DE102013201867A1 - Method for operating combustion engine fit with e.g. on-board diagnostic system, involves determining current operating parameters and influencing factors for emissions of internal combustion engine and/or exhaust system - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung sowie ein Computerprogramm nach den nebengeordneten Patentansprüchen. Dieses Verfahren kann in einem On Board Diagnose System (OBD-System) der Brennkraftmaschine eingesetzt werden.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine of a motor vehicle, a control and / or regulating device and a computer program according to the independent claims. This method can be used in an on-board diagnostic system (OBD system) of the internal combustion engine.
Brennkraftmaschinen, welche in Pkws und Nutzfahrzeugen eingesetzt werden, unterliegen in fast allen Ländern der Erde Vorschriften betreffend die zulässigen Emissionen (insbesondere Partikel, Stickoxide, Kohlenwasserstoffe).Internal combustion engines used in passenger cars and commercial vehicles are subject to regulations regarding permissible emissions in almost all countries of the world (in particular, particles, nitrogen oxides, hydrocarbons).
Darüber hinaus müssen die Emissionen während des Betriebs des Kraftfahrzeugs in Echtzeit überwacht werden. Ein Fehler einer Komponente der Brennkraftmaschine oder der Abgasanlage, der zu einer Überschreitung der Emissionsgrenzwerte führt, muss erkannt und dem Fahrer des Fahrzeugs angezeigt werden. Außerdem muss ein solcher Fehler in vielen Fällen in einem nicht flüchtigen Speicher des Steuer- und/oder Regelgeräts der Brennkraftmaschine abgelegt werden.In addition, emissions must be monitored in real time during operation of the motor vehicle. A fault of a component of the internal combustion engine or the exhaust system, which leads to exceeding the emission limit values, must be detected and displayed to the driver of the vehicle. In addition, such an error must be stored in many cases in a non-volatile memory of the control and / or regulating device of the internal combustion engine.
Um diese Anforderungen für alle Komponenten der Brennkraftmaschine beziehungsweise der Abgasanlage und alle Schadstoffe der Abgase in Echtzeit überwachen zu können, werden heutzutage eine Vielzahl von einzelnen Überwachungsfunktionen eingesetzt, welche jeweils zur Überwachung einer einzelnen Komponente oder Funktionalität der Brennkraftmaschine oder der Abgasanlage dienen. Dabei werden Eigenschaften und Parameter, im Allgemeinen physikalische Größen, der überwachten Komponente direkt oder indirekt ermittelt. Insbesondere wird dabei überwacht, ob die Eigenschaft oder der Parameter der überwachten Komponente vom gewünschten Nominalzustand abweicht, was beispielsweise durch einen Defekt oder durch Alterung verursacht sein kann. Der Nominalwert eines Parameters der Brennkraftmaschine ist der Wert, der sich einstellen würde, wenn alle Komponenten, Aktoren und Sensoren der Brennkraftmaschine in idealer Weise arbeiten würden. Insbesondere, wenn keine Komponente durch Bauteilstreuung, Drift oder einen Defekt von der auslegungsgemäßen Funktion abweicht.To be able to monitor these requirements for all components of the internal combustion engine or the exhaust system and all pollutants of the exhaust gases in real time, nowadays a plurality of individual monitoring functions are used, which each serve to monitor a single component or functionality of the internal combustion engine or the exhaust system. In this case, properties and parameters, generally physical quantities, of the monitored component are determined directly or indirectly. In particular, it is monitored whether the property or the parameter of the monitored component deviates from the desired nominal state, which may be caused for example by a defect or by aging. The nominal value of a parameter of the internal combustion engine is the value that would be set if all components, actuators and sensors of the internal combustion engine would work in an ideal manner. In particular, if no component deviates from the design function due to component scattering, drift or a defect.
Aus der vom Steuergerät angeforderten Soll-Einspritzmenge und der durch den Luftmassenmesser gemessenen Luftmasse würde sich beispielsweise in einem bestimmten Betriebspunkt ein nominales Lambda von 1,7 ergeben. Weicht der von der Lambdasonde gemessene Lambdawert von diesem Nominalwert ab, kann das durch eine Drift des Injektors verursacht sein, der mehr oder weniger Kraftstoff einspritzt als vom Steuergerät angefordert.From the desired injection quantity requested by the control unit and the air mass measured by the air mass meter, for example, a nominal lambda of 1.7 would result at a certain operating point. If the lambda value measured by the lambda probe deviates from this nominal value, this may be caused by a drift of the injector, which injects more or less fuel than requested by the control unit.
Ein System, in welchem alle verbauten Teilkomponenten minimale oder gar keine Driften bzw. Abweichungen zum Sollwert aufzeigen, wird im Folgenden Nominalsystem genannt.A system in which all built-in subcomponents show minimal or no drifts or deviations from the nominal value is referred to below as the nominal system.
Ausgehend von den während des Betriebs ermittelten Abweichungen Eigenschaften bzw. Parameter vom Nominalwert, muss dann erkannt werden, ob die zulässigen Emissionsgrenzwerte nicht mehr eingehalten werden können, so dass ein OBD-relevanter Fehler im System gemeldet werden muss.Based on the deviations or parameters from the nominal value determined during operation, it must then be determined whether the permissible emission limit values can no longer be met so that an OBD-relevant error must be reported in the system.
Beispielsweise gibt es eine Überwachungsfunktion, welche die Abweichung zwischen dem theoretisch modellierten Lambda und dem mit Hilfe einer Lambda-Sonde der Abgasanlage gemessenen Lambdawert ermittelt. Wenn die Abweichung zu groß ist, wird davon ausgegangen, dass das System einen Defekt aufweist und die geforderten Emissionsgrenzwerte nicht mehr eingehalten werden können.For example, there is a monitoring function which determines the deviation between the theoretically modeled lambda and the lambda value measured with the aid of a lambda sensor of the exhaust system. If the deviation is too large, it is assumed that the system has a defect and the required emission limit values can no longer be met.
Im Allgemeinen muss für jede Überwachungsfunktion für verschiedene Kraftfahrzeuge beziehungsweise für verschiedene Brennkraftmaschinen experimentell ermittelt werden, ab welchem Wert der Abweichung die gültigen Grenzwerte der Emissionen in der vom Gesetzgeber vorgeschriebenen Testprozedur überschritten werden. Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist, dass es aufgrund der Vielzahl von Komponenten, die überwacht werden müssen, der Komplexität eines Kraftfahrzeugs und der gegenseitigen Wechselwirkungen von verschiedenen Komponenten der Brennkraftmaschine und der Abgasanlage und der Drift dieser Komponenten über die Lebensdauer des Kraftfahrzeugs, extrem aufwändig ist, diese Überwachungsfunktionen für jeden Fahrzeugtyp und jede Motorisierung gesondert zu ermitteln, die teilweise erforderlichen Kennlinien und Kennfelder neu zu bedaten und daraus ein den gesetzlichen Vorgaben entsprechendes OBD-System zu generieren.In general, for each monitoring function for different motor vehicles or for different internal combustion engines, it must be experimentally determined from which value of the deviation the valid limit values of the emissions in the test procedure prescribed by the legislature are exceeded. A disadvantage of this approach is that it is extremely complex due to the large number of components that must be monitored, the complexity of a motor vehicle and the mutual interactions of various components of the internal combustion engine and the exhaust system and the drift of these components over the life of the motor vehicle, to separately determine these monitoring functions for each vehicle type and each engine, to re-condition the partially required characteristic curves and maps and to generate an OBD system in accordance with the legal requirements.
Im Zusammenhang mit der Erfindung werden die Komponenten und Einflussgrößen einer Brennkraftmaschine und einer Abgasanlage, die das Emissionsverhalten beeinflussen, in mehrere Gruppen unterteilt.In connection with the invention, the components and influencing variables of an internal combustion engine and an exhaust system, which influence the emission behavior, are subdivided into several groups.
Es gibt emissionsrelevante Komponenten, wie beispielsweise die Injektoren einer Brennkraftmaschine oder ein Katalysator und ein Partikelfilter der Abgasanlage. Wenn diese emissionsrelevanten Komponenten durch Alterung, Drift oder eine Funktionsstörung nicht mehr wie vorgesehen arbeiten, dann hat dies negative Auswirkungen auf das Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine beziehungsweise der Abgasanlage.There are emission-relevant components, such as the injectors of an internal combustion engine or a catalyst and a particulate filter of the exhaust system. If these emission-relevant components no longer work as intended due to aging, drift or malfunction, this has a negative effect on the emission behavior of the internal combustion engine or the exhaust system.
Des Weiteren gibt es Überwachungsfunktionen, welche jeweils unter Verwendung der vorhandenen Sensorik, wie beispielsweise eine Lambdasonde, Temperatursensoren und anderes mehr, einzelne Kenngrößen, welche die Wirksamkeit und/oder den Zustand der zu überwachenden Komponenten charakterisieren, ermitteln. Furthermore, there are monitoring functions, each of which using the existing sensors, such as a lambda probe, temperature sensors and other more, individual characteristics that characterize the effectiveness and / or the state of the components to be monitored determine.
Außerdem gibt es sogenannte Betriebs- und Umgebungsgrößen der Brennkraftmaschine, die ebenfalls für das erfindungsgemäße Verfahren von Bedeutung sind. Beispielhaft für solche Betriebsgrößen sind die Drehzahl der Brennkraftmaschine, die eingespritzte Kraftstoffmenge und die Kühlwassertemperatur. Umgebungsgrößen sind zum Beispiel die Fahrzeuggeschwindigkeit und die UmgebungstemperaturIn addition, there are so-called operating and environmental variables of the internal combustion engine, which are also important for the method according to the invention. Exemplary of such operating variables are the speed of the internal combustion engine, the injected fuel quantity and the cooling water temperature. Ambient variables are, for example, the vehicle speed and the ambient temperature
Diese Betriebsgrößen und Umgebungsgrößen beeinflussen ebenfalls das Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine und müssen daher bekannt sein, um die Emissionen der Brennkraftmaschine beziehungsweise der Abgasanlage modellieren zu können und/oder beurteilen zu können, ob die Emissionen der Brennkraftmaschine aufgrund einer schadhaften Komponente höher als erlaubt sind.These operating variables and ambient variables likewise influence the emission behavior of the internal combustion engine and must therefore be known in order to be able to model the emissions of the internal combustion engine or the exhaust system and / or to assess whether the emissions of the internal combustion engine are higher than permitted due to a defective component.
Um das Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erleichtern, werden nicht alle emissionsrelevanten Komponenten, Überwachungsfunktionen, Betriebsgrößen oder sonstige Einflussgrößen bei der Beschreibung der Erfindung erwähnt. Als Beispiel für die Modellierung der dynamischen Rußemissionen einer Brennkraftmaschine sei auf die
In der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer Abgasanlage in der Überwachungsfunktionen des Kraftfahrzeugs und/oder der Brennkraftmaschine und/oder der Abgasanlage Eigenschaften bzw. Parameter von emissionsrelevanten Komponenten ermitteln, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein datenbasiertes Emissionsmodell der Brennkraftmaschine und/oder der Abgasanlage hinterlegt ist, und dass das Emissionsmodell aus den Abweichungen der von den Überwachungsfunktionen ermittelten Parametern von deren Nominalwerten und den aktuellen Betriebsgrößen die Emissionen der Brennkraftmaschine und/oder der Abgasanlage ermittelt.In the method according to the invention for operating an internal combustion engine with an exhaust system in the monitoring functions of the motor vehicle and / or the internal combustion engine and / or the exhaust system determining properties or parameters of emission-relevant components, the invention provides that a data-based emission model of the internal combustion engine and / or the exhaust system is deposited, and that the emission model from the deviations of the parameters determined by the monitoring functions of their nominal values and the current operating variables determines the emissions of the internal combustion engine and / or the exhaust system.
Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf einem datenbasierten Emissionsmodell, wobei im Zusammenhang mit der Erfindung als datenbasiertes Emissionsmodell ein Modell verstanden wird, das durch Prüfstandsversuche des Kraftfahrzeugs beziehungsweise der Brennkraftmaschine und/oder der Abgasanlage ermittelt wurde. Dabei werden die Betriebsgrößen des Kraftfahrzeugs beziehungsweise der Brennkraftmaschine und/oder der Abgasanlage, welche die Emissionen beeinflussen, gezielt im Prüfstand variiert und die daraus resultierenden Emissionen der Abgasanlage ermittelt. Ergänzend dazu wird durch Messungen oder durch Offline-Simulationen einzelner Komponenten der Brennkraftmaschine beziehungsweise der Abgasanlage der Zusammenhang zwischen den Driften der emissionsrelevanten Komponenten und den Emissionen ermittelt.The inventive method is based on a data-based emission model, being understood in the context of the invention as a data-based emission model, a model that has been determined by test bench tests of the motor vehicle or the internal combustion engine and / or the exhaust system. In this case, the operating variables of the motor vehicle or of the internal combustion engine and / or the exhaust system, which influence the emissions, specifically varied in the test bench and the resulting emissions of the exhaust system determined. In addition, the relationship between the drift of the emission-relevant components and the emissions is determined by measurements or by offline simulations of individual components of the internal combustion engine or the exhaust system.
Durch Einbeziehen der von vorhandenen Überwachungsfunktionen ermittelten Eigenschaften und Parameter, die Driften und Systemalterung charakterisieren, kann ein Emissionsmodell gebildet werden, welches nicht nur die Emissionswerte der Brennkraftmaschine im Neuzustand, sondern im speziellen auch zu jedem späteren Zeitpunkt während des Betriebs der Brennkraftmaschine, errechnen kann.By incorporating the characteristics and parameters determined by existing monitoring functions, which characterize drifts and system aging, an emission model can be formed which can calculate not only the emission values of the internal combustion engine when new but also, in particular, at any later time during operation of the internal combustion engine.
Mit Hilfe des datenbasierten Emissionsmodells kann während des Betriebs der Brennkraftmaschine in Echtzeit, ausgehend von den im Fahrzeug zur Verfügung stehenden Betriebsgrößen und Umgebungsgrößen und den von den Überwachungsfunktionen bereitgestellten Daten, eine oder mehrere Kenngrößen ermittelt werden, die die Emissionen der Brennkraftmaschine charakterisieren. Dies kann beispielsweise die momentane Emissionsrate einer oder mehrerer Abgaskomponenten, die zu erwartende gesamte Emission während eines normierten Testzyklus oder auch die binäre Information sein, ob momentan die gesetzlichen Grenzwerte für die Emission für mindestens eine Abgaskomponente überschritten ist.With the aid of the data-based emission model, one or more parameters can be determined during operation of the internal combustion engine in real time, based on the operating variables and environmental variables available in the vehicle and the data provided by the monitoring functions, which characterize the emissions of the internal combustion engine. This can be, for example, the instantaneous emission rate of one or more exhaust gas components, the expected total emission during a normalized test cycle or even the binary information as to whether the statutory emission limit values for at least one exhaust gas component are currently exceeded.
Erfindungsgemäß verwendet anschließend das OBD-System die vom Emissionsmodell ermittelten Kenngrößen, die die Fahrzeugemissionen charakterisieren, um zu entscheiden, ob die gesetzlichen Grenzwerte für die Emissionen verletzt werden und damit ein OBD-relevanter Systemfehler vorliegt, um in diesem Fall die gesetzlich vorgeschriebenen Fehlerreaktionen durchzuführen.According to the invention, the OBD system then uses the parameters determined by the emission model, which characterize the vehicle emissions, in order to decide whether the statutory emission limits are violated and thus an OBD-relevant system error exists, in order to carry out the legally prescribed fault reactions in this case.
Wichtig im Zusammenhang mit der beanspruchten Erfindung ist, dass in dem erfindungsgemäßen datenbasierten Emissionsmodell die physikalischen Zusammenhänge zwischen den Einflussfaktoren und den Emissionen des Kraftfahrzeugs nicht explizit abgebildet werden müssen. Daher wird kein physikalisches Modell der Brennkraftmaschine und deren Peripherie vorausgesetzt. In gewisser Weise wird das Kraftfahrzeug bei der erfindungsgemäßen Erstellung des Emissionsmodells als „black-box” betrachtet, deren Emissionsverhalten durch Verändern der wichtigsten Einflussgrößen untersucht wird, ohne die physikalischen und chemischen und sonstigen Zusammenhänge im Innern der „black-box” im Detail zu kennen.Important in connection with the claimed invention is that in the data-based emission model according to the invention the physical relationships between the influencing factors and the emissions of the motor vehicle need not be explicitly mapped. Therefore, no physical model of the internal combustion engine and its periphery is required. In some ways, the motor vehicle is considered in the creation of the emission model according to the invention as a "black box" whose emission behavior by changing the main influencing factors is examined without knowing in detail the physical and chemical and other connections inside the "black-box".
Durch den Einsatz eines erfindungsgemäßen datenbasierten Emissionsmodells in Verbindung mit einem On Board Diagnose System ist es möglich, die Emissionen eines Kraftfahrzeugs beziehungsweise dessen Brennkraftmaschine im laufenden Betrieb in Echtzeit zu ermitteln, so dass nicht für jede emissionsrelevante Komponente und jede Überwachungseinrichtung eine gesonderte Überwachungsfunktion in dem Steuergerät implementiert werden muss. Daher kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens eine verbesserte OBD bereitgestellt werden. Gleichzeitig ist der Aufwand für die Erstellung des Emissionsmodels gegenüber der Kalibrierung einer Vielzahl von verschiedenen Überwachungsfunktionen eines Kraftfahrzeugs deutlich reduziert. Dadurch wird es möglich, auch bei einer großen Variantenvielfalt für jedes Fahrzeug und jede Motorisierung ein ausreichend genaues Emissionsmodell kostengünstig zu erstellen.By using a data-based emission model according to the invention in conjunction with an on-board diagnostic system, it is possible to determine the emissions of a motor vehicle or its internal combustion engine in real-time, so that not for each emission-relevant component and each monitoring device a separate monitoring function in the control unit must be implemented. Therefore, with the aid of the method according to the invention, an improved OBD can be provided. At the same time, the expense of creating the emission model compared to the calibration of a plurality of different monitoring functions of a motor vehicle is significantly reduced. This makes it possible, even with a large variety of variants for each vehicle and each engine to create a sufficiently accurate emission model cost.
Das Betreiben eines solchen datenbasierten Emissionsmodells erfordert eine erhöhte Rechenleistung in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung im Vergleich zu den herkömmlichen Modellen. Da die Prozessorleistung von Jahr zu Jahr preisgünstiger wird und die Variantenvielfalt der am Markt verfügbaren Kraftfahrzeuge stark ansteigt, ist es durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich, sehr gute Emissionsmodelle und darauf aufbauende OBD-Systeme auch bei einer Vielzahl von Fahrzeugvarianten zur Verfügung zu haben. Außerdem wird der Aufwand des Kraftfahrzeugherstellers bei der Implementierung von Emissionsmodellen und darauf aufbauenden OBD-Systemen von Kraftfahrzeugen signifikant verringert.The operation of such a data-based emission model requires an increased computing power in the control and / or regulating device in comparison to the conventional models. Since the processor performance is cheaper from year to year and the variety of variants available on the market vehicles increases sharply, it is possible by the inventive method to have very good emission models and OBD systems based on it even with a variety of vehicle variants available. In addition, the effort of the motor vehicle manufacturer in the implementation of emission models and based OBD systems of motor vehicles is significantly reduced.
In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Verfahrens ist es vorgesehen, dass das Emissionsmodell die im gesetzlichen Fahrzyklus zu erwartenden gesamten Emissionen ermittelt. Das OBD-System vergleicht dann die vom Emissionsmodell prognostizierten Emissionen mit den gesetzlichen Vorgaben und ermittelt so, ob ein Gesetzesverstoß vorliegt.In an embodiment of the method according to the invention, it is provided that the emission model determines the total emissions expected in the legal driving cycle. The OBD system then compares the emissions predicted by the emissions model with the legal requirements and thus determines whether there is a violation of the law.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das datenbasierte Emissionsmodell direkt ermittelt, ob mindestens eine Kollision mit gesetzlichen Vorgaben vorliegt, und dies dem On Board Diagnose System bekannt macht. Bei dieser Ausgestaltung wird direkt überprüft, ob eine Kollision mit einer gesetzlichen Vorgabe vorliegt, ohne zuvor die Emissionen zu berechnen und anschließend mit den gesetzlichen Vorgaben zu vergleichen.In an alternative embodiment of the invention, it is provided that the data-based emission model directly determines whether there is at least one collision with legal requirements, and makes this known to the on-board diagnostic system. In this embodiment, it is checked directly whether there is a collision with a legal requirement, without first calculating the emissions and then comparing them with the legal requirements.
Wenn das Emissionsmodell keine absoluten Emissionswerte berechnet, sondern nur eine Prognose bezüglich der Einhaltung der gesetzlichen Vorgaben macht, wird die Komplexität des Emissionsmodells deutlich reduziert. Infolgedessen ist auch der Aufwand für die Erstellung des erfindungsgemäßen datenbasierten Emissionsmodells geringer und die erforderliche Rechenleistung im Regel- und/oder Steuergerät wird reduziert.If the emission model does not calculate absolute emissions, but only forecasts compliance with legal requirements, the complexity of the emission model is significantly reduced. As a result, the cost of creating the data-based emission model according to the invention is lower and the required computing power in the control and / or control device is reduced.
In einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Emissionsmodell die momentane Emissionsrate für eine oder mehrere Abgaskomponenten bestimmt. Je nach den gesetzlichen Anforderungen ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das OBD-System diese Momentanwerte direkt mit den gesetzlichen Vorgaben vergleicht und/oder Mittelwerte der Emissionen über ein Zeitintervall oder eine Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs ermittelt, um so die Einhaltung der gesetzlichen Grenzwerte zu überprüfen.In a further alternative embodiment of the invention, it is provided that the emission model determines the instantaneous emission rate for one or more exhaust gas components. Depending on the legal requirements, it is provided according to the invention that the OBD system directly compares these instantaneous values with the legal requirements and / or averages the emissions over a time interval or a driving distance of the motor vehicle in order to check compliance with the legal limit values.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass das Emissionsmodell mindestens die Driften der emissionsrelevanten Komponenten und/oder der Überwachungseinrichtung der Brennkraftmaschine und/oder Abgasanlage berücksichtigt. Dadurch ist es möglich, über die gesamte Lebensdauer der Brennkraftmaschine zu erkennen, ob einzelne Komponenten oder Überwachungsfunktionen sich dem Ende ihrer Lebensdauer nähern und/oder funktionsuntüchtig werden. Dies kann dann in einer entsprechenden Fehlermeldung dem Fahrer des Fahrzeugs signalisiert werden schon bevor eine Verletzung gesetzlicher Bestimmungen eintritt und bei der nächsten Inspektion kann diese Komponente dann ausgetauscht werden.The method according to the invention provides that the emission model takes into account at least the drifts of the emission-relevant components and / or the monitoring device of the internal combustion engine and / or exhaust system. This makes it possible to detect over the entire life of the internal combustion engine, whether individual components or monitoring functions are approaching the end of their life and / or dysfunctional. This can then be signaled to the driver of the vehicle in a corresponding error message even before a violation of statutory provisions occurs and at the next inspection, this component can then be replaced.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Emissionsmodell ein sogenanntes ASC-Modell (Advanced Simulation for Calibration) des Kraftfahrzeugs beziehungsweise der Brennkraftmaschine und ihrer Abgasanlage ist.It has proven to be advantageous if the emission model is a so-called ASC model (Advanced Simulation for Calibration) of the motor vehicle or the internal combustion engine and its exhaust system.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Emissionsmodell mittels statistischer Versuchsplanung, auch als Design of Experiments (DoE) bezeichnet, erstellt wird. Das Systemverhalten des Fahrzeugs, der Brennkraftmaschine und der Abgasanlage wird dabei hinsichtlich der Emissionen untersucht, indem die wichtigsten internen und externen Einflussgrößen und Betriebspunkte des Kraftfahrzeugs variiert und die daraus resultierenden Emissionen ermittelt werden. Dadurch kann das erfindungsgemäße datenbasierte Emissionsmodell auch für eine Vielzahl von Fahrzeugvarianten und Motorisierungen mit einem vertretbaren Aufwand realisiert werden.Furthermore, it has proved to be advantageous if the emission model is created by means of statistical experimental design, also referred to as Design of Experiments (DoE). The system behavior of the vehicle, the internal combustion engine and the exhaust system is examined in terms of emissions by the most important internal and external parameters and operating points of the motor vehicle varies and the resulting emissions are determined. As a result, the data-based emission model according to the invention can also be realized for a large number of vehicle variants and engine versions with a justifiable expense.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die oben genannten Größen derart verändert werden, dass sie ein spezifisches Fehlermuster des Kraftfahrzeugs und/oder der Brennkraftmaschine und/oder der Abgasanlage charakterisieren. In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the above-mentioned variables are changed in such a way that they characterize a specific error pattern of the motor vehicle and / or the internal combustion engine and / or the exhaust system.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das datenbasierte Emissionsmodell durch ein physikalisches Emissionsmodell ergänzt. Hierbei ist es vorgesehen, dass das physikalische Emissionsmodell die Emissionen der Brennkraftmaschine unter Berücksichtigung der Betriebs- und Umgebungsgrößen unter der Annahme berechnet, dass die emissionsrelevanten Komponenten der Brennkraftmaschine nominal arbeiten, d. h. keine Drift aufweisen. Weiterhin ist es vorgesehen, dass das datenbasierte Emissionsmodell die Differenz der Emissionen der Brennkraftmaschine zu der eines nominalen Systems unter Berücksichtigung der durch die Überwachungsfunktionen ermittelten Parameter der emissionsrelevanten Komponenten von deren Nominalwert bestimmt. In diesem Fall kann dann die Summe der Emissionen aus dem physikalischen Modell und dem erfindungsgemäßen Emissionsmodell zur Überwachung der Emissionswerte verwendet werden. Alternativ kann die Abweichung auch direkt als Überwachungskriterium verwendet werden.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the data-based emission model is supplemented by a physical emission model. In this case, it is provided that the physical emission model calculates the emissions of the internal combustion engine taking into account the operating and environmental variables on the assumption that the emission-relevant components of the internal combustion engine operate nominally, ie. H. have no drift. Furthermore, it is provided that the data-based emission model determines the difference of the emissions of the internal combustion engine to that of a nominal system, taking into account the parameters of the emission-relevant components determined by the monitoring functions, of their nominal value. In this case, the sum of the emissions from the physical model and the emission model according to the invention can then be used to monitor the emission values. Alternatively, the deviation can also be used directly as a monitoring criterion.
Die genannten Vorteile lassen sich auch mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung und einem Computerprogramm gemäß der nebengeordneten Patentansprüche realisieren. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Steuer- und/oder Regeleinrichtung eine gesonderte Recheneinheit zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren während des Betriebs der Brennkraftmaschine umfasst. Dann nämlich kann das datenbasierte Emissionsmodell unabhängig von den eigentlichen Steuer- und Regelungsfunktionen arbeiten.The advantages mentioned can also be realized with a control and / or regulating device and a computer program according to the independent claims. It has proved to be particularly advantageous if the control and / or regulating device comprises a separate arithmetic unit for carrying out the method according to the invention during operation of the internal combustion engine. For then the data-based emission model can work independently of the actual control and regulation functions.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen beschriebenen Merkmale können, ohne dass es einer weiteren Erläuterung bedarf, einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.Further advantages and advantageous embodiments of the invention are the drawing, the description and the claims removed. All features described in the drawing, the description and the claims can, without the need for further explanation, be essential to the invention individually or in any desired combination.
Es zeigen:Show it:
Die
Von der Brennkraftmaschine
In der Abgasanlage
Stromaufwärts des Diesel-Oxidationskatalysators
Im oberen rechten Bereich der Zeichnung von
Links neben dem Speicherbehälter
Das Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine
Funktionsrelevante Komponenten des Kraftfahrzeugs, die das Emissionsverhalten beeinflussen, sind beispielsweise das nicht im Detail dargestellte Kraftstoffdosiersystem und das Luftsystem, der Dieseloxidationskatalysator
Um die Funktion der emissionsrelevanten Komponenten und die Emissionen der Brennkraftmaschine
In der
Mit dem Bezugszeichen
Mit dem Bezugszeichen
Die Unterscheidung in Betriebsgrößen und externe Größen oder sonstigen Einflussgrößen ist nicht zwingend; sie können auch in einem Block zusammengefasst werden.The distinction between farm sizes and external parameters or other factors is not mandatory; they can also be summarized in a block.
In den Funktionsblöcken
Diese Liste der Blöcke
Basierend auf diesen nur beispielhaft aufgeführten Eingangsgrößen ermittelt das Emissionsmodell
Die auf diese Weise von dem Emissionsmodell
In der Fehlerbehandlungseinheit
Die Fehlerbehandlungseinheit
Weil diese Ausführungsform ohne den „Umweg” über die Ermittlung der Emissionen und den anschließenden Vergleich mit den gesetzlichen Vorgaben, ist dessen Erstellung einfacher und es wird weniger Rechenleistung im Regel- und/oder Steuergerät
Die Ausgangswerte der Überwachungsfunktionen
In den
Wenn diese On Board Diagnose Systeme
Gleichzeitig wird die Erstellung des OBD-Systems deutlich vereinfacht, weil das erfindungsgemäße datenbasierte Emissionsmodell
Weil die erfindungsgemäße Erstellung des Emissionsmodells
Bei einem herkömmlichen OBD-System müssen für eine Vielzahl von Komponenten Kennlinien oder Kennfelder in gesonderten Versuchen erfasst werden und mindestens teilweise die physikalischen Zusammenhängen modelliert werden. Um Wechselwirkungen mit anderen Überwachungsfunktionen nach Möglichkeit auszuschließen, wird bei dieser „isolierten” Betrachtungsweise nach dam Stand der Technik oftmals eine sehr aufwändig und genaue Modellierung vorgenommen, was den Aufwand weiter erhöht.In a conventional OBD system, characteristic curves or characteristic diagrams have to be recorded in separate tests for a large number of components and, at least in part, the physical relationships must be modeled. In order to exclude interactions with other monitoring functions as far as possible, this "isolated" approach according to the state of the art often requires a very elaborate and precise modeling, which further increases the effort.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102008004218 A1 [0015] DE 102008004218 A1 [0015]
- DE 102009055058 A1 [0016] DE 102009055058 A1 [0016]
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018224136A1 (en) * | 2017-06-07 | 2018-12-13 | Toyota Motor Europe | System and method for emissions determination and correction |
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- 2013-02-05 DE DE201310201867 patent/DE102013201867A1/en active Pending
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