DE102016001367A1

DE102016001367A1 - Verfahren und System zum Ansteuern eines Verbrennungsmotors und/oder einer Abgasnachbehandlungseinrichtung eines Fahrzeugs, Fahrzeug mit einem solchen System sowie Computerprogrammprodukt zum Durchführen eines solchen Verfahren und Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung mit einem derartigen Computerprogrammprodukt

Info

Publication number: DE102016001367A1
Application number: DE102016001367.2A
Authority: DE
Inventors: Felix KRAEMER; Nihad Karacic
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-02-06
Filing date: 2016-02-06
Publication date: 2017-08-10
Also published as: US20170226946A1; US10167794B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Verbrennungsmotors (12) eines Fahrzeugs (10), mit den Verfahrensschritten: Ermitteln des Fahrzustands des Fahrzeugs (10) und Erzeugen von entsprechenden Fahrzustandssignalen mit Fahrzustandserfassungsmitteln (18), Ermitteln der Emissionswerte der vom Verbrennungsmotor (12) ausgestoßenen Abgase unter Verwendung der Fahrzustandssignale mittels eines auf einer Steuereinheit (16) abgelegen Rechenmodells (30), Vergleichen der ermittelten Emissionswerte mit vorgegebenen Emissionsgrenzwerten mittels der Steuereinheit (16), und für den Fall, dass die ermittelten Emissionswerte über den vorgegebenen Emissionsgrenzwerten liegen, Ansteuern des Verbrennungsmotors (12) und oder der der Abgasnachbehandlungseinrichtung (13) mittels der Steuereinheit (16) derart, dass die ermittelten Emissionswerte soweit reduziert werden, bis sie unter den vorgegebenen Emissionsgrenzwerten liegen. Zudem betrifft die Erfindung ein System (14) zum Ansteuern eines Verbrennungsmotors (12) eines Fahrzeugs (10), ein Fahrzeug (10) mit einem solchen System (14) sowie ein Computerprogrammprodukt zum Durchführen eines solchen Verfahrens und eine Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung mit einem derartigen Computerprogrammprodukt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Ansteuern eines Verbrennungsmotors und/oder einer Abgasnachbehandlungseinrichtung eines Fahrzeugs, ein Fahrzeug mit einem solchen System sowie ein Computerprogrammprodukt zum Durchführen eines solchen Verfahrens und eine Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung mit einem derartigen Computerprogrammprodukt.
Um eine behördliche Zulassung zu bekommen, müssen Verbrennungsmotoren, insbesondere Otto- und Dieselmotoren, bestimmte Abgasnormen oder Abgasgesetze erfüllen, beispielsweise die Verordnung (EC) 692/2008, mit dieser Verordnung verbundene Normen oder Verordnungen oder diese Norm ergänzende oder aufhebende Normen/Verordnungen, in welchen bestimmte Emissionsgrenzwerte insbesondere für Kohlenmonoxid (CO), Stickoxide (NO_X), Kohlenwasserstoffe (HC), Partikelmasse (PM) und Partikelanzahl (PN) für die Mitgliedsstaaten der Europäischen Union festgelegt werden. Neben den Emissionsgrenzwerten geben die Abgasnormen vor, unter welchen Testbedingungen das Emissionsverhalten der betreffende Verbrennungsmotor zu prüfen ist. Je nachdem, welche der in der Europäischen Union bindenden Euronormen auf einen zu testenden Verbrennungsmotor anzuwenden ist, werden statische oder dynamische Testbedingungen auf einem Rollenprüfstand getestet. Beispielsweise werden bestimmte Geschwindigkeits- und Beschleunigungsprofile abgefahren und anschließend geprüft, ob die Emissionswerte der vom getesteten Verbrennungsmotor ausgestoßenen Abgase die gesetzlich vorgegebenen Emissionsgrenzwerte überschreiten oder nicht.
Insbesondere die dynamischen Testbedingungen sollen die im normalen Fahrbetrieb auftretenden Fahrzustände simulieren, um zu testen, ob der Verbrennungsmotor auch im normalen Betrieb die Emissionsgrenzwerte einhält oder nicht. Um die Vergleichbarkeit der Testergebnisse zu gewährleisten, schreiben die verschiedenen Euronormen relativ genau vor, unter welchen Testbedingungen der Verbrennungsmotor zu untersuchen ist. Der momentan für Europa gültige Testzyklus ist der NEDC (New European Driving Cycle), der die zu prüfenden Testbedingungen festlegt. Als Folge davon legen die Motorenhersteller die Verbrennungsmotoren so aus, dass sie die Emissionsgrenzwerte unter Verwendung des NEDC einhalten. Auch wenn der NEDC auch dynamischen Testbedingungen beinhaltet, so sind die Testbedingungen bekannt. Insbesondere ist bekannt, in welchen Betriebspunkten der Verbrennungsmotor getestet wird und wie lange und wie oft er sich in diesen Betriebspunkten befindet. Zudem werden beim NEDC Betriebspunkte getestet, die sich im unteren Teillastbereich des getesteten Verbrennungsmotors befinden. Demzufolge bilden der NEDC und ähnliche Testzyklen den normalen Betrieb des Verbrennungsmotors allenfalls annäherungsweise ab, so dass die Verbrennungsmotoren, welche die geltenden Euronormen erfüllen, im normalen Betrieb die vorgeschriebenen Emissionsgrenzwerte teilweise deutlich überschreiten.
Um die Unterschiede zwischen dem Emissionsverhalten des betreffenden Verbrennungsmotors unter Testbedingungen und im normalen Fahrbetrieb zu minimieren, soll das Emissionsverhalten der Verbrennungsmotoren zukünftig nicht mehr oder nicht mehr nur auf dem Rollenprüfstand und nach dem NEDC getestet werden, sondern auf einer gewöhnlichen Fahrstrecke, um anschließend ermitteln zu können, ob die Emissionsgrenzwerte auch unter normalen Fahrbedingungen eingehalten werden. Derartige Testverfahren werden auch als RDE-Testverfahren („Real Driving Emissions”) bezeichnet, bei denen der Verbrennungsmotor nicht auf dem Prüfstand, sondern im gewöhnlichen Straßenverkehr getestet wird, ohne dass die verwendete Fahrstrecke vorher bekannt ist. Das Testfahrzeug trägt eine entsprechende Abgasanalysevorrichtung (PEMS-Messgeräte, portables Emissionsmesssystem) mit sich. Es ist daher auch nicht bekannt, in welchen Betriebspunkten und unter welchen Umgebungsbedingungen wie die Steigung der abgefahrenen Strecke sowie die momentane Witterung (z. B. Wind und Außentemperatur) der Verbrennungsmotor getestet wird.
Um die betreffenden Abgasnormen auch unter Verwendung des RDE-Testverfahrens einhalten zu können, kann der Verbrennungsmotor so ausgelegt werden, dass er auch unter den ungünstigsten Randbedingungen („Worst-Case-Scenario”), die im normalen Fahrbetrieb auftreten können, die Emissionsgrenzwerte einhält. Als Beispiel derartiger ungünstiger Randbedingungen kann ein Beschleunigungsvorgang an einer Steigung bei Gegenwind dienen. Um auch unter diesen Randbedingungen die Emissionsgrenzwerte einhalten zu können, kann beispielsweise die maximale Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors von vorne herein entsprechend weit begrenzt werden. Diese und ähnliche am „Worst-Case-Scenario” ausgerichtete Gegenmaßnahmen werden auch als statische Kalibrierungen bezeichnet und können im Fahrbetrieb nicht geändert werden. Nachteilig hieran ist, dass beispielsweise die Leistungsreserven des Verbrennungsmotors nicht vollständig ausgenutzt werden kann, auch wenn das „Worst-Case-Scenario” nur extrem selten auftritt und der Verbrennungsmotor bei anderen „milderen” Randbedingungen die Emissionsgrenzwerte nicht überschreiten würde. Die statischen Kalibrierungen sorgen folglich dafür, dass sich die Auslegung des Verbrennungsmotors dauerhaft an ungünstigen Randbedingungen orientieren muss, die nur sehr selten auftreten.
Es ist Aufgabe einer Ausführungsform der Erfindung, ein Verfahren und ein System zum Ansteuern eines Verbrennungsmotors und/oder einer Abgasnachbehandlungseinrichtung anzugeben, mit welchen der Verbrennungsmotor und/oder einer Abgasnachbehandlungseinrichtung mit einem Minimum an Gegenmaßnahmen so betrieben werden können, dass er die Emissionsgrenzwerte im normalen Fahrbetrieb auch bei Fahrzuständen, die dem „Worst-case-scenario” nahekommen, einhält. Darüber hinaus liegt einer Ausgestaltung die Aufgabe zugrunde, ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Durchführen eines solchen Verfahrens zu schaffen. Weiterhin liegt einer Ausführung der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit einem derartigen System anzugeben. Zudem ist es eine Aufgabe einer Umsetzung der vorliegenden Erfindung, eine Steuerungs- und Regelungsvorrichtung mit einem derartigen Computerprogrammprodukt zu schaffen.
Diese Aufgabe wird mit den in den Ansprüchen 1, 9, 10, 11 und 12 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Verbrennungsmotors und/oder einer Abgasnachbehandlungseinrichtung eines Fahrzeugs, mit den Verfahrensschritten:

– Ermitteln des Fahrzustands des Fahrzeugs und Erzeugen von entsprechenden Fahrzustandssignalen mit Fahrzustandserfassungsmitteln,
– Ermitteln der Emissionswerte der vom Verbrennungsmotor ausgestoßenen Abgase unter Verwendung der Fahrzustandssignale mittels eines auf einer Steuereinheit abgelegen Rechenmodells,
– Vergleichen der ermittelten Emissionswerte mit vorgegebenen Emissionsgrenzwerten mittels der Steuereinheit, und
– für den Fall, dass die ermittelten Emissionswerte über den vorgegebenen Emissionsgrenzwerten liegen, Ansteuern des Verbrennungsmotors und/oder der Abgasnachbehandlungseinrichtung mittels der Steuereinheit derart, dass die ermittelten Emissionswerte soweit reduziert werden, bis sie unter den vorgegebenen Emissionsgrenzwerten liegen.

Unter vorgegebenen Emissionsgrenzwerten sind insbesondere Emissionsgrenzwerte zu verstehen, die im Zuge einer Zulassung eines Verbrennungsmotors berücksichtigt werden müssen. Derartige Randbedingungen und Emissionsgrenzwerte werden insbesondere von staatlichen Institutionen erlassen, müssen aber nicht zwangsläufig in Gesetzen verankert sein, sondern können auch in Form von Normen, Richtlinien, Verordnungen oder Empfehlungen festgelegt sein, die auch von privatwirtschaftlichen Institutionen und Herstellern stammen können.
Nach dem Stand der Technik zum Prioritätszeitpunkt dieser Anmeldung ist es bei Serienfahrzeugen nicht möglich, die Emissionswerte der während der Fahrt vom Verbrennungsmotor ausgestoßenen Abgase fortlaufend zu ermitteln, da die verfügbaren Sensoren nicht alle im Abgas enthaltenen Abgaskomponenten quantifizieren können. Vorschlagsgemäß wird daher ein Rechenmodell verwendet, welches anhand der bei Serienfahrzeugen verfügbaren Daten für den jeweiligen ermittelten Fahrzustand die Emissionswerte der ausgestoßenen Abgase ermittelt. Der Fahrzustand kann beispielsweise mittels der Geschwindigkeit, der Beschleunigung, der Fahrzeit und/oder der abgegebenen Leistung ermittelt werden. Entsprechende Fahrzustandserfassungsmittel sind in jedem modernen Serienfahrzeug verfügbar. Die Fahrzustandserfassungsmittel können entsprechend ausgebildete Sensoren umfassen, allerdings können sie weitere Rechenmodelle umfassen. So kann beispielsweise die abgegebene Leistung über die momentan anliegende Drehzahl und über das momentan anliegende Drehmoment berechnet werden, wozu das weitere Rechenmodell entsprechende Kennfelder des Verbrennungsmotors verwendet, die auf der Steuereinheit hinterlegt sein können. Die von den Fahrzustandserfassungsmitteln generierten Informationen werden dem Rechenmodell zugeführt. Aus dem ermittelten Fahrzustand ermittelt das Rechenmodell die Emissionswerte der ausgestoßenen Abgase. Nachdem die ermittelten Emissionswerte mit den vorgegebenen Emissionsgrenzwerten mittels der Steuereinheit verglichen worden sind, wird geprüft, ob die ermittelten Emissionswerte über den vorgegebenen Emissionsgrenzwerten liegen. Sollte dies der Fall sein, werden Gegenmaßnahmen ergriffen, um die ermittelten Emissionswerte unter die vorgegebenen Emissionsgrenzwerte zu senken. Hierzu steuert die Steuereinheit den Verbrennungsmotor und/oder die Abgasnachbehandlungseinrichtung derart an, dass die ermittelten Emissionswerte unter den vorgegebenen Emissionsgrenzwerten liegen.
In dieser Ausführungsform der Erfindung leitet die Steuereinheit nur dann auf den Verbrennungsmotor und/oder die Abgasnachbehandlungseinrichtung einwirkende Gegenmaßnahmen ein, wenn die anhand des Rechenmodells ermittelten Emissionswerte der ausgestoßenen Abgase über den vorgegebenen Emissionsgrenzwerten liegen. Ansonsten werden keine Gegenmaßnahmen ergriffen.
Um die Emissionswerte der ausgestoßenen Abgase zu senken, wirken die meisten Gegenmaßnahmen mindernd auf die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors. Die im Stand der Technik bekannten statischen Kalibrierungen führen dazu, dass der Verbrennungsmotor nur einen Teil seiner Leistung und nie seine gesamte Leistung abgeben kann. Hieraus folgt, dass der Verbrennungsmotor seine Leistungsreserven nicht voll ausschöpfen kann, wodurch der Verbrennungsmotor beispielsweise ein schlechtes Ansprechverhalten aufweist oder das Fahrzeug nur mit einer verminderten Höchstgeschwindigkeit betrieben werden kann. Will man die ohne die statische Kalibrierung mögliche Leistung abrufen und dennoch die vorgegebenen Emissionsgrenzwerte einhalten, muss der Verbrennungsmotor auf eine höhere Leistung ausgelegt werden, was zu konstruktivem Mehraufwand und folglich zu höheren Fertigungskosten und meistens zu einem erhöhten Verbrauch führt.
Unter Berücksichtigung des momentanen Fahrzustands kann das Rechenmodell die momentanen Emissionswerte des vom Verbrennungsmotor ausgestoßenen Abgases mit einer hinreichenden Genauigkeit in Echtzeit und fortlaufend ermitteln. Demzufolge können dynamische Kalibrierungen, die während der Fahrt vorgenommen werden, realisiert werden. Die Gegenmaßnamen werden nur dann ausgeführt, wenn sie tatsächlich benötigt sind, um die Emissionswerte der ausgestoßenen Abgase auf oder unter die vorgegebenen Emissionsgrenzwerte zu senken. Die Auslegung des Verbrennungsmotors muss sich daher nicht am „Worst-Case-Scenario” orientieren, so dass insbesondere die Leistungsreserven des Verbrennungsmotors in den meisten Fahrzuständen vollständig abgerufen werden können, ohne dass die vorgegebenen Emissionsgrenzwerte überschritten werden. Darüber hinaus können die Dynamik, die NVH (noise, vibration, harshness), welche insbesondere die Akustik und die Laufruhe beschreibt, der Kraftstoffverbrauch und bei Dieselmotoren der Harnstoffverbrauch in den meisten Fahrzuständen wie gewünscht umgesetzt werden. Gegenmaßnahmen, welche eine oder mehrere dieser Faktoren negativ beeinflussen, werden auf das Minimum reduziert. Konstruktive, leistungserhöhende Maßnahmen sind nicht erforderlich, womit die Fertigungskosten nicht erhöht werden.
Für den Fall, dass der Verbrennungsmotor zum Senken der Emissionswerte der ausgestoßenen Abgase angesteuert wird, handelt es sich um innermotorische Gegenmaßnahmen. Außermotorische Gegenmaßnahmen liegen dann vor, wenn die Abgasnachbehandlungseinrichtung so angesteuert wird, dass die Emissionswerte gesenkt werden. Eine derartige außermotorische Gegenmaßnahme kann bei Dieselmotoren eine erhöhte Harnstoff-Einspritzung in einen SCR-Katalysator („selective catalytic reduction”) der Abgasnachbehandlungseinrichtung sein. Die meisten innermotorischen Gegenmaßnahmen führen zu einer Leistungsminderung, während die außermotorischen Gegenmaßnahmen und insbesondere die entsprechende Ansteuerung der Abgasnachbehandlungseinrichtung keinen oder nur einen zu vernachlässigenden Einfluss auf die vom Verbrennungsmotor abgegebene Leistung haben.
In einer alternativen Ausführungsform können die ermittelten Emissionswerte über eine vorgebbare Zeit gemittelt werden. Es wird ein Durchschnittswert der ermittelten Emissionswerte über eine vorgebbare Zeit berechnet, was beispielsweise mittels der Steuereinheit umgesetzt werden kann. Die Mittelung der ermittelten Emissionswerte dient dazu, den Effekt von kurzfristig auftretenden Ausreißern zu vermindern. Diese Ausreißer können beispielsweise beim eingangs beschriebenen „Worst-Case-Scenario” auftreten, wenn das Fahrzeug an einer Steigung und bei Gegenwind beschleunigt wird. Ausreißer können auch nach dem Start des Verbrennungsmotors auftreten, wenn der Verbrennungsmotor seine Betriebstemperatur noch nicht erreicht hat. Ohne die Mittelung werden Gegenmaßnahmen unmittelbar dann eingeleitet, wenn die Steuereinheit feststellt, dass die ermittelten Emissionswerte die vorgegebenen Emissionsgrenzwerte übersteigen. Die oben beschriebenen Fahrzustände dauern aber üblicherweise nur eine kurze Zeit an. In den meisten Fällen gehen Fahrzustände voraus und/oder schließen sich Fahrzustände an, bei denen die ermittelten Emissionswerte deutlich unter den vorgegebenen Emissionsgrenzwerten liegen. Je nach Norm dürfen die Emissionsgrenzwerte aber nur im Mittel überschritten werden, so dass kurzfristige Überschreitungen akzeptabel sind, solange sie von Fahrzuständen ausgeglichen werden, bei denen die Emissionswerte der ausgestoßenen Abgase unter den Emissionsgrenzwerten liegen. Die Mittelung ermöglicht es somit, die vorgegebenen Emissionsgrenzwerte so weit wie möglich auszuschöpfen, wodurch die Anzahl der Gegenmaßnahmen und insbesondere die leistungsmindernden Gegenmaßnahmen auf ein Minimum reduziert werden können. Die Leistungsreserven des Verbrennungsmotors können weitgehend ausgeschöpft werden. Der Fahrer nimmt die leistungsmindernden Eingriffe so gut wie nicht wahr, da sie selten vorgenommen werden.
Bei einer anderen Ausführungsform kann beim Ermitteln des Fahrzustands die Fahrzeit, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die Beschleunigung des Fahrzeugs, die vom Verbrennungsmotor abgegebene Leistung, der CO₂-Ausstoß und/oder der NO_X-Ausstoß des Verbrennungsmotors berücksichtigt werden. Die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Fahrzeugs werden in modernen Fahrzeugen ohnehin ständig gemessen und werden beispielsweise von Fahrdynamik-Regelungssystemen verwendet, mit denen das Fahrzeug stabilisiert wird. Der NO_X-Ausstoß kann über einen NO_X-Sensor ermittelt werden, der insbesondere bei Serienfahrzeugen mit Dieselmotoren üblicherweise vorhanden ist.
Weitere Parameter, welche bei der Ermittlung des Fahrzustands berücksichtigt werden können, sind beispielsweise die während der Fahrzeit ab dem Start zurückgelegte Wegstrecke, die Temperatur des Kühlwassers, die Umgebungstemperatur sowie der Umgebungsdruck. Weitere, hier nicht genannte Parameter können berücksichtigt werden. Hierbei ist man bestrebt, zunächst sämtliche Parameter, die im betreffenden Fahrzeug ohnehin erfasst werden, zu verwenden, sofern sie einen zielführenden Beitrag zur Ermittlung des Fahrzustands liefern. Parameter, die nur mit zusätzlichem konstruktiven Aufwand oder mit zusätzlicher Hardware und insbesondere mit zusätzlichen Sensoren erfasst werden können, werden nachrangig berücksichtigt, da hierdurch zusätzliche Kosten entstehen. Wenn jedoch der Nutzen der zusätzlichen Hardware oder eines zusätzlichen Sensors besonders hoch ist, kann deren Einsatz dennoch berücksichtigt werden.
Für den Fall, dass für eine bestimmte Abgaskomponente kein Sensor vorhanden ist, kann die momentan ausgestoßene Emission dieser Abgaskomponente indirekt unter Verwendung eines weiteren Rechenmodells ermittelt werden. Beispielsweise kann die momentann ausgestoßene CO₂-Emission über die von der Kraftstoffpumpe eingespritzte Kraftstoffmenge und unter Berücksichtigung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses λ mit hinreichender Genauigkeit ermittelt werden, wozu das weitere Rechenmodell eine einfache Umrechnung vornimmt.
Zum Ermitteln der vom Verbrennungsmotor abgegebenen Leistung kann das weitere Rechenmodell ein Kennfeld aufweisen, welches bei der Motorenentwicklung für den betreffenden Verbrennungsmotor aufgestellt worden ist. Anhand der von Drehzahlmesser gelieferten Signale kann das weitere Rechenmodell auf die momentan abgegebene Leistung schließen. Alternativ oder kumulativ kann die momentan abgegebene Leistung aber auch von einem Drehmomentsensor erfasst werden, ohne dass hierzu das weitere Rechenmodell benötigt wird.
Je mehr Parameter bei der Ermittlung des Fahrzustands berücksichtigt werden, desto besser kann das Rechenmodell die Emissionswerte der ausgestoßenen Abgase ermitteln. Es wird hierbei angestrebt, die Parameter im Rechenmodell zu berücksichtigen, die entweder ohnehin schon ermittelt werden oder die sich mit Hilfe des weiteren Rechenmodells aus vorhandenen Daten ermitteln lassen. Zum Umsetzen der Erfindung werden folglich keine zusätzlichen Hardware-Komponenten und insbesondere zusätzliche Sensoren benötigt, so dass keine zusätzlichen konstruktiven Maßnahmen notwendig sind. Dies schließt aber nicht aus, auch die Daten, die von weiteren Sensoren oder anderen Hardware-Komponenten geliefert werden, die momentan nicht verfügbar sind oder nicht ins Fahrzeug eingebaut werden können, im Rechenmodell zu berücksichtigen, sofern diese dazu beitragen, die Emissionswerte der ausgestoßenen Abgase genauer zu ermitteln. Daher soll an dieser Stelle angemerkt werden, dass die oben erwähnten Parameter, die bei der Ermittlung des Fahrzustands berücksichtigt werden, nicht abschließend sind, sondern um beliebige weitere Parameter ergänzt werden können.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Steuereinheit derart ansteuernd auf den Verbrennungsmotor wirken, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ des dem Verbrennungsmotor zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemischs verändert wird. Üblicherweise wird der Verbrennungsmotor mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ von 1 betrieben. Eine leichte Erhöhung von λ im Hochlastbereich des Motors führt zu geringeren CO- und PN-Emissionen. Dabei muss aber die vom Verbrennungsmotor abgegebene Leistung gesenkt werden, um die betreffenden Bauteile und insbesondere den Turbolader vor einer zu hohen thermischen Belastung zu schützen, so dass eine Erhöhung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses λ mit einer leistungsmindernden Gegenmaßnahme zum Senken der Emissionen des ausgestoßenen Abgases einhergeht.
Eine Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuereinheit derart ansteuernd auf den Verbrennungsmotor wirkt, dass die Überschneidungszeiten des Einlassventils und des Auslassventils des Verbrennungsmotors verändert werden. In den Überschneidungszeiten sind sowohl das Einlassventil als auch das Auslassventil gleichzeitig geöffnet. Neben der bei modernen Verbrennungsmotoren standardmäßig vorhandenen verstellbaren Ein- und Auslassnockenwellen wird eine Kraftstoff-Direkteinspritzung benötigt. Herkömmliche PFI-Motoren (Port-Fuel-Injection) mit einer Saugrohreinspritzung sind zum gleichzeitigen Öffnen der Einlass- und Auslassventile bedingt geeignet. Diese Weise der Ansteuerung der Einlass- und Auslassventile wird auch als „Scavenging” bezeichnet. Das über zwei Nocken-Phasenwandler geregelte, gleichzeitige Öffnen der Ein- und Auslassventile bewirkt ein direktes Überströmen eines bestimmten Anteils der Verbrennungsluft in den Abgaskanal. In einem speziell ausgeformten Abgaskrümmer vermischt sich die Verbrennungsluft mit den Abgasen, wobei deren Bestandteile durch den zugeführten Sauerstoff exotherm nachverbrennen. Die durch die Erhöhung der Überschneidungszeiten bewirkte exotherme Nachverbrennung des Abgases senkt die hierin enthaltenen Abgasemissionen. Sofern der Verbrennungsmotor mittels eines Turboladers aufgeladen wird, erhöht sich seine Verdichtungsleistung, da die Abgasturbine mit einem erhöhten Abgas-Volumenstrom beaufschlagt wird. Daher wird das „Scavenging” insbesondere bei niedrigen Drehzahlen verwendet, bei welchen der Turbolader nur eine geringe Verdichtungsleistung bereitstellt, um das Ansprechverhalten beim Beschleunigen zu verbessern, da beim Beschleunigen eine hohe Leistung benötigt wird. Eine Verringerung der Überschneidungszeit führt zu einer Minderung der Leistungsabgabe und damit zu einer Verschlechterung des Ansprechverhaltens. Allerdings werden durch diese Maßnahmen die NO_X- und PN-Emissionen gesenkt. Weitere Parameter, die im Rahmen des Scavenging geändert werden können, sind neben den Überscheidungszeiten der Ein- und Auslassventile auch die maximale Gesamtzeit, in welcher der Verbrennungsmotor im Scavenging-Modus betrieben wird. Während die Überschneidungszeiten nur wenige Millisekunden betragen, kann die Gesamtzeit beispielsweise zwischen 1 und 10 Sekunden betragen. Weiterhin kann das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Scavenging-Modus verändert werden. Darüber hinaus kann die Zeitdauer, innerhalb welcher die maximale Überschneidungszeit erreicht wird, kürzer oder länger gewählt werden („ramp in”).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Menge der dem Verbrennungsmotors zugeführten Verbrennungsluft zumindest mit einem Regelventil, insbesondere mit einer Drosselklappe, veränderbar, wobei die Steuereinheit derart ansteuernd auf das zumindest eine Regelventil wirkt, dass die Emissionswerte reduziert werden. Neben der Drosselklappe kann auch das in einem die Abgasturbine umgehenden Bypass des Abgasstrangs angeordnete Wastegate als Regelventil eingesetzt werden. Je nachdem, wie weit das Wastegate geöffnet ist, wird die Abgasturbine des Turboladers mit einem höheren oder niedrigeren Abgasstrom beaufschlagt, so dass der Turbokompressor schneller oder langsamer dreht. Entsprechend wird die Verbrennungsluft in stärkerem oder geringerem Umfang verdichtet und dadurch dem Verbrennungsmotor eine größere oder geringere Menge an Verbrennungsluft zugeführt. Die Veränderung der Menge der dem Verbrennungsmotor zugeführten Verbrennungsluft bewirkt eine Änderung der Leistungsabgabe bzw. der Last, mit welcher der Verbrennungsmotor betrieben wird. Je mehr Verbrennungsluft zugeführt wird, desto höher die Leistungsabgabe. Da aber eine erhöhte Leistungsabgabe auch einen erhöhten Kraftstoffverbrauch nach sich zieht, steigen auch die im Abgas enthaltenen Emissionen. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass eine Ansteuerung der Regelventile eine Verringerung der ausgestoßenen Emissionen bewirkt. Moderne Fahrzeuge verfügen über einen Luftmengensensor, so dass die Menge der des Verbrennungsmotors zugeführten Verbrennungsluft gut geregelt werden kann.
An dieser Stelle soll angemerkt werden, dass es sehr viele mit der Steuereinheit veränderbare Parameter gibt, mit denen der Verbrennungsmotor so angesteuert werden kann, dass sich die Emissionswerte der vom Verbrennungsmotor ausgestoßenen Abgase senken lassen. Die hier vorgestellten Gegenmaßnahmen stellen nur eine kleine Auswahl dar. Üblicherweise wird jede Abgaskomponente für sich betrachtet und zur Senkung der ausgestoßenen Emissionen dieser Abgaskomponente eine Anzahl von der betreffenden Abgaskomponente zugeordneten Gegenmaßnahmen ergriffen. Die Gegenmaßnahmen können in ihrem Umfang gestuft und vorausschauend vorgenommen werden, so dass die Gegenmaßnahmen bereits dann vorgenommen werden, wenn zu erkennen ist, dass die ermittelten Emissionswerte die Emissionsgrenzwerte bei Beibehaltung des Fahrzustands demnächst überschreiten werden. In diesem Fall können die Gegenmaßnahmen zunächst in einem geringen Umfang vorgenommen werden, so dass der Fahrer die Gegenmaßnahmen nicht oder nur in einem sehr geringen Umfang wahrnimmt. Aus der Anzahl der zur Verfügung stehenden Gegenmaßnahmen kann zunächst diejenige ausgewählt werden, die den geringsten Einfluss auf den Fahrzustand ausübt. Beispielsweise kann zunächst die zuvor beschriebene außermotorische Gegenmaßnahme ergriffen werden, bei welcher mehr Harnstoff in die Abgasnachbehandlungseinrichtung eingespritzt wird. Wenn die ausgewählte Gegenmaßnahme voll ausgeschöpft ist, wird die nächste Gegenmaßnahme ergriffen. Auch wenn jede Gegenmaßnahme einer Abgaskomponente zugeordnet ist, so ist es nicht ausgeschlossen, dass eine Gegenmaßnahme auch eine senkende Wirkung auf den Emissionswert einer anderen Abgaskomponente aufweist, so dass diese Gegenmaßnahme bedenkenlos ergriffen werden kann. Es gibt aber auch Gegenmaßnahmen, die zwar senkend auf den Emissionswert einer Abgaskomponente, aber steigernd auf den Emissionswert einer anderen Abgaskomponente wirken. Diese Maßnahmen können nur dann ergriffen werden, wenn der Emissionswert der anderen Abgaskomponente ausreichend weit unter dem Emissionsgrenzwert liegt. Insofern können Gegenmaßnahmen, die eine senkende Wirkung auf die Emissionswerte einer Abgaskomponente und eine steigernde Wirkung auf die Emissionswerte einer anderen Abgaskomponente haben, nicht ohne Berücksichtigung der anderen Abgaskomponente ergriffen werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird beim Ermitteln des Fahrzustands des Fahrzeugs die momentane Position des Fahrzeugs berücksichtigt. Mit der Berücksichtigung der momentanen Position soll eine Information darüber erhalten werden, ob sich das Fahrzeug im innerstädtischen oder außerstädtischen Bereich befindet. Diese Information kann beispielsweise durch das von Navigationsgeräten verwendete GPS-Signal oder über das Geschwindigkeitsprofil erlangt werden. Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs für eine bestimmte Zeit nicht über 60 km/h gestiegen ist, kann davon ausgegangen werden, dass sich das Fahrzeug im innerstädtischen Bereich befindet. Weitere Indizien hierfür können häufige Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgänge sowie Stopps sein. Aufgrund der erhöhten Verkehrsdichte und durch die Bebauung verursachte schlechte Umwälzung der Luft steigen die Emissionswerte beispielsweise von NO_X, CO, HC und der Partikelmenge und der Partikelmasse der Luft im innerstädtischen Bereich starker und häufiger an als im außenstädtischen Bereich. Aus diesem Grund haben einige Städte sogenannte Umweltzonen eingerichtet, welche nur Fahrzeuge befahren können, deren Verbrennungsmotoren nur Abgase mit geringen Emissionswerten ausstoßen. Wenn das Rechenmodell die Information erhält, dass sich das Fahrzeug im innerstädtischen Bereich aufhält, kann die Steuereinheit den Verbrennungsmotor derart ansteuern, dass die Emissionsgrenzwerte sehr deutlich unterschritten werden, um die Luftbelastung gering zu halten. Für den Fall, dass eine bestimmte Stadt das Befahren einer Umweltzone davon abhängig macht, dass das betreffende Fahrzeug besonders niedrige Emissionsgrenzwerte nicht überschreitet, kann dies im Rechenmodell berücksichtigt werden.
Auch wenn zuvor ausgeführt wurde, dass kurzzeitige Überschreitungen der Emissionsgrenzwerte toleriert werden können, wenn vor oder nach der Überschreitung Fahrzustände vorliegen, bei denen die ermittelten Emissionswerte deutlich unter den vorgegebenen Emissionsgrenzwerten liegen. Hierbei ist anzumerken, dass nur kurzzeitige Überschreitungen der Emissionsgrenzwerte beispielsweise bei Beschleunigungsvorgängen oder dann, wenn der Verbrennungsmotor seine Betriebstemperatur noch nicht erreicht hat, toleriert werden sollen. Unter Berücksichtigung der momentanen Position des Fahrzeugs kann aber verhindert werden, dass ein längerfristiges Überschreiten der Emissionsgrenzwerte im innerstädtischen Bereich mit sich anschließenden Fahrten im außerstädtischen Bereich ausgeglichen werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens entsprechen die Emissionsgrenzwerte denjenigen der EU-Verordnung (EC) 692/2008. Diese Verordnung ist für alle in Europa zugelassenen Fahrzeuge bindend, so dass diese Verordnung die maßgeblichen Emissionsgrenzwerte vorgibt. Für den Fall, dass Verordnungen erlassen werden, welche die EU-Verordnung (EC) 692/2008 ergänzen, ablösen oder mit ihr verbunden sind, entsprechen die Emissionsgrenzwerte denjenigen der maßgeblichen Verordnungen. Es können aber auch die Grenzwerte anderer Verordnungen in der Steuereinheit hinterlegt sein, welche dann vom Rechenmodell berücksichtigt werden. Wenn über das GPS-Signal festgestellt wird, dass sich das Fahrzeug z. B. in einer Umweltzone befindet, können von dem Rechenmodell verschärfte Grenzwerte angewendet werden.
Eine Ausgestaltung der Erfindung betrifft ein System zum Ansteuern eines Verbrennungsmotors und/oder der Abgasnachbehandlungseinrichtung insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend Fahrzustandserfassungsmittel zum Ermitteln des Fahrzustands des Fahrzeugs und Erzeugen von entsprechenden Fahrzustandssignalen, eine Steuereinheit, auf welcher ein Rechenmodell zum Ermitteln der Emissionswerte der vom Verbrennungsmotor ausgestoßenen Abgase unter Verwendung der Fahrzustandssignale abgelegt ist, wobei die Steuereinheit derart eingerichtet ist, dass mittels der Steuereinheit die ermittelten Emissionswerte der ausgestoßenen Abgase mit für diese Randbedingungen vorgegebenen Emissionsgrenzwerten vergleichbar sind, und für den Fall, dass die ermittelten Emissionswerte über den vorgegebenen Emissionsgrenzwerten liegen, der Verbrennungsmotor und/oder die Abgasnachbehandlungseinrichtung derart ansteuerbar sind, dass die ermittelten Emissionswerte soweit reduziert werden, bis sie unter den vorgegebenen Emissionsgrenzwerten liegen.
Die technischen Effekte und Vorteile, die sich mit dem vorschlagsgemäßen System erreichen lassen, entsprechen denjenigen, die für die verschiedenen Ausgestaltungen des Verfahrens erörtert worden sind. Zusammenfassend sei darauf hingewiesen, dass in dieser Ausgestaltung des Systems dynamische Kalibrierungen, die während der Fahrt vorgenommen werden, realisiert werden können. Die Gegenmaßnahmen, die meistens leistungsmindernd auf den Verbrennungsmotor oder verbrauchssteigernd auf die Abgasbehandlungseinrichtung wirken, werden nur dann ausgeführt, wenn sie tatsächlich benötigt werden, um die Emissionswerte der ausgestoßenen Abgase auf oder unter die vorgegebenen Emissionsgrenzwerte zu senken. Grundlage für die dynamischen Kalibrierungen ist das Rechenmodell, welches es ermöglicht, aus dem Fahrzeugzustand die Emissionswerte der vom Verbrennungsmotor ausgestoßenen Abgase während der Fahrt fortlaufend und in Echtzeit zu ermitteln. Die Auslegung des Verbrennungsmotors muss sich daher nicht am „Worst-Case-Scenario” orientieren, so dass die Leistungsreserven des Verbrennungsmotors in den meisten Fahrzuständen abgerufen werden können, ohne dass die vorgegebenen Emissionsgrenzwerte überschritten werden. Konstruktive, leistungserhöhende Maßnahmen sind nicht erforderlich, womit die Fertigungskosten nicht erhöht werden.
Eine Ausführung der Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist, zum Durchführen des Verfahrens nach einem zuvor erörterten Ausführungsformen. Die technischen Effekte und Vorteile, die sich mit dem vorschlagsgemäßen Computerprogrammprodukt erreichen lassen, entsprechen denjenigen, die für die verschiedenen Ausgestaltungen des Verfahrens erörtert worden sind.
Eine Umsetzung der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem System nach der zuvor dargestellten Ausgestaltung. Die technischen Effekte und Vorteile, die sich mit dem vorschlagsgemäßen Fahrzeug umsetzen lassen, entsprechen denjenigen, die für die verschiedenen Ausgestaltungen des Verfahrens erörtert worden sind.
Eine Realisierung der vorliegenden Erfindung betrifft eine Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung mit einem Computerprogrammprodukt nach der zuvor beschriebenen Ausführung. Die technischen Effekte und Vorteile, die sich mit der vorschlagsgemäßen Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung umsetzen lassen, entsprechen denjenigen, die für die verschiedenen Ausgestaltungen des Verfahrens erörtert worden sind.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
1 eine prinzipielle Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, der mit dem vorschlagsgemäßen Verfahren angesteuert wird,
2 eine schematische Darstellung der vorschlagsgemäßen Ermittlung des Fahrzustands, und
3 ein Ablaufdiagramm des vorschlagsgemäßen Verfahrens.
In 1 ist ein Fahrzeug 10 prinzipiell dargestellt, welches einen Verbrennungsmotor 12 und eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 13 aufweist, die mit einem nachfolgend näher beschriebenen Verfahren angesteuert werden können. Zum Ansteuern des Verbrennungsmotors 12 und/oder der Abgasnachbehandlungseinrichtung 13 weist das Fahrzeug 10 ein System 14 auf, welches eine Steuereinheit 16 umfasst. Die Steuereinheit wirkt mit einer Anzahl von Fahrzustandserfassungsmitteln 18 zusammen, welche verschiedene, den aktuellen Fahrzustand charakterisierende Parameter ermitteln und in entsprechende Fahrzustandssignale umwandeln. Im dargestellten Beispiel umfassen die Fahrzustandserfassungsmittel 18 Geschwindigkeitssensoren 20, welche die momentane Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 erfassen. Ferner umfassen die Fahrzustandserfassungsmittel 18 einen Beschleunigungssensor 22, mit welchem die momentane Beschleunigung des Fahrzeugs 10 ermittelt werden kann. Weiterhin umfassen die Fahrzustandserfassungsmittel 18 einen NO_X-Sensor 24, mit welchem die momentan vom Verbrennungsmotor 12 ausgestoßenen Emissionswerte der verschiedenen Stickoxide ermittelt werden können. Weiterhin beinhalten die Fahrzustandserfassungsmittel 18 einen Drehzahlmesser 26, mit dem die aktuelle Drehzahl des Verbrennungsmotors 12 ermittelt werden kann, und einen Kraftstoffmengenmesser 28, mit dem die von einer hier nicht dargestellten Kraftstoffpumpe in den Brennraum des Verbrennungsmotors 12 eingespritzte Kraftstoffmenge ermittelt werden kann.
Auf der Steuereinheit 16 ist ein Rechenmodell 30 abgelegt, welche die von den Fahrzustandserfassungsmitteln 18 erzeugten Signale verarbeitet, diese auf die nachfolgend beschriebene Weise verarbeitet und den Verbrennungsmotor 12 und/oder die Abgasnachbehandlungseinrichtung 13 entsprechend ansteuert.
In 2 ist eine schematische Darstellung der vorschlagsgemäßen Ermittlung des Fahrzustands dargestellt. Wie bereits oben erläutert, kann der Fahrzustand mit einer Anzahl von Parametern charakterisiert werden, die von den Fahrzustandserfassungsmitteln 18 ermittelt werden. Beispielsweise die Geschwindigkeits- und Beschleunigungssensoren 20, 22 ermitteln direkt den momentanen Wert des entsprechenden Parameters und speisen diesen in die Steuereinheit 16 ein. Es gibt aber auch Parameter, die zwar den Fahrzustand beschreiben, aber nicht direkt vom Rechenmodell 30 verwertet werden können. Beispielsweise ist die momentan vom Verbrennungsmotor 12 abgegebene Leistung von Interesse, die nicht direkt aus der Drehzahl abgeleitet werden kann. Daher wird die vom Drehzahlmesser 26 ermittelte Drehzahl zunächst in ein weiteres Rechenmodell 32 eingespeist, auf dem ein für den betreffenden Verbrennungsmotor spezifisches Kennfeld hinterlegt ist, aus dem von der momentanen Drehzahl und weiteren Parametern, beispielsweise der Menge der dem Verbrennungsmotor zugeführten Luftmenge und des abgegebenen Drehmoments, auf die abgegebene Leistung geschlossen werden kann. Das weitere Rechenmodell 32 kann entweder Teil der Fahrzustandserfassungsmittel 18 oder Teil des Rechenmodells 30 sein.
In 3 ist eine Ausführungsform eines vorschlagsgemäßen Verfahrens zum Ansteuern des Verbrennungsmotors 12 anhand eines Ablaufdiagramms dargestellt. In einem ersten Schritt S1 wird der momentane Fahrzustand des Fahrzeugs 10 mithilfe der Fahrzustandserfassungsmittel 18 auf die oben beschriebene Weise ermittelt. Aus dem ermittelten Fahrzustand werden in einem Schritt S2 die Emissionswerte der momentan vom Verbrennungsmotor 12 ausgestoßenen Abgase ermittelt. Anschließend wird in einem Schritt S3 ermittelt, ob die ermittelten Emissionswerte über oder unter vorgegebenen Emissionsgrenzwerten liegen. Die Emissionsgrenzwerte können sich beispielsweise aus gesetzlichen Vorschriften ergeben. Für den Fall, dass die ermittelten Emissionswerte unter den Emissionsgrenzwerten liegen, wird der Verbrennungsmotor 12 unverändert betrieben, so dass die Steuereinheit 16 nicht eingreifend auf den Verbrennungsmotor 12 einwirkt (S4). Für den Fall, dass die ermittelten Emissionswerte über den Emissionsgrenzwerten liegen, steuert die Steuereinheit 16 den Verbrennungsmotor 12 derart an, dass die anschließend ermittelten Emissionswerte unter den vorgegebenen Emissionsgrenzwerten liegen (S5). Hierzu werden die Schritte S1 bis S3 fortlaufend wiederholt und je nach Vergleichsergebnis Gegenmaßnahmen eingeleitet oder nicht. Die Steuereinheit 16 kann dabei aus einer Vielzahl von verfügbaren Gegenmaßnahmen diejenige auswählen, die für den ermittelten Fahrzustand die wirksamste ist, um die Emissionswerte zu senken.
Nicht dargestellt ist der Fall, dass die Steuereinheit 16 den Verbrennungsmotor 12 bereits dann ansteuert, wenn erkennbar ist, dass die Emissionswerte der vom Verbrennungsmotor 12 ausgestoßenen Abgase die Emissionsgrenzwerte in Kürze übersteigen werden. Hierzu kann ein Emissionsvorgrenzwert festgelegt werden, bei dessen Überschreiten bereits der Verbrennungsmotor 12 emissionsmindernd angesteuert wird, um zu verhindern, dass der Emissionsgrenzwert überschritten wird oder um die Zeitdauer, für die der Emissionsgrenzwert überschritten wird, gering gehalten wird. Dabei kann berücksichtigt werden, dass bestimmte Gegenmaßnahmen erst nach einer bestimmten Totzeit beginnen zu wirken.
Sinngemäß gelten die oben aufgeführten Schritte auch zum Ansteuern der Abgasnachbehandlungseinrichtung 13. Da, wie zuvor erwähnt, die Ansteuerung der Abgasnachbehandlungseinrichtung 13 keine oder so gut wie keine leistungsmindernde Wirkung auf den Verbrennungsmotor 12 aufweist, bietet es sich an, zunächst die Abgasnachbehandlungseinrichtung 13 so anzusteuern, dass die Emissionswerte der ausgestoßenen Abgase gesenkt werden. Erst wenn die Ansteuerung der Abgasnachbehandlungseinrichtung 13 ausgereizt ist, können die innermotorischen Gegenmaßnahmen ergriffen werden.
Da vorstehend lediglich eine oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurden, sei klargestellt, dass grundsätzlich eine Vielzahl von Variationen und Abweichungen möglich sind. Es sei ferner klargestellt, dass die beschriebenen Ausführungsformen lediglich Beispiele darstellen, die den Schutzbereich, die Anwendbarkeit oder den Aufbau nicht einschränken. Vielmehr stellen die Zusammenfassung und die beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine praktische Anleitung für den Fachmann dar, auf deren Grundlage der Fachmann zu zumindest einer beispielhaften Ausführungsform gelangen kann. Dabei ist es für den Fachmann selbstverständlich, dass verschiedene Veränderungen betreffend die Funktion und die Anordnung der unter Bezugnahme auf die in den beispielhaften Ausführungsformen beschriebenen Elemente vorgenommen werden können, ohne dass von dem Bereich der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalenten abgewichen wird.
Bezugszeichenliste

10: Fahrzeug
12: Verbrennungsmotor
13: Abgasnachbehandlungseinrichtung
14: System
16: Steuereinheit
18: Fahrzustandserfassungsmittel
20: Geschwindigkeitssensor
22: Beschleunigungssensor
24: NO_X-Sensor
26: Drehzahlmesser
28: Kraftstoffmengenmesser
30: Rechenmodell
32: weiteres Rechenmodell
S1 bis S5: Verfahrensschritte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

Verordnung (EC) 692/2008 [0002]
EU-Verordnung (EC) 692/2008 [0027]
EU-Verordnung (EC) 692/2008 [0027]

Claims

Verfahren zum Ansteuern eines Verbrennungsmotors (12) und/oder einer Abgasnachbehandlungseinrichtung (13) eines Fahrzeugs (10), mit den Verfahrensschritten: – Ermitteln des Fahrzustands des Fahrzeugs (10) und Erzeugen von entsprechenden Fahrzustandssignalen mit Fahrzustandserfassungsmitteln (18), – Ermitteln der Emissionswerte der vom Verbrennungsmotor (12) ausgestoßenen Abgase unter Verwendung der Fahrzustandssignale mittels eines auf einer Steuereinheit (16) abgelegen Rechenmodells (30), – Vergleichen der ermittelten Emissionswerte mit vorgegebenen Emissionsgrenzwerten mittels der Steuereinheit (16), und – für den Fall, dass die ermittelten Emissionswerte über den vorgegebenen Emissionsgrenzwerten liegen, Ansteuern des Verbrennungsmotors (12) und/oder der Abgasnachbehandlungseinrichtung (13) mittels der Steuereinheit (16) derart, dass die ermittelten Emissionswerte soweit reduziert werden, bis sie unter den vorgegebenen Emissionsgrenzwerten liegen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Emissionswerte über eine vorgebbare Zeit gemittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ermitteln des Fahrzustands die Fahrzeit, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (10), die Beschleunigung des Fahrzeugs (10), die vom Verbrennungsmotor (12) abgegebene Leistung, der CO₂-Ausstoß und/oder der NO_X-Ausstoß des Verbrennungsmotors (12) berücksichtigt werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (16) derart ansteuernd auf den Verbrennungsmotor (12) wirkt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ des dem Verbrennungsmotor (12) zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemischs verändert wird, um die ermittelten Emissionswerte zu reduzieren.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (16) derart ansteuernd auf den Verbrennungsmotor (12) wirkt, dass die Überschneidungszeiten des Einlassventils und des Auslassventils des Verbrennungsmotors (12) verändert werden, um die ermittelten Emissionswerte zu reduzieren.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der dem Verbrennungsmotors (12) zugeführten Verbrennungsluft zumindest mit einem Regelventil, insbesondere mit einer Drosselklappe, veränderbar ist und die Steuereinheit (16) derart ansteuernd auf das zumindest eine Regelventil wirkt, dass die Emissionswerte reduziert werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ermitteln des Fahrzustands des Fahrzeugs (10) die momentane Position des Fahrzeugs (10) berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Emissionsgrenzwerte denjenigen der EU-Verordnung (EC) 692/2008 entsprechen.
System zum Ansteuern eines Verbrennungsmotors (12) und/oder einer Abgasnachbehandlungseinrichtung (13) insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend – Fahrzustandserfassungsmittel (18) zum Ermitteln des Fahrzustands des Fahrzeugs (10) und Erzeugen von entsprechenden Fahrzustandssignalen, – eine Steuereinheit (16), auf welcher ein Rechenmodell (30) zum Ermitteln der Emissionswerte der vom Verbrennungsmotor (12) ausgestoßenen Abgase unter Verwendung der Fahrzustandssignale und unter Berücksichtigung von vorgegebenen Randbedingungen abgelegt ist, wobei die Steuereinheit (16) derart eingerichtet ist, dass mittels der Steuereinheit (16) – die ermittelten Emissionswerte der ausgestoßenen Abgase mit für diese Randbedingungen vorgegebenen Emissionsgrenzwerten vergleichbar sind, und – für den Fall, dass die ermittelten Emissionswerte über den vorgegebenen Emissionsgrenzwerten liegen, der Verbrennungsmotor (12) und/oder die Abgasnachbehandlungseinrichtung (13) derart ansteuerbar sind, dass die ermittelten Emissionswerte soweit reduziert werden, bis sie unter den vorgegebenen Emissionsgrenzwerten liegen.
Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist, zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Fahrzeug (10) mit einem System (14) nach Anspruch 9.
Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung mit einem Computerprogrammprodukt nach Anspruch 10.