曲线单元B 218）中的、稳定的催化器温度222与在催化器202之后的测量的废气温度之间的差用于在另一组合特性曲线（组合特性曲线单元C 219）中在两个稳定的工作点之间变换时求得用于还原剂计量的修正因数223，从而产生稳定的尿素量额定值227。通过这种修正可以将NH3滑移降低到最低限度。
尤其对于具有高的NH3储存容量的催化器来说，在此建议，对瞬态的过程以及实际所储存的NH3的量进行建模。因为SCR催化器80的NH3储存能力随着温度的上升而减小，所以在其他情况下在瞬态的运行中、尤其在废气温度上升时会出现不受欢迎的NH3滑移。为了避免这种效应，通过组合特性曲线和延迟元件来估计所述催化器温度以及所产生的NOx。在一种组合特性曲线中，作为温度和储存的NH3的函数保存了催化器效率。由催化器效率和现存的NOx构成的乘积相当于转化的还原剂的量。由添加的和转化的还原剂构成的差为在所述催化器中储存的、被连续地计算的氨的量作出了（积极的或者消极的）贡献。如果所储存的NH3量的数值超过根据温度规定的阈值，则降低所述计量数量，以便避免NH3滑移。如果所储存的NH3量低于所述阈值，则扩大所述计量数量，以便对NOx转化进行优化。
在图3中，以另一方框图200示出了关于具有储存框（Speicherblock）的计量策略的一览图。为了对NOx还原进行优化，用于还原氮氧化物的计量策略在将NH3滑移、即氨穿过所述催化器系统的程度降低到最低限度的同时规定在模型支持下计算最佳的计量数量。根据催化器温度和在所述催化器中储存的NH3的量来修正例如在马达试验台上所求得的量。特别地，马达温度201、在催化器202之后的废气温度、喷射量203以及马达转速204用作计算的输入量。在此，这些输入量也可以从负荷预测中推导出来。在稳定的模型206中，可以从这些参量中确定用于尿素量的稳定的额定值207。在功能单元“建模的催化器温度”208中，可以典范地确定催化器温度209，所述催化器温度用作催化器储存模型212的输入量。在用于建模的氮氧化物产生210的功能单元中，可以由所述喷射量203及所述马达转速204确定废气中的氮氧化物含量211，所述氮氧化物含量211用作催化器储存模型212的另一输入量。由此，可以利用所述催化器储存模型212借助于结合单元214来将动态的修正值213加到所述稳定的额定值207上或者从所述稳定的额定值207中扣除，从而从中产生用于所述尿素量215的、经过修正的额定值，将所述经过修正的额定值在输入侧作为配量的尿素量216反馈给所述催化器储存模型212。
为了能够在内燃机1的运行中实现预测性地识别瞬态并且在还原氮氧化物时对其加以考虑，根据本发明，设置了不同的措施：
·借助于导航系统和驾驶员辅助系统在远程范围和近程范围内预测在所述线路的范围内的速度曲线；
·借助于车辆数据、交通数据及环境数据（行车道坡度、温度等）以及换挡策略来对在所述线路范围内的内燃机负荷/工作点进行预测；
·对所述内燃机1在所述线路范围内的NOx未处理排放进行预测；
·对所述催化器在所述线路范围内的、可能的NOx转化进行预测；
·对尿素需求以及将尿素及时地准确计量地装载或者贮存到所述催化器中的情况进行预测并且作为可选方案或者替代方案
·在混合动力的传动系-拓扑结构中，借助于电动机/发电机的、电动机方式的或者发电机方式的运行来可选地减小或者提高内燃机的力矩，以避免NOx或者尿素或氨的突破。
优点在于：在实际的行驶运行中进一步减少在所述NOx催化器之后的NOx排放及尿素排放，或优点在于可以在关于现今的设计或者转化率方面缩小催化器。
本发明为远程-预测水平线（Prädiktionshorizont）规定，在相应的控制仪中根据已知的和/或测量的和/或假设的车辆参数及环境参数以及在电子水平线（EH）中所包含的数据来计算内燃机负荷分布。
“电子水平线（EH）”在现今尤其指车行道坡度和转弯弯曲度（Kurvenkrümmung）、法律上的限速、但也指附加属性比如交叉口、灯光信号设备、车道的数目、隧道等等。这些数据根据当前的车辆位置作为沿着前面的路段的固定的属性被确定。通过所谓的“HorizonProvider”（HP）来提供所述EH，所述“Horizon Provider”比如可以是导航系统的组成部分。驾驶员的将来的线路选择可以借助于所述“Horizon Provider”的、用于导航系统的跟踪的输入量来确定。在未跟踪的情况下，通常同样传输“最有可能的线路”（most probablepath, MPP），该“最有可能的线路”根据所基于的道路级别（Straßenklasse）或者根据在已经驶过的线路范围内的统计情况来确定。可选地，HP确定可选的、驾驶员也可能选择的线路。下面将术语“MPP”代表性地用于最有可能的线路和可能的可选线路。EH提供关于沿着MPP的速度限制、平均速度、坡度和转弯弯曲度的信息。可以根据这些信息来编制速度分布。本申请人已经拥有一种用于这方面的算法。
同样，作为动态的道路地图的改进方案，对于本申请人来说，一种用于移动电话的应用程序（App）处于开发之中。在此涉及借助于现存的车辆摄像头和将数据传输给应用程序的提供商这种方式来对例如调节车速的交通标志进行交通标志识别。应用程序使用者为此得到与调节速度的交通标志有关的、当前的道路地图（动态的道路地图），所述当前的道路地图能够在正确的数据的基础上实现一些功能、比如滑行助手（Ausrollassistenten）。这种处于开发之中的滑行助手根据沿着线路的、调节车速的交通标志以及地区高度分布、当前的车速以及车辆质量等等来向驾驶员提供建议，及时松开刹车，以便一直滑行到下次要提供的速度，由此避免制动策略并且由此节省燃料。用于动态地图的信息是：
·速度限制（具有速度限制的交通标志）；
·速度限制取消（速度限制的消除）；
·驶入位置（Ortseinfahrten）（实际上速度限制到50km/h）；
·驶出位置（Ortsausfahrten）（实际上消除速度限制）；
·转弯弯曲度（以及从中推导出来的、相关的转弯速度点）。
道路地图以电子的方式被保存在存储介质上，比如被保存在服务器或云计算（Cloud Computing）上。机动车的驾驶员以其移动的终端设备通过应用程序、比如导航至少暂时地与服务器或者云计算上的动态的地图相联系。
此外，具有预测性的地图数据的导航系统为人所知或处于开发之中。可以由导航系统在展望的意义上向车内的其他组件提供数据内容，所述数据内容取决于能够从地图提供商处获得的地图数据，并且可能与地图提供商有关地不仅在范围方面而且在质量方面彼此有差别。目前通常可以认为，与能量相关的信息比如高度分布/坡度分布、转弯和速度分布不能以表面覆盖（flächendeckend）的方式来获得。尤其是速度信息和高度/坡度信息在欧洲内部基本上局限于高等级的道路级别。根据地图提供商的路标，高度分布/坡度分布、转弯和速度信息的、表面覆盖的可用性为高等级的道路而计划。不过，比如用于住宅道路的坡度信息的可用性在可预见的时间内不可预见。但是存在着以下构思：使用车辆连同其传感器，用于将从中直接或者间接地推导出来的、关于所驶过的线路的坡度信息比如保存在所提到的动态的地图中。如果存在导航系统，但是没有进行线路规划，那么用于对过去驶过的线路进行适应性线路识别的方法也作为纯理论上的方法而为人所知。
在一种方法变型方案中，大致的车辆参数比如车辆质量、滚动阻力系数、流动阻力系数和投影的端面被保存在控制仪中。大致的环境参数比如空气密度同样被保存在车辆中。在所提到的信息的基础上，用行驶阻力方程式来预先估计在固定的时间网格内（比如每100ms）沿着所述线路的驱动负荷。
在EH中，也可以包含关于行车道路面（沥青、混凝土、碎石等）的信息。所述信息可以额外地用于考虑行车道路面对滚动阻力系数的影响。在此为了计算所述负荷，行驶阻力是必要的。
为了改进负荷预测，可以通过所述电子水平线来额外地传输明确的负荷分布，所述明确的负荷分布由HP根据过去的行程来编制。为此，在每次行车过程中在固定的时间网格内以参照位置（通过GPS或者航位推算）来保存驱动负荷。如果已多次驶过一条线路，则可以根据关于过去的行车的统计来估计驱动负荷。为了实现在所述统计中考虑沿着所述线路（比如速度限制）的变化或者驾驶员行为（比如在熟悉的线路上更快地行驶）的变化，为了估计所述驱动负荷例如仅仅对在所述线路上的最后x次行车加以考虑（比如x=10）。通过这种方式产生的负荷分布为驾驶员所特有并且为车辆所特有。
为了在前瞻性的尿素计量中对由实际的交通引起的影响、环境影响及驾驶员影响加以考虑，对于近程预测水平线来说利用现存的驾驶员辅助系统的近场传感器，用于作为远程预测水平线的补充来尤其对短时间有待预料的负荷变化进行预测。在此可以利用已经投入使用的系统、比如ACC和ICA。
术语“自适应巡航控制（Adaptive Cruise Control）”（ACC）系指用于通过预先规定驱动力矩及减速力矩来自动对车辆进行纵向导向的方法。如果不存在繁忙交通，则调节固定速度（Setzgeschwindigkeit）。在存在繁忙交通时，则换而言之要跟随前行的、借助于雷达传感器或者视频传感器测量的车辆。除此以外，在转弯行驶时要降低所述固定速度。EcoLogic ACC是一种为ACC增扩了在滑行运行中在速度限制之前或在转弯之前使车辆节省能量地滑行这种功能的扩展方案。速度限制和转弯速度来自于云。在那里借助于来自许多车辆的测量的组合（Aggregation）来求得所述速度限制及转弯速度。
“集成式巡航助手（Integrated Cruise Assist）”（ICA）这种功能在某些行驶情况中通过预先规定减速力矩和驱动力矩以及转向力矩来使对于车辆的纵向控制及横向控制自动化。如果超车策略有意义，也就是说，特别地如果不存在后面的繁忙交通，ICA就在操纵转向灯之后实施自动变道。对于ICA来说，前行的交通通过雷达传感器来测量，摄像头检测车道线、交通标志以及自由的场地。向后定向的雷达传感器检测后面的交通。在速度限制及转弯半径的基础上从数字地图中确定额定速度。
用于近程预测水平线的实例是：
·前行的车辆加速→预测跟随速度。在使用具有自动化的跟随行车功能（TravelAssist）的ACC系统（Adaptive Cruise Control）的情况下，驾驶员影响被遮隐并且所述预测变得更加精确。
·前行的车辆开得比自己的车慢和/或驾驶员发现他被超车（设置转向灯，超车道空着，知道来自导航系统的允许的最高速度、学到的典型的、关于速度限制的驾驶员行为、行车线路类型、天气等等）→预测速度曲线。在使用ACC和超车助手（ICA=IntegratedCruise Assist）的情况下，驾驶员影响被遮隐并且所述预测变得更加精确。
由于催化器的装载时间和转化时间，近程预测水平线具有较大的意义。特别地，为了用在所述运行组合特性曲线中的转速-转矩-点和瞬态来预测内燃机的负荷变化，有必要知道换挡策略。借助于内燃机的转速-转矩-点上的变速比来推算出车轮速度和车轮转矩。对于自动变速器来说，知道车轮速度及车轮转矩并且由此可以较好地对其进行预测。在使用手动变速器的情况中，可以根据驾驶员特点自适应地学习换挡策略，或接受典型的驾驶员换挡行为。在此要考虑，是否涉及带有或者不带牵引力中断功能的变速器（比如手动开关或者双离合变速器）。在牵引力中断的情况下，内燃机在换挡间隔中进入空转，也就是说在内燃机的运行组合特性曲线中出现更多或更陡峭的瞬态，并且由此出现更大的NOx峰值及碳烟峰值。
现在，由在所计划的线路范围内（预测性）的负荷曲线及详细的负荷变化（包括由于换挡过程引起的负荷曲线及负荷变化）或由对于上次驶过的线路（自适应）的识别，可以预测到在所述线路范围内的NOx未处理排放进而预测到详细的、具有NOx峰值的NOx曲线。NOx催化器的转化能力及储存能力以及在所述催化器之后的NOx排放可以通过模型来估计（现有技术）。根据本发明，可以在整条线路范围内计划氨的储存及NOx再生，并且有规律地在剩下的线路范围内在当前的事件的基础上连续地对尤其近场范围内的计划进行更新。在此，在考虑到在排气系中的混合气形成线路范围内直至在所述催化器范围内的尿素的喷射的、调节过程数据的情况下计算在（行车）线路范围内的喷射时刻及喷射量，并且在到达（行驶）线路点时触发喷射事件。
在结合混合动力驱动方案的运行策略中，比如在所述预测与当前的、装载有还原剂的情况有偏差时可以以如下方式支持性地使用所述电动机/发电机：
·情况A：当前在催化器中贮存了太少的尿素。为了避免突破的NOx峰值，以所需要的量为幅度来降低内燃机的功率供给并且以缺少的量为幅度来提高电动机功率，也就是说将缺少的NOx量推算到有待降低的马达负荷上。
·情况B：当前在所述催化器中已贮存了太多的尿素。为了避免氨的突破，以所需要的量为幅度来提高内燃机的功率供给并且以缺少的量为幅度来降低电动机功率，也就是将过剩的尿素量推算到有待提高的NOx排放上并且由此推算到有待提高的马达负荷上。如果所述电动机的量是负的，那就在发动机运行中、也就是说以提高了的内燃机负荷来运行所述电动机。
在具有预测的、消耗优化的运行策略中，根据本发明的方法可以作为边界条件或作为优化空间的预先规定引入到所述优化方法中。NOx峰值的降低例如比纯粹的消耗优化更重要。
作为可选方案或者替代方案，为了所需的内燃机负荷量还可考虑接通或者切断辅助消耗器（Nebenverbraucher）（比如空调压缩机、车载电网发电机、加热装置等等）或者变化地/连续地调整辅助消耗器的负荷，以避免或进一步降低NOx峰值和/或氨突破。
在本发明的另一种设计方案中可以规定，延迟或者提前安排或者完全中断变速器的换挡过程，以明显地降低内燃机由于牵引力中断而引起的负荷跃变。
有意义地，对于NOx储存催化器来说，应该使用用于再生的燃料来取代尿素。在使用NOx储存催化器时，作为周期性地实施燃料富集的替代，可以借助于内燃机负荷预测、NOx未排放预测及NOx催化器储存预测在远程范围及近程范围内及时计划并且执行再生过程（在浓厚的废气中排出（Ausspeicherung）和转化NOx），其中对于储存或者装载来说现今300sec以内的预测水平线够用，并且对于再生过程来说10sec以内的预测水平线够用。
如果将所有为此所需要的、关于电子水平线的线路数据都传输给所述控制仪，就可以在马达控制装置100（EDC或者ECU）中和/或在废气后处理（DCU）的控制单元101中基于负荷分布对例如尿素消耗进行预测。
根据本发明的方法防止NOx突破和/或氨突破（对于SCR催化器来说）或防止不需要的浓厚运行，并且由此引起更少的燃料额外消耗（对于NOx储存催化器来说），并且允许在最佳的情况下部分地或者完全放弃在废气后处理系统中的较小的催化器或组件的更加接近极限值（grenzwertiger）的设计或者放弃所述闭锁催化器。

Claims (10)

1.用于减少内燃机（1）的废气中的氮氧化物排放的方法，所述内燃机在其排气道（30）中具有催化器，并且其中为了进行氮氧化物还原沿着废气的流动方向在构造为SCR催化器（80）的催化器之前借助于计量单元（110）向废气流（20）配量解离氨的还原剂溶液，或者在用稀薄地调节的废气进行的加载阶段中将氮氧化物储存到构造为NOx储存催化器的催化器中，并且在紧随此后的、用浓厚地调节的废气进行的再生阶段中将所述氮氧化物排出，并且将所述氮氧化物转化为氮和水，其中在用内燃机（1）运行的车辆中在导航系统（130）和/或至少一个驾驶员辅助系统（120）中提供关于行车线路的数据，其特征在于，即使在所述内燃机（1）的瞬态的运行条件下也由有待预料的行车线路的数据预先确定内燃机负荷分布并且因此确定所述内燃机（1）的氮氧化物排放、所述催化器的氮氧化物转化和/或为了进行氮氧化物还原而配量的还原剂溶液的需求，并且这些数据在计量所述还原剂溶液时被修正式地加以考虑，或者影响所述NOx储存催化器的加载阶段及再生阶段的时刻及持续时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，一方面根据已知的和/或测量的车辆数据或马达数据并且另一方面由以电子水平线的形式保存在所述导航系统（130）中的或能够调用的数据来确定所述内燃机（1）的用于远程预测水平线的内燃机负荷分布。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据过去的行程来编制所述负荷分布，其中在固定的时间网格内以参照位置来保存在可预先确定的数目的经过的行程期间的驱动负荷并且由此编制驾驶员特有的及车辆特有的负荷分布。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，就近程预测水平线而言利用所述驾驶员辅助系统（120）中的至少一个的近场传感器的数据，以便作为所述远程预测水平线的补充来预先确定短时间有待预料的负荷变化。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，由所述近程预测水平线的数据来确定所述NOx储存催化器的加载阶段及再生阶段的开始时刻及持续时间。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其特征在于，为了预先确定负荷变化时的瞬态而对变速器换挡行为以及在此可能出现的牵引力中断一同加以考虑。
7.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其特征在于，从在计划的线路范围内具有详细的负荷变化的负荷曲线中前瞻性地和/或借助于对过去所驶过的路线的识别自适应地推断出氮氧化物-未处理排放，并且由此推断出具有在所述线路范围内出现的氮氧化物峰值的、详细的氮氧化物曲线，其中在考虑到在排气系中的混合气形成线路的范围内直至在所述催化器上喷射还原剂的调节过程数据的情况下，计算在所述行车线路范围内的喷射时刻和喷射量，并且在到达特定的行车线路点时触发喷射事件。
8.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其特征在于，借助于对被安装在所述催化器之前和/或之后的废气传感器（90）的信号的测评来调整预测结果。
9.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其特征在于，就在混合动力的驱动方案中与电动机一起运行的内燃机（1）而言，在所预测的数据与当前的数据有偏差时，相对于所述电动机的功率供给改变所述内燃机（1）的功率供给或者作为发电机来运行所述电动机。
10.用于控制用来降低内燃机（1）的废气中的氮氧化物排放的废气后处理设备的装置，其中，该装置是控制单元（101）和/或上级的马达控制装置（100），并且其中，所述内燃机在其排气道（30）中具有催化器，并且其中为了进行氮氧化物还原沿着废气的流动方向在构造为SCR催化器（80）的催化器之前能够借助于计量单元（110）向废气流（20）配量解离氨的还原剂溶液，或者在用稀薄地调节的废气进行的加载阶段中氮氧化物能够储存到构造为NOx储存催化器的催化器中，并且在紧随此后的、用浓厚地调节的废气进行的再生阶段中能够排出所述氮氧化物，并且能够将其转化为氮和水，其中在用所述内燃机（1）运行的车辆中能够由导航系统（130）和/或至少一个驾驶员辅助系统（120）来提供关于行车线路的数据，其特征在于，所述控制单元（101）和/或所述上级的马达控制装置（100）具有用于导航系统（130）和/或用于至少一个驾驶员辅助系统（120）的接口（140），通过所述接口能够读入有待预料的行车线路的数据，并且所述控制单元（101）和/或所述上级的马达控制装置（100）具有计算单元和组合特性曲线存储器，用所述计算单元和/或组合特性曲线存储器能够实施根据权利要求1到9中任一项所述的方法。
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