CN116608032A - 在机动车的驱动系运行时确定在特定的时间点的排放值的有效的当前的不确定性值的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在具有内燃机(110)的机动车的驱动系(100)运行时确定在特定的时间点的排放值(301、302)的有效的当前的不确定性值(304、305)的方法，其中在不同的时间点(n)确定每个当前的排放值(301)和排放值的每个当前的不确定性值(303)，其中从直到特定的时间点的当前的不确定性值(303)和当前的排放值(301)确定在特定的时间点的有效的当前的不确定性值(304、305)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在具有内燃机的机动车的驱动系运行时确定在特定的时间点的排放值的有效的当前的不确定性值的方法和一种计算单元以及一种用于其执行的计算机程序。
背景技术
尤其是机动车的污染物排放的限值的不断收紧对现代内燃机提出了很高的要求。在此，特别关注颗粒和氮氧化物排放。同时，通常官方和客户都要求逐步减少燃料消耗和二氧化碳排放，因为二氧化碳排放是全球变暖的主要原因。
用于内燃机和排气后处理系统的相应的调节参量或调节环节的目标值为此例如可以作为内燃机的负载和转速的函数存储在二维特性曲线族中，并且被在线读取。
必要时，这些目标值可以根据当前的环境条件和/或系统状态(例如马达温度、催化器温度等)进行修正。还可以使用用于减少内燃机的瞬态运行中的排放的修正功能。
发明内容
根据本发明，提出了具有独立权利要求的特征的用于在机动车的驱动系运行时确定在特定的时间点的排放值的有效的当前的不确定性值的方法、计算单元以及用于其执行的计算机程序。有利的设计方案是从属权利要求和以下描述的主题。
在内燃机运行时，会出现无法测量、但必须建模用于环境条件或系统状态的当前的值的情况。例如刚好在行驶循环开始时，由于必要的加热阶段通常不可以基于传感器确定排放值。替代地，所使用的模型然而是明显不准确的。然而原则上，测量的和建模的值会与实际排放值有偏差。这种偏差随后被称为“不确定性”或“公差”。例如，它可以是传感器的测量不精确性或模型的模型不精确性。
根据本发明的方法用于更精确地确定当前的不确定性值，并且用于其在内燃机运行时的使用。尤其地，在特定的时间点的有效的当前的不确定性值可以在操控驱动系和/或在评估当前的排放值或排放水平时使用。
在操控中的使用尤其导致在机动车运行期间减少排放、即污染物、尤其是所谓的尾气管排放。这不仅包括具有内燃机作为唯一驱动源的车辆，而且尤其还包括所谓的具有内燃机和一个或多个用于驱动的电机的混合动力车辆。只要内燃机至少暂时运行，那么减少排放是期望的。在此，除了内燃机以外，机动车的驱动系尤其还包括排气设备或排气后处理设备。氮氧化物(NOX)、二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氨(NH3)或颗粒或其数量或质量、尤其是细尘被考虑作为排放成分。
本发明能够使用基于排放的调节，其具有在相应的行驶周期期间确定各个排放成分的排放方面的更精确的公差水平。另一方面，可以利用更精确的排放不确定性评估测量的或建模的排放水平的有效性。这可以与OBM(车载监控)和其他的诊断相关。
为此详细地，在具有内燃机的机动车的驱动系运行时，获取在特定的时间点的排放值的有效的当前的不确定性值，其中在不同的时间点确定每个当前的排放值和排放值的每个当前的不确定性值，其中从在特定的时间点之前的当前的不确定性值和当前的排放值确定在特定的时间点的有效的当前的不确定性值。尤其地，这可以以基于排放值的加权的方式进行(即在特定的时间点的有效的当前的不确定性值从在特定的时间点之前的利用相应的当前的排放值加权的当前的不确定性值确定)，从而更精确地示出各个当前的不确定性值对有效的当前的不确定性值的影响。在用于计算的特定的时间点之前或直到该特定的时间点的时间段优选可以根据应用由本领域技术人员选择。该时间段在任何情况下适宜地尽可能紧邻在特定的时间点之前。该时间段越短，那么结果越对应于当前的值，该时间段越长，那么结果越对应于时间上的“平滑”或“积分”。例如，在特定的时间点的有效的当前的不确定性值可以根据滑动的或加权的平均值或指数平滑来确定。
优选地，排放成分的当前的实际值获取为当前的排放值，尤其是通过相应的传感器测量或通过相应的计算模型确定(“建模”)，其中如果实际值位于最小值范围以上和最大值范围以下的调节范围内，那么排放成分的实际值通过向驱动系输出至少一个调节参量值而被调节为目标值。在此，根据公差，即根据有效的当前的不确定性值预设最小值范围和/或最大值范围的大小。
优选地，最大值范围向上通过最大值或上限值限界，其通过法律规定合理地定义。对应于有效的当前的不确定性值的最大值范围位于在最大值以下。优选地，最小值范围向下通过最小值或下限值限界，其通过马达条件(例如用于确保稳定燃烧等)合理地定义。同样对应于有效的当前的不确定性值的最小值范围位于最小值以上。以该方式，有效的当前的不确定性值可以特别有效地用于控制驱动系。
尤其地，如果实际值至少位于最大值范围内，则向驱动系输出最大调节参量值，并且如果实际值最多位于最小值范围内，则向驱动系输出最小调节参量值(也可以为零，即“调节关闭”)。因此，相应的排放水平可以优选保持在调节范围内。
调节(或“调节器”)的遵守该调节范围的可能性接下来被称为“目标导向的调节”。在调节范围以上，该调节最大地干预，但不总是防止、而只能缩短临时的排放超标。在调节范围以下，调节最小地干预或完全被去激活，以便避免机动性和消耗的恶化。
尤其地，有效的当前的不确定性值的时间依赖性导致，调节范围的大小或水平也随时间改变。在极端情况下，在大的不确定性的情况下，调节范围可以完全消失，从而不能实现目标导向的调节。使用与时间相关的调节范围的优点在于，在高的不确定性的情况下，避免了最小值范围内的基于排放的调节的非目标导向的干预，并且因此不会恶化机动性或消耗。
为了减少排放和/或尾气管排放，在此考虑不同的做法或方法，其可以通过相应预设所属的调节参量来实现。可以通过例如改变至少一个燃烧参数(例如喷射持续时间、喷射量、喷射的次数和时间点、点火时间点、空气量)来减少内燃机的初始排放(即燃烧马达的初始排放)。催化器效率可以例如通过加热排气设备和/或改变NSC再生策略来提高。必要时与电机组合地可以执行内燃机的运行点移动，例如通过在混合运行策略的范围内的装载和卸载，直至纯电行驶或接通附加消耗器。变速箱的挡位的选择可以改变。这些做法中的两个或更多个也可以被组合或使用。所属的调节参量(或调节环节)在此尤其包括转速、喷射特性或喷射预设或排气后处理设备(包括催化器)的运行模式。
根据本发明的计算单元、例如机动车的控制装置尤其在程序技术中设计用于执行根据本发明的方法。
此外，以具有用于执行所有方法步骤的程序代码的计算机程序或计算机程序产品的形式实现根据本发明的方法是有利的，因为这导致特别低的成本，尤其如果实施用的控制装置还用于另外的任务并且因此原本就存在的话。最后，如上所述，机器可读存储介质设置有存储在其上的计算机程序。用于提供计算机程序的适当的存储介质或数据载体尤其是磁、光和电存储器、例如硬盘、闪存、EEPROM、DVD等。通过计算机网络(互联网、内网等)下载程序也是可能的。这种下载在此可以有线或无线地(例如通过WLAN网络、3G、4G、5G或6G连接等)进行。
附图说明
本发明的其他的优点和设计方案由说明书和附图得到。
本发明借助实施例在附图中示意性示出并且接下来参考附图被描述。其中：
图1示意性示出了具有内燃机和催化器的车辆，其例如可以用于本发明的范围内，
图2示出了与时间相关的排放成分的调节范围，其例如可以在本发明的优选的实施方式的范围内产生，
图3示出了排放成分、公差和由此导出的参量的示例性的走势，其例如可以在本发明的优选的实施方式的范围内产生。
具体实施方式
图1示意性示出了车辆的驱动系，其例如可以用于本发明的范围内，并且驱动系总体上利用100来表示。驱动系100包括内燃机110(在此例如具有六个示出的气缸)、排气系统120(其具有多个净化部件122、124、例如催化器和/或颗粒过滤器)以及计算单元130，该计算单元设计用于控制内燃机110和排气系统120，并且与其以数据传导方式连接。此外，在所示的示例中，计算单元130以数据传导方式与传感器112、121、123、127连接，传感器检测内燃机110和/或排气系统120的运行参数。要理解的是，可以存在未示出的另外的传感器。
在这里所示的示例中，计算单元130包括数据存储器132，例如，计算规则和/或参数(例如阈值、内燃机110和/或排气系统120的特征参量等)可以存储在数据存储器中。
内燃机110驱动车轮140，并且也可以在特定的运行阶段中被车轮驱动(例如所谓的惯性滑行)。
图2示出了与时间相关的排放成分的调节范围，其例如可以在本发明的优选的实施方式的范围内产生。在图表200中，绘制了针对时间t的排放成分的不同的实际值E的调节特性。例如在本发明的范围内产生的调节范围利用201表示。调节范围201定义排放成分E的相应当前的实际值在相应的时间点应该所处的范围，并且向下通过最小值范围202限界，并且向上通过最大值范围203限界。
最小值范围202又向下通过最小值202a限界，向上通过最小公差值202b限界，该最小公差值对应于当前公差和最小值202a的总和。同样，最大值范围203向上通过最大值203a限界，向下通过最大公差值203b限界，它们的差同样对应于当前公差。
适宜地，最小值202a通过用于确保燃烧的马达条件确定，并且最大值203a通过用于避免高排放的法律规定确定。
例如，上公差值203b(Grenzeoben)可以例如根据以下公式从最大值203a、Emissionsgrenzeoben，和与时间相关的公差Toleff计算出：
下公差值202b(Grenzeunten)可以例如根据以下公式从最小值202a、Emissionsgrenzeunten，和与时间相关的公差TOleff计算出：
Grenzeunten＝Emissionsgrenzeunten(1+Toleff)。
在限值以外，不再确保遵循法律限值，或出现不必要频繁地干预基于排放的调节器，并且因此出现机动性或消耗恶化，或甚至同时出现两种情况。
可识别的是，在时间点t＝0和时间点t＝t0之间的运行开始时，最小值范围202和最大值范围203一起(或公差Toleff)是非常大的，从而不存在调节范围。从下公差值202b和上公差值203b相交的时间点t＝t0开始，存在调节范围201，该调节范围随后随时间增加并且变得越来越大。交点t＝t0处的公差TolSp相应根据以下公式计算出：
公差的与时间相关的计算基于以下认识，即在行驶循环中的不同的时间点中，排放确定的公差或不确定性是不一样大的。如果排放通过具有低的公差(其基本上对应于测量不精确性)的传感器确定，但传感器在行驶开始时还未准备好，那么尤其是这种情况。因此可以设置的是，针对该初始阶段，在启动内燃机(t＞0)之后立即基于模型获取排放值，并且假设模型公差，该模型公差通常明显高于传感器公差。
单公差Tol(i)(即步骤或时间点“i”处的公差或公差范围)对总公差Tolges的影响程度取决于在各个公差内产生的排放质量相对于总质量的大小。另一方面，总公差Tolges以如下公式产生：
在此，mEmi(i)表示在时间i中产生的排放质量。指数k对应于不同的公差范围的数量，并且在极限情况下对应于测量点的数量。
通过将单公差与排放量加权正确地示出对总公差的影响。与在高质量流量中相比，在低排放质量流量中的高公差对总公差的影响明显更低。因此，计算关于路线被离散化。
为了判断在时间点t(在比总行驶路线更短的时间间隔内)的有效公差TolExpSmotng(t)，基于指数平滑计算有效公差：
在此，α表示平滑因子或当前因子，并且i说明了，相应的时间步长在过去有多远。与当仅根据质量对所有测量点进行加权时(如在公式(1)中)相比，该计算允许更小地加权更长时间以前的排放和公差，并且由此更好地应对当前的公差水平的变化。然而也可以使用其他的平滑方法、例如滑动的或加权的平均值。
在公式(2)中示出的计算对应于指数平滑。在此，将路段排放mEmi乘以针对该路段的平均公差Tol，然后进行积分/相加。相应的公差由传感器的公差产生(通常根据排放的浓度，浓度越低，公差越高)，或由所使用的排放模型的偏差产生(通常根据运行点，例如在冷马达中比在暖马达中更不准确)。
连续计算针对路段i的各个参数mEmi和Tol。参数在过去越远，那么其对在路段t之后的当前公差的影响越小。
平滑用于正确评估当前的(和同样平滑的)排放的公差：
总排放需要总公差
平滑的排放需要平滑的公差。
在图3a中绘制了以任意单位表示的排放值相对于n个测量点的示例性的走势，并且该走势利用301表示。利用302示出指数平滑的走势。
在图3b中，相应当前的公差利用303表示，根据公式1的用于总行驶路线的有效的总公差利用304表示，并且根据公式2基于指数平滑的有效公差利用305表示。
当前公差对于传感器例如从其技术数据(例如在测量值＞100ppm时的10％偏差)已知，并且对于模型从其在模型创建时的验证(例如可能的是，在冷马达中，模型具有比在暖马达中更高的公差)已知。
借助图3b中的公差，然后可以在具体的应用情况下计算图2中的干预限值，或对诊断进行评估。
Claims (11)
1.一种用于在具有内燃机(110)的机动车的驱动系(100)运行时确定在特定的时间点的排放值(301、302)的有效的当前的不确定性值(304、305)的方法，
其中在不同的时间点(n)确定每个当前的排放值(301)和排放值的每个当前的不确定性值(303)，
其中从在特定的时间点之前的当前的不确定性值(303)和当前的排放值(301)确定在特定的时间点的有效的当前的不确定性值(304、305)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在特定的时间点的有效的当前的不确定性值(304、305)从在特定的时间点之前的利用相应的当前的排放值(301)加权的当前的不确定性值(303)确定。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在特定的时间点的有效的当前的不确定性值(304、305)根据滑动的或加权的平均值或指数平滑来确定。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在特定的时间点的有效的当前的不确定性值(304、305)在操控驱动系(100)和/或在评估当前的排放值时使用。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，排放成分的当前的实际值获取为当前的排放值(301)，
其中，如果实际值位于最小值范围(202)以上和最大值范围以下的调节范围(201)内，那么排放成分的实际值通过向驱动系(100)输出调节参量值而被调节为目标值，
其中，最大值范围(203)从作为上限的最大值(203a)和在下方与其相邻的有效的当前的不确定性值(304、305)确定，和/或
其中，最小值范围(202)从作为下限的最小值(202a)和在上方与其相邻的有效的当前的不确定性值(304、305)确定。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，如果实际值至少位于最大值范围(203)内，则向驱动系(100)输出最大调节参量值，和/或
其中，如果实际值最多位于最小值范围(202)内，则向驱动系(100)输出最小调节参量值。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，驱动系(100)具有内燃机(110)和所属的排气系统(120)，其中获取在排气系统(120)中的排放成分的实际值。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，当前排放值借助传感器(112、121、123、127)和/或借助计算模型(130、132)确定。
9.一种计算单元，其设计用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的所有方法步骤。
10.一种计算机程序，当计算机程序在计算单元上实施时，计算机程序促使计算单元执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法的所有方法步骤。
11.一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质具有存储在其上的根据权利要求10所述的计算机程序。
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