DE102014216217A1 - Method and device for reducing nitrogen oxide and ammonia emissions in an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine during load changes - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reduktion von Stickoxidemissionen im Abgas einer Brennkraftmaschine, wobei in einem mit der Brennkraftmaschine betriebenen Fahrzeug Daten zu einer Fahrstrecke in einem Navigationssystem und/ oder mindestens einem Fahrerassistenz-System bereitgestellt werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass auch bei transienten Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine aus den Daten der zu erwartenden Fahrstrecke ein Verbrennungsmotor-Lastprofil und damit eine Stickoxid-Emission der Brennkraftmaschine, eine Stickoxid-Konvertierung des Katalysators und/ oder ein Bedarf der zur Stickoxidreduktion zudosierten Reduktionsmittellösung vorausbestimmt und diese bei der Dosierung der Reduktionsmittellösung korrektiv berücksichtigt oder der Zeitpunkt und die Dauer von Beladungs- und Regenerationsphase des NOx-Speicherkatalysators beeinflusst werden.The invention relates to a method and a device for reducing nitrogen oxide emissions in the exhaust gas of an internal combustion engine, data in a navigation system and / or at least one driver assistance system being provided in a vehicle operated by the internal combustion engine. According to the invention, an internal combustion engine load profile and thus a nitrogen oxide emission of the internal combustion engine, a nitrogen oxide conversion of the catalyst and / or a demand of the reducing agent solution added to the nitrogen oxide reduction are predicted even under transient operating conditions of the internal combustion engine and these be considered corrective in the dosage of the reducing agent solution or the time and duration of loading and regeneration phase of the NOx storage catalyst can be influenced.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion von Stickoxidemissionen im Abgas einer Brennkraftmaschine, welche in ihrem Abgaskanal einen Katalysator aufweist und bei dem zur Stickoxidreduktion eine Ammoniak-abspaltende Reduktionsmittellösung in Strömungsrichtung des Abgases vor einem als SCR-Katalysator ausgeführten Katalysator dem Abgasstrom mittels einer Dosiereinheit zudosiert wird oder Stickoxide während einer Beladungsphase mit mager eingestelltem Abgas in einen als NOx-Speicherkatalysator ausgeführten Katalysator eingespeichert und während einer darauf folgenden Regenerationsphase mit fett eingestelltem Abgas ausgetrieben und zu Stickstoff und Wasser konvertiert werden, wobei in einem mit der Brennkraftmaschine betriebenen Fahrzeug Daten zu einer Fahrstrecke in einem Navigationssystem und/ oder mindestens einem Fahrerassistenz-System bereitgestellt werden.The invention relates to a method for the reduction of nitrogen oxide emissions in the exhaust gas of an internal combustion engine, which has a catalyst in its exhaust passage and in which for nitrogen oxide reduction an ammonia-releasing reducing agent solution in the flow direction of the exhaust gas is added to the exhaust gas stream by means of a metering unit in front of a catalyst designed as an SCR catalyst or nitrogen oxides are stored during a loading phase with lean exhaust gas in a running as a NO x storage catalytic converter and expelled during a subsequent regeneration phase with rich set exhaust gas and converted to nitrogen and water, wherein in a vehicle powered by the internal combustion engine data to a driving distance be provided in a navigation system and / or at least one driver assistance system.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung, insbesondere eine Steuereinheit, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention further relates to a device, in particular a control unit, for carrying out the method according to the invention.
Die Beseitigung der HC- und CO-Emissionen aus dem Abgas beispielsweise einer Dieselmaschine erfolgt relativ einfach durch einen Oxidationskatalysator, während sich die Entfernung der Stickoxide in Anwesenheit von Sauerstoff aufwändiger gestaltet. Grundsätzlich möglich ist die Entstickung mit einem NOx-Speicherkatalysator oder einem SCR-Katalysator (Selective Catalytic Reduction). Durch die innere Gemischbildung beim Dieselmotor entstehen erheblich höhere Rußemissionen als beim Ottomotor. Die aktuelle Tendenz beim PKW geht dahin, diese mittels eines Partikelfilters nachmotorisch aus dem Abgas zu entfernen und die innermotorischen Maßnahmen vor allem auf die NOX- und Geräuschminderung zu konzentrieren. Bei Nutzfahrzeugen werden die NOX-Emissionen i. d. R. bevorzugt nachmotorisch mit einem SCR-System vermindert.The elimination of HC and CO emissions from the exhaust of, for example, a diesel engine is relatively easy through an oxidation catalyst, while the removal of nitrogen oxides in the presence of oxygen makes more complex. In principle, denitrification is possible with a NO x storage catalytic converter or an SCR catalytic converter (selective catalytic reduction). The internal mixture formation in the diesel engine produces significantly higher soot emissions than in the gasoline engine. The current trend in the car is to remove them by means of a particulate filter after motor from the exhaust and to focus the internal engine measures especially on the NO x - and noise reduction. In commercial vehicles, the NO x emissions are usually reduced preferably after motor with an SCR system.
Beim NOx-Speicherkatalysator (NSC: NOX Storage Catalyst) werden die Stickoxide in zwei Schritten abgebaut. In einer Beladungsphase wird kontinuierlich im mageren Abgas NOX in die Speicherkomponenten des Katalysators eingespeichert. Diese Beladungsphase dauert betriebspunktabhängig typischerweise 30 bis 300 s. Während einer Regenerationsphase wird periodische bei einem fetten Abgas NOX aus dem Speicher entleert und konvertiert. Die Regeneration des Speichers erfolgt typischerweise in Zeitbereichen von 2 bis 10 s.When NO x storage catalytic converter (NSC: NOx Storage Catalyst), the nitrogen oxides are broken down in two steps. In a loading phase is continuously stored in the lean exhaust gas NO X in the memory components of the catalyst. This loading phase typically takes 30 to 300 seconds depending on the operating point. During a regeneration phase, periodic fumes NO X are discharged from the accumulator and converted. The regeneration of the memory typically takes place in time ranges of 2 to 10 s.
Die selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden (SCR) beruht darauf, dass ausgewählte Reduktionsmittel in Gegenwart von Sauerstoff selektiv Stickoxide (NOX) reduzieren. Selektiv bedeutet hierbei, dass die Oxidation des Reduktionsmittels bevorzugt (selektiv) mit dem Sauerstoff der Stickoxide und nicht mit dem im Abgas wesentlich reichlicher vorhandenen molekularen Sauerstoff erfolgt. Ammoniak (NH3) hat sich hierbei als das Reduktionsmittel mit der höchsten Selektivität bewährt. Für den Betrieb im Fahrzeug müssten NH3-Mengen gespeichert werden, die aufgrund der Toxizität sicherheitstechnisch bedenklich sind. NH3 kann jedoch aus ungiftigen Trägersubstanzen wie Harnstoff oder Ammoniumcarbamat erzeugt werden. Als Trägersubstanz hat sich Harnstoff bewährt. Harnstoff weist eine sehr gute Löslichkeit in Wasser auf und kann daher als einfach zu dosierende Harnstoff-Wasser-Lösung (auch als AdBlue bekannt) dem Abgas zugegeben werden. Wird mehr Reduktionsmittel dosiert, als bei der Reduktion mit NOX umgesetzt wird, so kann es zu einem unerwünschten Ammoniak-Schlupf kommen. NH3 ist gasförmig und hat eine sehr niedrige Geruchsschwelle (15 ppm), so dass es zu einer – vermeidbaren – Belästigung der Umgebung kommen würde. Die Entfernung des NH3 kann durch einen zusätzlichen Oxidationskatalysator hinter dem SCR-Katalysator erzielt werden. Dieser Sperrkatalysator oxidiert das gegebenenfalls auftretende Ammoniak zu N2 und H2O. Darüber hinaus ist eine sorgfältige Applikation der AdBlue-Dosierung unerlässlich. Derartige Abgasreinigungssyteme mit SCR-Katalysatoren werden u.a. in der
Zur Optimierung der NOX-Reduktion bei gleichzeitiger Minimierung des NH3-Schlupfes, d.h. des Hindurchtretens von NH3 durch das Katalysatorsystem – ist eine modellgestützte Berechnung der optimalen Dosiermenge erforderlich. Insbesondere bei nicht vorhersehbaren Lastwechseln der Brennkraftmaschine kann es aber zu einer Fehldosierung kommen, die einen NOX-Peak im Abgas und einen Ammoniak-Schlupf begünstigen. In order to optimize NO x reduction while minimizing NH 3 slip, ie passing NH 3 through the catalyst system, a model-based calculation of the optimum metered dose is required. However, in particular in the event of unforeseeable load changes of the internal combustion engine, incorrect metering can occur which promotes an NO x peak in the exhaust gas and an ammonia slip.
Neue Abgasgesetzgebungen (RDE, WLTC) erweitern zum einen den zertifizierten Betriebsbereich (Last und Drehzahl) als auch die Dynamik (Beschleunigung und Geschwindigkeit) Verbrennungsmotor-getriebener Fahrzeuge (Transient Control). Dadurch kommt es vorübergehend mit heutigen Steuer- und Regelkonzepten verstärkt zu Ruß- und NOx- Peaks vor allem in den Lastwechseln (Transienten). Insbesondere die NOX-Peaks können durch den Katalysator durchbrechen, da entweder die Aufenthaltsdauer im Katalysator zu gering ist bzw. nicht genügend Harnstoff eingelagert ist. Lösungsansätze bzgl. der Rohemissionen des Verbrennungsmotors bestehen derzeit darin, über aktuelle Indikatoren (z.B. die Ladedruckänderung) den transienten Zustand zu erkennen und mit daraus abgeleiteten Sollwerten bzw. Korrekturen dann aus einer Kombination von Luftmassensteuerung und Abgasrückführratensteuerung und auch Eingriffen in das Einspritzsystem (ein späterer Einspritzbeginn verringert z.B. die NOX-Rohemissionen) die Ruß- und NOX-Peaks zu reduzieren und die Fahrbarkeit (Beschleunigungsverhalten) weiterhin sicher zustellen.New emission legislation (RDE, WLTC) extends the certified operating range (load and speed) as well as the dynamics (acceleration and speed) of internal combustion engine-powered vehicles (Transient Control). As a result, with today's control concepts, carbon black and NO x peaks, especially in the load changes (transients), are temporarily becoming more frequent. In particular, the NO x peaks can break through the catalyst, since either the residence time in the catalyst is too low or not enough urea is incorporated. Possible solutions regarding the raw emissions of the internal combustion engine currently exist in it, about current indicators (For example, the boost pressure change) to detect the transient state and derived therefrom setpoints or corrections then from a combination of air mass control and exhaust gas recirculation rate control and interventions in the injection system (a later start of injection reduces, for example, the NO x -Rohemissionsen) the soot and NO X To reduce peaks and continue to ensure driveability (acceleration behavior).
Andererseits sind verschiedene Systeme bereits Stand der Technik oder noch in der Entwicklung, die eine Vorausschau ermöglichen bzw. zusätzliche Informationen aus Fahrerassistenz-Systemen oder Navigationssystemen generieren, die eine Vorausschau ermöglichen.On the other hand, various systems are already state-of-the-art or are still under development, which allow for foresight or generate additional information from driver assistance systems or navigation systems that enable forecasting.
Ansätze zur Einbeziehung derartiger Daten insbesondere zur Regelung oder Steuerung von Verbrennungsvorgängen bei Brennkraftmaschinen oder zum Betreiben von Abgasnachbehandlungssystemen sind beispielsweise aus der
Die
Die
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine entsprechende prädiktive Erkennung von Transienten zu ermöglichen und diese bei Strategien zur Vermeidung von Stickoxid- und Ammoniak-Emissionen einzubeziehen. It is therefore an object of the invention to enable a corresponding predictive recognition of transients and to include them in strategies for the prevention of nitrogen oxide and ammonia emissions.
Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.It is a further object of the invention to provide a corresponding device for carrying out the method.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die das Verfahren betreffende Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 bis 9 gelöst.The object of the method is solved by the features of claims 1 to 9.
Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass auch bei transienten Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine aus den Daten der zu erwartenden Fahrstrecke ein Verbrennungsmotor-Lastprofil und damit eine Stickoxid-Emission der Brennkraftmaschine, eine Stickoxid-Konvertierung des Katalysators und/ oder ein Bedarf der zur Stickoxidreduktion zudosierten Reduktionsmittellösung vorausbestimmt und diese bei der Dosierung der Reduktionsmittellösung korrektiv berücksichtigt oder der Zeitpunkt und die Dauer von Beladungs- und Regenerationsphase des NOx-Speicherkatalysators beeinflusst werden. Mit dem Verfahren können insbesondere Forderungen neuerer Absatzgesetzgebungen, wie eingangs erwähnt, besser erfüllt werden. Insbesondere bei transienten Zuständen kann damit die Stickoxid-Emission weiter reduziert werden. Durch die Einbeziehung von Daten zum vorausliegenden Streckenverlauf und Verkehr kann die Zudosierung der Reduktionsmittellösung genauer abgestimmt oder der Zeitpunkt und die Dauer der Beladungs-/Regenerationsphasen im Hinblick auf Vermeidung einer Überdosierung von Reduktionsmitteln oder im Hinblick auf eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs optimiert werden. Zudem kann der Ammoniak-Schlupf bei Überdosierung deutlich reduziert oder vermieden werden. According to the invention it is provided that even under transient operating conditions of the engine from the data of the expected route an internal combustion engine load profile and thus a nitrogen oxide emission of the engine, a nitrogen oxide conversion of the catalyst and / or a need predetermines the reduction of nitric oxide metered reducing agent solution and these are correctively taken into account in the metering of the reducing agent solution or the time and duration of loading and regeneration phase of the NO x storage catalytic converter are influenced. In particular, demands of newer sales legislation, as mentioned above, can be better met by the method. In particular, in the case of transient states, the nitrogen oxide emission can thus be further reduced. By including data on the route ahead and traffic, the metered addition of the reducing agent solution can be fine-tuned or the Time and duration of the loading / regeneration phases to avoid overdosage of reducing agents or to reduce fuel consumption. In addition, the ammonia slip can be significantly reduced or avoided in case of overdose.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Verbrennungsmotor-Lastprofil der Brennkraftmaschine für einen Fern-Prädiktionshorizont anhand von bekannten und/ oder gemessenen Fahrzeugdaten oder Motordaten einerseits und aus Daten, die in Form eines elektronischen Horizontes (EH) im Navigationssystem gespeichert oder abrufbar sind, bestimmt wird. Damit lässt sich das Streckenprofil und somit auch das Lastprofil der Brennkraftmaschine vorausbestimmen, so dass die erforderliche zu dosierende Reduktionsmittelmenge für eine Stickoxidreduktion genauer und zum richtigen Zeitpunkt oder lassen sich die Zeitpunkte für die Beladungs-/Regenerationsphasen genauer vorausbestimmen. Zum elektronischen Horizont gibt es inzwischen eine Vielzahl von Literaturstellen. Neuere Entwicklungen dazu sind u.a. in Anmeldungen der Anmelderin beschrieben.It is particularly advantageous if the internal combustion engine load profile of the internal combustion engine for a remote prediction horizon is determined on the basis of known and / or measured vehicle data or engine data on the one hand and from data stored or retrievable in the navigation system in the form of an electronic horizon (EH) , This makes it possible to predetermine the route profile and thus also the load profile of the internal combustion engine so that the required quantity of reducing agent to be metered for nitrogen oxide reduction can be determined more accurately and at the right time or can the time points for the loading / regeneration phases be predicted more accurately. In the meantime, there are numerous references to the electronic horizon. More recent developments are u.a. described in applications of the applicant.
Eine weitere vorteilhafte Verfahrensvariante sieht vor, dass das Lastprofil anhand vergangener Fahrten erstellt wird, wobei die Antriebslast während einer vorbestimmbaren Anzahl zurückliegender Fahrten in einem festen zeitlichen Raster mit Ortsbezug gespeichert und somit ein fahrer- und fahrzeugspezifisches Lastprofil erstellt wird. Hiermit können bestimmte Streckenabschnitte, die häufig befahren werden, und die daraus resultierenden Lastprofile für die Stickoxidreduktionsstrategie zusätzlich zu den Daten aus dem elektronischen Horizont (EH) berücksichtigt werden. Damit können die gespeicherten Daten aus dem elektronischen Horizont präzisiert werden.A further advantageous variant of the method provides that the load profile is created on the basis of past journeys, wherein the drive load is stored during a predeterminable number of previous journeys in a fixed time grid with location reference and thus a driver and vehicle-specific load profile is created. This allows certain sections of the route, which are frequently traveled, and the resulting load profiles for the nitrogen oxide reduction strategy to be taken into account in addition to the data from the electronic horizon (EH). This allows the stored data to be specified from the electronic horizon.
Um aktuelle Einflüsse infolge der realen Verkehrs- und/ oder Umweltsituation und/ oder auch Fahrereinflüsse bei der vorausschauenden Zudosierung von Reduktionsmittel zu berücksichtigen, ist in einer weiteren vorteilhaften Verfahrensvariante vorgesehen, dass für einen Nah-Prädiktionshorizont Daten von Nahfeldsensoren von mindestens einem der Fahrerassistenz-Systeme genutzt werden, um kurzfristig zu erwartende Lastwechsel in Ergänzung zum Fern-Prädiktionshorizont vorauszubestimmen. In order to take account of current influences as a result of the real traffic and / or environmental situation and / or driver influences in the predictive addition of reducing agent, in a further advantageous variant of the method, data from near-field sensors of at least one of the driver assistance systems are available for a near-prediction horizon be used to predict short-term expected load changes in addition to the remote prediction horizon.
Dabei können aus den Daten des Nah-Prädiktionshorizontes auch die Start-Zeitpunkte und die Dauer der Beladungs- und Regenerationsphase des NOx-Speicherkatalysators bestimmt werden. In this case, the start times and the duration of the loading and regeneration phase of the NO x storage catalytic converter can also be determined from the data of the near-prediction horizon.
Eine weitere vorteilhafte Verfahrensvariante sieht zudem vor, dass zur Vorausbestimmung von Transienten bei Lastwechseln ein Getriebeschaltverhalten sowie dabei ggf. auftretende Zugkraftunterbrechungen mit berücksichtigt werden. Hiermit können insbesondere die i.d.R. steilen Transienten im Betriebskennfeld der Brennkraftmaschine vorausbestimmt und durch die zuvor genannten Maßnahmen die ansonsten entstehenden größeren Stickoxid- und Ruß-Peaks besser abgefangen werden. A further advantageous variant of the method also provides that, in order to predetermine transients during load changes, a gearshift behavior and any traction interruptions that may occur in the process are taken into account. In particular, the i.d.R. steep transient in the operating map of the internal combustion engine and determined by the aforementioned measures the otherwise resulting larger nitrogen oxide and soot peaks are better intercepted.
Vorteilhaft ist es daher, wenn aus dem Lastverlauf mit den detaillierten Lastwechseln über die geplante Strecke vorausschauend und/ oder mittels Erkennung einer vormals befahrenen Route adaptiv auf die Sickoxid-Rohemission und damit auf den detaillierten Stickoxid-Verlauf mit auftretenden Stickoxid-Peaks über die Strecke geschlossen wird, wobei unter Berücksichtigung von Regelstreckendaten von der Einspritzung des Reduktionsmittels über die Gemischbildungsstrecke im Abgasstrang bis über den Katalysator Einspritzzeitpunkt und Einspritzmenge über die Fahrstrecke berechnet und bei Erreichen eines bestimmten Fahrstreckenpunktes das Einspritzereignis ausgelöst wird. Die Prädiktion ermöglicht somit die rechtzeitige und genaue Einspeicherung und Regeneration. D.h. bei Verwendung eines SCR-Katalysators erfolgt eine genau dosierte Ammoniak-Einlagerung und NOX-Konvertierung ohne bzw. mit deutlich reduziertem Ammoniak- bzw. NOX-Durchbruch und bei Verwendung eines NOx-Speicherkatalysators eine vorausschauende NOX-Beladungserkennung und damit rechtzeitige, angepasste und kraftstoffoptimale Regeneration ohne bzw. deutlich reduzierten NOX-Durchbruch.It is therefore advantageous if the load history with the detailed load changes over the planned route anticipatory and / or by detecting a previously traveled route adaptively closed on the Sickoxid raw emission and thus on the detailed nitric oxide course with occurring nitrogen oxide peaks over the route is calculated, taking into account rule line data from the injection of the reducing agent over the mixture formation section in the exhaust line to the catalyst injection timing and injection quantity over the route and upon reaching a certain driving distance point, the injection event is triggered. The prediction thus allows the timely and accurate storage and regeneration. That is, when using an SCR catalyst is a precisely metered ammonia storage and NO X conversion without or with significantly reduced ammonia or NO X breakthrough and when using a NO x storage a predictive NO x -Beladungserkennung and thus timely , adapted and fuel-optimized regeneration without or significantly reduced NO X breakthrough.
Wird mittels Auswertung der Signale von vor und/ oder nach dem Katalysator verbauten Abgassensoren, insbesondere NOx-Sensoren, das Prädiktionsergebnis angepasst, kann die Prädiktion weiter verbessert werden. Die Abweichung von prädizierten und realen NOX-Verläufen über die Strecke können z.B. durch Fahrereinflüsse, wie z.B. geändertes Beschleunigungs- und Verzögerungs-/Brems-Verhalten des Fahrers beeinflusst und erfindungsgemäß gelernt und adaptiert werden (z.B. Korrektur-Faktoren und/ oder -Offsets für NOX-Katalysator-Beladung- und Konvertierungsmodelle).If the prediction result is adjusted by evaluating the signals from exhaust gas sensors installed upstream and / or downstream of the catalytic converter, in particular NO x sensors, the prediction can be further improved. The deviation of predicted and real NO X courses over the route can be influenced, for example, by driver influences, such as changed driver acceleration and deceleration / braking behavior, and learned and adapted according to the invention (eg correction factors and / or offsets for NO X catalyst loading and conversion models).
Eine vorteilhafte Verfahrensvariante sieht bei Brennkraftmaschinen, welche in hybriden Antriebskonzepten zusammen mit Elektromotoren betrieben werden, vor, dass bei Abweichungen der prognostizierten Daten von den aktuellen Daten die Leistungsbereitstellung der Brennkraftmaschine gegenüber der Leistungsbereitstellung des Elektromotors verändert oder der Elektromotor als Generator betrieben wird. So kann beispielsweise kurzfristig auf Abweichungen zwischen der aktuellen Reduktionsmitteleinlagerung im Katalysator zu der aktuell erforderlichen Einlagerung zur Vermeidung von NOx-Peaks reagiert werden. Ist zu viel Reduktionsmittel eingelagert, kann die Last der Brennkraftmaschine gegenüber dem elektrischen Antrieb erhöht werden, um NH3-Durchbrüche zu verhindern. Zudem kann in Extremfällen der Elektromotor als Generator betrieben werden. Ist demgegenüber zu wenig Reduktionsmittel eingelagert, kann kurzfristig die Leistungsabgabe des Elektromotors gegenüber der der Brennkraftmaschine erhöht werden, um NOx-Peaks zu vermeiden.An advantageous variant of the method provides for internal combustion engines, which are operated in hybrid drive concepts together with electric motors, that deviates the predicted data from the current data, the power supply of the internal combustion engine compared to the power supply of the electric motor changed or the electric motor is operated as a generator. For example, in the short term, it is possible to react to deviations between the current reduction agent storage in the catalyst and the currently required storage to avoid NO x peaks. If too much reducing agent is stored, the load of the internal combustion engine relative to the electric drive can be increased in order to prevent NH 3 breakthroughs. In addition, in Extreme cases of the electric motor can be operated as a generator. To the contrary, too little reducing agent into storage, the power output of the electric motor relative to which the internal combustion engine to be increased in the short term to avoid NOx peaks.
Die die Vorrichtung betreffende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Steuereinheit und/ oder die übergeordnete Motorsteuerung Schnittstellen zum Navigationssystem und/ oder zu mindestens einem der Fahrerassistenz-Systeme aufweisen, über die Daten der zu erwartenden Fahrstrecke einlesbar sind und die Steuereinheit und/ oder die übergeordnete Motorsteuerung Berechnungseinheiten und Kennfeldspeicher aufweisen, mit denen das erfindungsgemäße Verfahren mit seinen Varianten durchführbar ist. Die Implementierung kann dabei zumindest teilweise Software-basiert vorgesehen sein, wobei die Steuereinheit als separate Einheit oder als integraler Bestandteil einer übergeordneten Motorsteuerung ausgebildet sein kann. The object relating to the device is achieved in that the control unit and / or the higher-level engine control interfaces to the navigation system and / or to at least one of the driver assistance systems, via the data of the expected route are read and the control unit and / or the parent Have engine control calculation units and map memory, with which the inventive method with its variants is feasible. The implementation may be provided at least partially software-based, wherein the control unit may be formed as a separate unit or as an integral part of a higher-level engine control.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment shown in FIGS. It shows:
In einem Blockdiagramm
Anhand der Betriebsstunden
Insbesondere bei Katalysatoren mit hohem NH3-Speichervermogen empfiehlt es sich, die transienten Vorgänge und die Menge an tatsächlich gespeichertem NH3 zu modellieren. Da die NH3-Speicherfähigkeit von SCR-Katalysatoren
In einem weiteren Blockdiagramm
Um eine prädiktive Erkennung von Transienten im Betrieb der Brennkraftmaschine
- • Eine Prädiktion des Geschwindigkeitsverlaufs über die Strecke mittels Navigations- und Fahrerassistenzsystemen im Fern- und Nahbereich,
- • Eine Prädiktion der Verbrennungsmotorlast / Betriebspunkte über die Strecke mittels Fahrzeug-, Verkehrs- und Umweltdaten (Fahrbahnsteigungen, Temperaturen usw.) und Getriebeschaltstrategien,
- • Eine Prädiktion der NOX-Rohemissionen der Brennkraftmaschine
1 über die Strecke, - • Eine Prädiktion der möglichen NOX-Konvertierung des Katalysators über die Strecke,
- • Eine Prädiktion des Harnstoffbedarfs und der rechtzeitigen genau dosierten Beladung bzw. Einlagerung von Harnstoff in den Katalysator und optional oder alternativ
- • In hybriden Triebstrang-Topologien eine optionale Momenten-Reduzierung oder Momenten-Erhöhung des Verbrennungsmotors mittels motorischem oder generatorischem Betrieb des Elektromotors/ Generators um Durchbrüche von NOX oder Harnstoff bzw. Ammoniak zu vermeiden.
- • a prediction of the course of the course over the distance by means of navigation and driver assistance systems in the long-distance and short-range,
- • prediction of engine load / operating points over the route by means of vehicle, traffic and environmental data (road gradients, temperatures, etc.) and gearshift strategies;
- • A prediction of the NO x emissions of the internal combustion engine
1 over the track, - A prediction of the possible NO x conversion of the catalyst over the distance,
- • A prediction of the urea requirement and the timely precisely metered loading or incorporation of urea into the catalyst and optionally or alternatively
- In hybrid powertrain topologies, an optional torque reduction or torque increase of the internal combustion engine by means of motor or generator operation of the electric motor / generator to avoid breakthroughs of NO x or urea or ammonia.
Der Vorteil liegt in einer weiteren Reduktion von NOX- und Harnstoff-Emissionen nach dem NOX-Katalysator im realen Fahrbetrieb bzw. in der Möglichkeit den Katalysator bzgl. der heutigen Auslegung oder Konvertierungsrate eventuell zu verkleinern. The advantage lies in a further reduction of NO x and urea emissions after the NO x catalyst in real driving operation or in the possibility of possibly reducing the catalyst with regard to the current design or conversion rate.
Die Erfindung sieht für einen Fern-Prädiktionshorizont vor, dass das Verbrennungsmotor-Lastprofil in dem entsprechenden Steuergerät anhand von bekannten und/ oder gemessenen und/ oder angenommenen Fahrzeug- und Umweltparametern und der in einem elektronischen Horizont (EH) enthaltenen Daten berechnet werden. The invention provides for a remote prediction horizon that the engine load profile in the corresponding controller is calculated based on known and / or measured and / or assumed vehicle and environmental parameters and the data contained in an electronic horizon (EH).
Unter dem elektronischen Horizont (EH) werden heute insbesondere Fahrbahnsteigung und Kurvenkrümmung, die gesetzliche Geschwindigkeitsbeschränkung, aber auch Zusatzattribute, wie Kreuzungen, Lichtsignalanlagen, Anzahl der Fahrspuren, Tunnel, etc., verstanden. Diese werden in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrzeugposition als ortsfeste Attribute entlang der vorausliegenden Strecke ermittelt. Die Bereitstellung des EH erfolgt durch den sogenannten „Horizon Provider“ (HP), welcher z.B. Bestandteil des Navigationssystems sein kann. Die zukünftige Routenwahl des Fahrers kann anhand dessen Eingaben für die Zielführung des Navigationssystems ermittelt werden. Ohne Zielführung wird meist ebenfalls ein „wahrscheinlichster Pfad“ (most probable path, MPP) übertragen, der anhand der zugrunde liegenden Straßenklassen oder anhand einer Statistik über bereits gefahrene Strecken ermittelt wird. Optional ermittelt der HP alternative Strecken, welche der Fahrer auch wählen könnte. Im Folgenden wird der Begriff „MPP“ stellvertretend für die wahrscheinlichste Strecke und mögliche Alternativstrecken verwendet. Der EH liefert Informationen über Geschwindigkeitslimits, Durchschnittsgeschwindigkeiten, Steigungen und Kurvenkrümmungen entlang des MPP. Anhand dieser Informationen kann ein Geschwindigkeitsprofil erstellt werden. Ein Algorithmus hierfür ist seitens der Anmelderin bereits vorhanden. Under the electronic horizon (EH) are today in particular road gradient and curvature, the legal speed limit, but also additional attributes, such as intersections, traffic lights, number of lanes, tunnels, etc. understood. These become dependent on the current vehicle position as fixed attributes along the route ahead determined. The provision of the EH is carried out by the so-called "horizon provider" (HP), which may be part of the navigation system, for example. The future route selection of the driver can be determined on the basis of which inputs for the navigation system of the navigation system. Without route guidance, a most probable path (MPP) is usually also transmitted, which is determined on the basis of the underlying road classes or on the basis of statistics on already traveled routes. Optionally, the HP determines alternative routes, which the driver could also choose. In the following, the term "MPP" is used to represent the most probable route and possible alternative routes. The EH provides information about speed limits, average speeds, slopes, and turns along the MPP. Based on this information, a speed profile can be created. An algorithm for this is already available on the part of the applicant.
Ebenso ist als Weiterentwicklung dynamischer Straßenkarten bei der Anmelderin eine Applikation (App) für Mobiltelefone in Entwicklung. Dabei geht es um die Verkehrszeichenerkennung z.B. fahrzeuggeschwindigkeitsregulierender Verkehrszeichen mittels der vorhandenen Fahrzeug-Kamera und Übermittlung der Daten an den Provider der Applikation. Die Applikationsnutzer bekommen dafür eine bzgl. der geschwindigkeitsregulierenden Verkehrszeichen aktuelle Straßenkarte (dynamische Straßenkarte), die es ermöglicht, Funktionen wie z.B. einen Ausrollassistenten auf korrekten Daten zu realisieren. Dieser in Entwicklung befindliche Ausrollassistent gibt anhand von Fahrzeuggeschwindigkeitsregulierenden Verkehrszeichen entlang der Strecke, sowie Geländehöhenprofilen, aktueller Fahrzeuggeschwindigkeit und Fahrzeugmasse, usw. dem Fahrer Empfehlungen, rechtzeitig vom Gas zu gehen, um bis zur nächsten gebotenen Geschwindigkeit auszurollen, somit Bremsmanöver zu vermeiden und dadurch Kraftstoff zu sparen. Informationen für die dynamische Karte sind:
- • Speed Limits (Verkehrszeichen mit Geschwindigkeitsbeschränkungen)
- • Speed Limit Cancellations (Aufhebungen von Geschwindigkeitsbeschränkungen)
- • Ortseinfahrten (sind de facto Speed Limits auf 50 km/h)
- • Ortsausfahrten (sind de facto Aufhebungen von Geschwindigkeitsbeschränkungen)
- • Kurvenkrümmungen (und daraus abgeleitete relevante Kurvengeschwindigkeitspunkte)
- • Speed limits (traffic signs with speed limits)
- • Speed Limit Cancellations
- • town entrances (are de facto speed limits at 50 km / h)
- • City exits (are de facto suspension of speed restrictions)
- Curve curvatures (and relevant curve speed points derived from them)
Die Straßenkarte ist elektronisch auf einem Speichermedium z.B. auf einem Server bzw. Cloud Computing gespeichert. Die Fahrer von Kraftfahrzeugen sind mit ihrem mobilen Endgerät über eine Applikation, z.B. Navigation, mit der dynamischen Karte auf dem Server bzw. Cloud Computing mindestens zeitweise verbunden. The road map is electronically stored on a storage medium e.g. stored on a server or cloud computing. The drivers of motor vehicles are connected to their mobile terminal via an application, e.g. Navigation, at least temporarily connected to the dynamic map on the server or cloud computing.
Weiterhin sind Navigationssysteme mit prädiktiven Kartendaten bekannt bzw. in der Entwicklung. Die Dateninhalte, die von einem Navigationssystem im Sinne einer Vorausschau anderen Komponenten im Fahrzeug zur Verfügung gestellt werden können, sind abhängig von den Kartendaten, die von den Kartenlieferanten verfügbar sind und können sich abhängig vom Kartenlieferanten sowohl im Umfang als auch in der Qualität unterscheiden. Derzeit ist generell davon auszugehen, dass energierelevante Informationen, wie Höhen-/ Steigungsprofile, Krümmungen und Geschwindigkeitsprofile nicht flächendeckend verfügbar sind. Insbesondere sind Geschwindigkeitsinformationen und Höhen-/ Steigungsinformationen innerhalb Europas im Wesentlichen auf hochrangige Straßenklassen begrenzt. Entsprechend der Roadmaps der Kartenlieferanten ist die flächendeckende Verfügbarkeit von Höhen-/ Steigungsprofilen, Krümmungen und Geschwindigkeitsinformationen für hochrangige Straßen geplant. Allerdings ist die Verfügbarkeit von z.B. Steigungsinformationen für Wohnstraßen in absehbarer Zeit nicht zu erwarten. Es existieren aber Ideen die Fahrzeuge mit ihren Sensoren zu nutzen um daraus direkt oder indirekt abgeleitete Steigungsinformationen über den gefahrenen Strecken z.B. in den erwähnten dynamischen Karten zu speichern. Falls ein Navigationssystem vorhanden, aber eine Routenplanung nicht erfolgt ist, sind Verfahren zur adaptiven Routenerkennung vormals gefahrener Routen als auch spekulative Verfahren bekannt.Furthermore, navigation systems with predictive map data are known or under development. The data content that can be made available to other components in the vehicle by a navigation system in the sense of a foresight depends on the map data available from the map suppliers and can differ both in scope and in quality depending on the map supplier. Currently, it is generally assumed that energy-related information, such as height / slope profiles, curvatures and speed profiles are not available across the board. In particular, speed information and altitude / gradient information within Europe are essentially limited to high-level road classes. According to the roadmaps of the map suppliers, the area-wide availability of height / slope profiles, bends and speed information for high-level roads is planned. However, the availability of e.g. Slope information for residential streets in the foreseeable future is not expected. However, there are ideas to use the vehicles with their sensors in order to derive directly or indirectly derived slope information about the routes traveled, e.g. to save in the mentioned dynamic maps. If a navigation system is present but route planning has not been carried out, methods for adaptive route recognition of previously driven routes as well as speculative methods are known.
Ungefähre Fahrzeugparameter wie Fahrzeugmasse, Rollwiderstandskoeffizient, Strömungswiderstandskoeffizient und projizierte Stirnfläche werden in einer Verfahrensvariante im Steuergerät hinterlegt. Ungefähre Umweltparameter wie Luftdichte werden ebenfalls im Fahrzeug hinterlegt. Mit der Fahrwiderstandsgleichung wird auf Basis der genannten Informationen die Antrieblast für ein festes zeitliches Raster (z.B. alle 100 ms) entlang der Strecke im Voraus geschätzt.Approximate vehicle parameters such as vehicle mass, rolling resistance coefficient, flow resistance coefficient and projected end face are stored in a process variant in the control unit. Approximate environmental parameters such as air density are also stored in the vehicle. With the road resistance equation, the drive load for a fixed time grid (for example, every 100 ms) along the route is estimated in advance on the basis of said information.
Im EH können auch Informationen über den Fahrbahnbelag (Asphalt, Beton, Schotter, etc.) enthalten sein. Diese Information kann zusätzlich genutzt werden, um den Einfluss des Fahrbahnbelags auf den Rollwiderstandskoeffizient zu berücksichtigen. Die Fahrwiderstände sind hierbei notwendig zur Berechnung der Last.The EH may also contain information about the road surface (asphalt, concrete, gravel, etc.). This information can additionally be used to take into account the influence of the road surface on the rolling resistance coefficient. The driving resistances are necessary for calculating the load.
Zur Verbesserung der Lastprädiktion kann über den elektronischen Horizont zusätzlich ein explizites Lastprofil übertragen werden, welches vom HP anhand vergangener Fahrten erstellt wird. Hierfür wird die Antriebslast während jeder Fahrt in einem festen zeitlichen Raster mit Ortsbezug (über GPS oder Koppelortung) abgespeichert. Wenn eine Strecke mehrfach gefahren wurde, kann die Antriebslast anhand der Statistik über die vergangenen Fahrten geschätzt werden. Um zu erreichen, dass Änderungen entlang der Strecke (z.B. Geschwindigkeitslimits) oder des Fahrerverhaltens (z.B. schnellere Fahrt auf bekannter Strecke) in der Statistik berücksichtigt werden, werden zur Schätzung der Antriebslast z.B. nur die letzten x Fahrten auf der Strecke herangezogen (z.B. x = 10). Ein auf diese Weise erzeugtes Lastprofil ist fahrer- und fahrzeugspezifisch.To improve the load prediction, an explicit load profile can be transmitted via the electronic horizon, which is created by the HP based on past trips. For this purpose, the drive load during each trip in a fixed time grid with location reference (via GPS or coupling location) stored. If a route has been driven multiple times, the drive load can be estimated based on the statistics of past trips. In order to achieve that changes along the route (eg speed limits) or driver behavior (eg faster trip on known route) are taken into account in the statistics, for example, only the last x journeys on the route are used to estimate the drive load (eg x = 10 ). A load profile generated in this way is driver and vehicle specific.
Um Einflüsse durch die realen Verkehrs, Umwelt- und Fahrereinflüsse in der vorausschauenden Harnstoffdosierung zu berücksichtigen, werden bei einem Nah-Prädiktionshorizont Nahfeldsensoren vorhandener Fahrerassistenzsysteme genutzt um insbesondere kurzfristig zu erwartende Lastwechsel in Ergänzung zum Fern-Prädiktionshorizont zu prädizieren. Dabei können bereits im Einsatz befindliche Systeme wie ACC und ICA genutzt werden.In order to take into account the effects of real traffic, environmental and driver influences in predictive urea dosing, near-field sensors use near-field sensors of existing driver assistance systems in order to predict short-term expected load changes in addition to the long-range prediction horizon. It can be used already in use systems such as ACC and ICA.
Unter dem Begriff „Adaptive Cruise Control“ (ACC) sind Verfahren zur automatisierten Längsführung des Fahrzeugs durch Vorgabe von Antriebs- und Verzögerungsmoment bekannt. Wenn kein Verkehr vorhanden ist wird eine Setzgeschwindigkeit eingeregelt. Bei Verkehr wird ggf. stattdessen den vorausfahrenden Fahrzeugen gefolgt, die mittels eines Radar- oder Videosensors gemessen werden. Darüber hinaus wird bei Kurvenfahrt die Setzgeschwindigkeit reduziert. EcoLogic ACC ist eine Erweiterung von ACC um ein energiesparendes Ausrollen des Fahrzeugs im Schleppbetrieb vor Tempolimits bzw. vor Kurven. Tempolimits und Kurvengeschwindigkeiten kommen aus der Cloud. Dort werden sie mittels Aggregation von Messungen aus vielen Fahrzeugen ermittelt.The term "Adaptive Cruise Control" (ACC) methods for automated longitudinal guidance of the vehicle by specifying drive and deceleration torque are known. If there is no traffic, a set speed is adjusted. In traffic, it may be necessary to follow the vehicles in front instead, which are measured by means of a radar or video sensor. In addition, the set speed is reduced when cornering. EcoLogic ACC is an extension of ACC for an energy-efficient rolling out of the vehicle in towing operation before speed limits or before bends. Speed limits and cornering speeds come from the cloud. There they are determined by aggregation of measurements from many vehicles.
Die Funktion „Integrated Cruise Assist“ (ICA) automatisiert in gewissen Fahrsituationen die Längs- und die Querführung des Fahrzeugs durch Vorgabe von Verzögerungs- und Antriebsmoment und eines Lenkmoments. Wenn ein Überholmanöver sinnvoll ist, d.h. insbesondere kein rückwärtiger Verkehr vorhanden ist, führt ICA nach einer Blinkerbetätigung einen automatisierten Spurwechsel durch. Für ICA wird der vorausfahrende Verkehr über Radarsensoren gemessen, Kameras erfassen Fahrbahnlinien, Verkehrszeichen und freie Flächen. Nach hinten gerichtete Radarsensoren erfassen den rückwärtigen Verkehr. Aus einer digitalen Karte werden Sollgeschwindigkeiten auf Basis von Tempolimits und Kurvenradien bestimmt.The "Integrated Cruise Assist" (ICA) function automates the longitudinal and lateral guidance of the vehicle in certain driving situations by specifying the deceleration and drive torque and a steering torque. If an overtaking maneuver makes sense, i. In particular, no backward traffic is present, ICA performs an automatic lane change after a turn signal operation. For ICA, the traffic ahead is measured by radar sensors, cameras record lane lines, traffic signs and open areas. Rear-facing radar sensors detect rear traffic. Target speeds based on speed limits and curve radii are determined from a digital map.
Beispiele für einen Nah-Prädikationshorizont sind:
- • Das vorausfahrende Fahrzeug beschleunigt → prädizieren der Folgegeschwindigkeit. Im Falle, dass ein ACC-System (Adaptive Cruise Control) mit automatischer Folgefahrfunktion (Travel Assist) verwendet wird, ist der Fahrereinfluss ausgeblendet und die Prädiktion genauer.
- • Das vorausfahrende Fahrzeug fährt langsamer als das eigene Fahrzeug und/ oder der Fahrer gibt zu erkennen, dass er überholen wird (Blinker gesetzt, Überholspur frei, Kenntnis der zulässigen Höchstgeschwindigkeit aus der Navigation, gelerntes typisches Fahrerverhalten bzgl. Geschwindigkeitslimits, Fahrstreckentypen, Wetter, usw.) → prädizieren des Geschwindigkeitsverlaufs. Im Falle, dass ein ACC und Überholassistent (ICA = Integrated Cruise Assist) verwendet wird, ist der Fahrereinfluss ausgeblendet und die Prädiktion genauer.
- • The preceding vehicle accelerates → predict the following speed. In the event that an Adaptive Cruise Control (ACC) system with Travel Assist is used, driver influence is hidden and prediction more accurate.
- • The vehicle in front drives slower than its own vehicle and / or the driver indicates that it will overtake (turn signal set, overtaking lane, knowledge of the maximum permissible speed from the navigation, typical driver behavior with regard to speed limits, route types, weather, etc .) → predict the velocity profile. In the event that an ACC and Integrated Cruise Assist (ICA) is used, the driver's influence is hidden and the prediction more accurate.
Aufgrund der Beladungs- und Konvertierungszeiten von Katalysatoren kommt dem Nah-Prädiktionshorizont eine große Bedeutung zu. Um insbesondere die Lastwechsel des Verbrennungsmotors mit den Drehzahl-Drehmoment-Punkten und Transienten im Betriebskennfeld zu prädizieren, ist die Kenntnis der Getriebeschaltstrategie notwendig. Radgeschwindigkeit und Raddrehmoment wird mittels der Getriebeübersetzung auf die Drehzahl-Drehmoment-Punkte des Verbrennungsmotors zurückgerechnet. Bei Automatikgetrieben ist sie bekannt und damit gut zu prädizieren. Im Falle von Handschaltgetrieben lässt sich die Schaltstrategie fahrerspezifisch adaptiv lernen bzw. es wird ein typisches Fahrerschaltverhalten angenommen. Dabei ist zu berücksichtigen, ob es sich um Getriebe mit oder ohne Zugkraftunterbrechung handelt (z.B. Handschalter bzw. Doppelkupplungsgetriebe). Im Fall der Zugkraftunterbrechung fällt der Verbrennungsmotor in den Schaltpausen in den Leerlauf, d.h. es kommt zu mehr bzw. steileren Transienten im Betriebskennfeld des Verbrennungsmotors und damit zu größeren NOX- und Ruß-Peaks.Due to the loading and conversion times of catalysts, the near-prediction horizon is of great importance. In order to predict in particular the load changes of the internal combustion engine with the speed-torque points and transients in the operating map, the knowledge of the transmission shift strategy is necessary. Wheel speed and wheel torque is calculated back by means of the gear ratio to the speed-torque points of the engine. In automatic transmissions, it is well-known and thus easy to predict. In the case of manual transmissions, the shift strategy can learn adaptive driver-specific or it is assumed a typical driver switching behavior. It has to be taken into account, whether it is gearboxes with or without interruption of traction (eg manual or dual-clutch gearboxes). In the case of traction interruption of the internal combustion engine falls in the switching pauses in the idle, ie it comes to more or steeper transients in the operating map of the engine and thus to larger NO X - and soot peaks.
Aus dem Lastverlauf und den detaillierten Lastwechseln (inklusive infolge Schaltvorgängen) über die geplante Strecke (prädiktiv) bzw. Erkennung einer vormals befahrenen Route (adaptiv) kann nun auf die NOX-Rohemissionen und damit auf den detaillierten NOX-Verlauf mit den NOX-Peaks über der Strecke prädiziert werden. Die Konvertierungs- und Speicherfähigkeit des NOX-Katalysators und NOX-Emissionen hinter dem Katalysator lassen sich über Modelle abschätzen (Stand der Technik). Erfindungsgemäß kann die Einspeicherung von Ammoniak und NOX-Regeneration über die gesamte Strecke geplant und regelmäßig über die verbleibende Strecke die Planung insbesondere im Nahfeldbereich auf Basis aktueller Ereignisse ständig fortlaufend aktualisiert werden. Dabei werden unter Berücksichtigung der Regelstreckendaten von der Einspritzung von Harnstoff über die Gemischbildungsstrecke im Abgasstrang bis über den Katalysator Einspritzzeitpunkt und Einspritzmenge über die (Fahr-)Strecke berechnet und bei Erreichen des (Fahr-)Streckenpunktes das Einspritzereignis ausgelöst. From the load history and the detailed load changes (including as a result of switching operations) over the planned route (predictive) or detection of a previously traveled route (adaptive) can now on the NO X raw emissions and thus on the detailed NO X run with the NO X Peaks are predicted over the track. The conversion and storage capacity of the NO x catalyst and NO x emissions downstream of the catalyst can be estimated using models (prior art). According to the invention, the storage of ammonia and NO x regeneration over the entire route can be planned and regularly over the remaining route planning, especially in the near field on the basis of current events continuously updated continuously. Taking into account the control distance data from the injection of Urea is calculated via the mixture formation path in the exhaust line to above the catalyst injection time and injection quantity over the (driving) distance and triggered when reaching the (driving) waypoint injection event.
Bei Betriebsstrategien in Verbindung mit Hybrid-Antriebskonzepten kann der Elektromotor/ Generator z.B. bei Abweichungen der Prädiktion von der aktuellen Beladung mit Reduktionsmitteln wie folgt unterstützend verwendet werden:
- • Situation A: Aktuell ist zu wenig Harnstoff in den Katalysator eingelagert. Um einen durchbrechenden NOX-Peak zu vermeiden, wird die Leistungsbereitstellung des Verbrennungsmotors um den erforderlichen Betrag reduziert und die Elektromotorleistung um den fehlenden Betrag erhöht, d.h. Rückrechnung des fehlenden NOX-Betrages auf die zu reduzierende Motorlast.
- • Situation B: Aktuell wurde zu viel Harnstoff im Katalysator eingelagert. Um ein Durchbrechen von Ammoniak zu vermeiden, wird die Leistungsbereitstellung des Verbrennungsmotors um den erforderlichen Betrag erhöht und die Elektromotorleistung um den fehlenden Betrag verringert, d.h. Rückrechnung des überschüssigen Harnstoff-Betrages auf die zu erhöhende NOX-Emission und damit zu erhöhende Motorlast. Ist der Betrag des Elektromotors negativ so wird dieser im Generatorbetrieb, d.h. mit erhöhter Verbrennungsmotorlast, betrieben.
- • Situation A: Currently there is too little urea in the catalyst. In order to avoid a breaking NO x peak, the power supply of the internal combustion engine is reduced by the required amount and the electric motor power increased by the missing amount, ie recalculation of the missing NO X amount to the motor load to be reduced.
- • Situation B: Currently, too much urea has been stored in the catalyst. In order to avoid a breakthrough of ammonia, the power supply of the internal combustion engine is increased by the required amount and the electric motor power reduced by the missing amount, ie recalculation of the excess urea amount to be increased NO x emissions and thus increasing engine load. If the amount of the electric motor is negative, it is operated in generator mode, ie with an increased engine load.
In verbrauchsoptimierten Betriebsstrategien mit Prädiktion kann das erfindungsgemäße Verfahren als Randbedingung bzw. als Vorgabe des Optimierungsraumes in das Optimierungsverfahren einfließen. Eine Reduktion der NOX-Peaks hat beispielsweise Vorrang vor der reinen Verbrauchsoptimierung.In consumption-optimized operating strategies with prediction, the method according to the invention can be incorporated into the optimization method as a boundary condition or as a specification of the optimization space. A reduction of the NO x peaks, for example, takes precedence over pure consumption optimization.
Optional oder Alternativ ist auch die Zu- oder Abschaltung oder eine variable/ kontinuierliche Lasteinstellung von Nebenverbrauchern wie z.B. Klimakompressor, Bordnetz-Generator, Heizung usw. für den notwendigen Verbrennungsmotorlastbetrag denkbar, um den NOX-Peak und/oder Ammoniakdurchbruch zu vermeiden bzw. weiter zu reduzieren.Optionally or alternatively, the switching on or off, or variable / continuous load adjustment by auxiliary equipment such as air conditioning compressor, on-board power generator, heater, etc. for the required engine load amount is conceivable to avoid the NO X peak and / or ammonia breakthrough or further to reduce.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, den Schaltvorgang des Getriebes zu verzögern oder vorzuziehen oder ganz auszusetzen, um einen Lastsprung des Verbrennungsmotors infolge Zugkraftunterbrechung deutlich zu reduzieren.In a further embodiment of the invention can be provided to delay the switching operation of the transmission or preferable or completely suspend to significantly reduce a load jump of the engine due to traction interruption.
Sinngemäß ist beim NOx-Speicherkatalysator anstelle des Harnstoffs der Kraftstoff für die Regenration zu verwenden. Bei Verwendung von NOx-Speicherkatalysatoren kann anstatt eines periodischen Verfahrens der Kraftstoffanreicherung mittels der Verbrennungsmotorlast-, NOX-Rohemissions- und NOX-Katalysatoreinspeicherung-Prädiktion im Fern- und Nahbereich rechtzeitig die Regeneration (NOX-Ausspeicherung und Konvertierung im fetten Abgas) geplant und durchgeführt werden, wobei für die Einspeicherung bzw. Beladung heute ein Prädiktionshorizont von bis zu 300 sec und für die Regeneration ein Prädiktionshorizont von bis zu 10 sec ausreichend wäre.Analogously, in the case of the NO x storage catalyst, the fuel for the regeneration is to be used instead of the urea. When using NO x storage catalysts instead of a periodic method of fuel enrichment by means of the engine load, NO x -Rohissions and NO x catalyst storage prediction in the long-distance and close range in time regeneration (NO X - storage and conversion in the rich exhaust gas) planned and carried out, with a prediction horizon of up to 300 seconds and a prediction horizon of up to 10 seconds being sufficient for the regeneration.
Die Prädiktion z.B. des Harnstoffverbrauchs auf Basis des Lastprofils kann in der Motorsteuerung
Das erfindungsgemäße Verfahren verhindert NOX- und/ oder Ammoniak-Durchbrüche (beim SCR Katalysator) bzw. unnötigen Fettbetrieb und damit einen geringeren Kraftstoffmehrverbrauch (beim NOX-Speicherkatalysator) und erlaubt im besten Fall kleinere Katalysatoren bzw. grenzwertigere Auslegungen der Komponenten im Abgasnachbehandlungssystem oder auf den Sperrkatalysator teilweise oder ganz zu verzichten.The inventive method prevents NO x - and / or ammonia breakthroughs (the SCR catalyst) or unnecessary rich operation and thus a lower fuel consumption (the NO x storage catalyst) and allows in the best case smaller catalysts or more borderline interpretations of the components in the exhaust aftertreatment system or partially or completely dispense with the blocking catalyst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10139142 A1 [0005] DE 10139142 A1 [0005]
- DE 102008025569 A1 [0009, 0010] DE 102008025569 A1 [0009, 0010]
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- WEISSWELLER in CIT (72), Seite 441–449, 2000 [0005] WEISSWELLER in CIT (72), pages 441-449, 2000 [0005]
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