DE102016216892A1

DE102016216892A1 - Verfahren und Steuereinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung einer Abgasnachbehandlungsanlage in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102016216892A1
Application number: DE102016216892.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Pfeil; Vincent Teichmann; Magnus Labbe; Jens Damitz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-09-06
Filing date: 2016-09-06
Publication date: 2018-03-08
Also published as: KR20190044092A; WO2018046362A1; EP3510263A1; CN109661509A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Steuersystem zur Steuerung und/oder Regelung einer Abgasnachbehandlungsanlage einer in einem Fahrzeug angeordneten Brennkraftmaschine, insbesondere einer diskontinuierlich arbeitenden Abgasnachbehandlungskomponente, mit von einer Steuereinrichtung gesteuerten Regenerationen und/oder Diagnosen, wobei der Steuereinrichtung Informationsdaten zugeführt werden, unter deren Berücksichtigung die Regenerationen und/oder Diagnosen gesteuert und/oder geregelt werden, wobei: a) aufgrund der Informationsdaten mögliche Zielorte zum Abstellen des Fahrzeugs vorhergesagt werden, b) während der Fahrt wiederholt die Zielerreichung wenigstens eines der möglichen Zielorte durch Ermitteln von Zeiten und/oder Entfernungen bis zu dessen Erreichen ermittelt wird, c) aufgrund der Informationsdaten eine mögliche Abstelldauer an wenigstens einem der möglichen Zielorte vorhergesagt wird, d) das Abstellen bei Erfüllen bestimmter Kriterien, z. B. Überschreiten einer Mindestabstelldauer, als „relevant“ eingestuft und die Zielerreichung in eine Regenerationsplanung (14) der diskontinuierlich arbeitenden Abgasnachbehandlungskomponente einbezogen wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Abgasnachbehandlungsanlage einer in einem Fahrzeug angeordneten Brennkraftmaschine, insbesondere einer diskontinuierlich arbeitenden Abgasnachbehandlungskomponente, mit von einer Steuereinrichtung gesteuerten Regenerationen und/oder Diagnosen, wobei der Steuereinrichtung Informationsdaten zugeführt werden, unter deren Berücksichtigung die Regenerationen, Diagnosen und/oder oder bestimmte Speicher-Sollzustände gesteuert und/oder geregelt werden, sowie eine Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Derzeit erfolgen verstärkt Entwicklungen mit dem Ziel, Steuerungskonzepte von Abgasnachbehandlungsanlagen von Kraftfahrzeugen unter Einbeziehung externer Randbedingungen zu optimieren. So erreichen Speicherkomponenten wie z.B. NOx-Speicherkatalysatoren und/oder Rußpartikelfilter im Fahrbetrieb innerhalb einer gewissen Zeitspanne ihre Speicherkapazitätsgrenze und müssen regeneriert werden, um die Speicherfähigkeit wiederherzustellen. Die Regeneration erfolgt dann unter bestimmten Randbedingungen, beispielsweise bei Fettbetrieb und/oder oberhalb eines bestimmten Temperaturniveaus in der Speicherkomponente. Unter bestimmten Bedingungen ist es nicht möglich, eine Regeneration durchzuführen, beispielsweise unmittelbar nach einem Kaltstart aufgrund zu niedriger Temperaturen im Abgastrakt.
Auch andere, kontinuierlich arbeitende Komponenten aktiver Abgasnachbehandlung wie SCR-Katalysatoren (SCR – Selective Catalytic Reduction) oder Drei-Wege-Katalysatoren haben unterschiedliche speichernde Eigenschaften, die wiederum von Betriebsparametern und/oder dem Alterungszustand der Komponente abhängen. So besitzt beispielsweise ein SCR-Katalysator eine stark temperaturabhängige Speicherfähigkeit für Ammoniak (NH₃) und ein Drei-Wege-Katalysator eine Sauerstoff-Speicherfähigkeit (O₂). Dabei ist der aktuelle Füllstand von NH₃ bzw. O₂ ebenfalls bedeutend für die Konvertierungsfähigkeit bzw. die Robustheit des Konvertierungsverfahrens bezüglich der Schadstoffemissionen. Entsprechend ist es auch für diese Komponente vorteilhaft, einen bestimmten Speicherzustand bei einem Motor-Wiederstart eingestellt zu haben.
Ein SCR-Katalysator hat z.B. eine mit abnehmender Temperatur steigende NH₃-Speicherfähigkeit, kann also bei abgestelltem Motor und der Annahme dann weiter sinkender SCR-Katalysatortemperatur den NH₃-Speicherinhalt bis zum nächsten Start halten. Dies ist insofern vorteilhaft als eine Zudosierung von NH₃ bei niedrigen Abgas- und SCR-Katalysatortemperaturen zunächst nicht möglich ist, wohl aber bei bereits niedrigerer Temperatur die Konvertierung im Katalysator mit vorhandenem NH₃ einsetzen kann. Bis zum Erreichen dieser Mindesttemperatur für die Dosierung hängt somit die Konvertierungsleistung des SCR-Katalysators stark von der noch eingespeicherten Menge an NH₃ ab. Entsprechend kann ein gezielt vor dem vorhergesagten Motorabstellen beeinflusster hoher NH₃-Füllstand die Schadstoffemissionen in einem nachfolgenden Fahrzyklus verbessern.
Daneben kommen verstärkt Diagnosen zum Einsatz, um die Funktionsfähigkeit von Abgasnachbehandlungskomponenten sicherzustellen. Diese können häufig ebenfalls nur bei bestimmten Randbedingungen, beispielsweise bei abgestelltem Motor, durchgeführt werden.
Aus dem Stand der Technik sind nun verschiedene Verfahren bekannt, derartige Betriebsarten, insbesondere Regenerationen, abhängig von erwarteten Betriebsbedingungen zu planen und so einen gut geeigneten Zeitraum für deren Durchführung festzulegen. Ziel ist z. B., einen Eingriff in den Motorbetrieb zur Aufrechterhaltung der Regenerationsbedingungen oder auch einen Abbruch einer Regeneration, z. B. bei einem Motorstopp, möglichst zu vermeiden.
So wird beispielsweise in der DE 10 2008 025 569 A1 z. B. aufgrund von Telematikdaten, aktiver Navigation oder Erkennung einer bereits befahrenen Strecke eine Prognose einer in Zukunft liegenden Betriebsweise eines Verbrennungsmotors erstellt und ein Funktionssystem, beispielsweise ein Rußpartikelfilter oder NOx-Speicherkatalysator, unter Berücksichtigung der Prognose geregelt und/oder gesteuert. Dabei kann auch eine Ist-Zielentfernung prognostiziert werden. Informationen über regelmäßig befahrene gleiche Strecken, z. B. die Fahrt zur Arbeitsstelle, werden gespeichert und später wiedererkannt.
In der DE 10 2008 008 566 A1 ist es vorgesehen, für die Erstellung der Prognose u.a. noch Datum und Uhrzeit der Fahrt oder fahrerspezifische Daten miteinzubeziehen. Dabei wird der Fahrer durch Identifikationsmittel identifiziert, z. B. mit der Erkennung seines Schlüssels, und diese Identifikation dann während der Fahrt aufgrund seines Fahrverhaltens (Geschwindigkeit, Beschleunigung usw.) plausibilisiert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerung und/oder Regelung einer Abgasnachbehandlungsanlage weiter zu optimieren und damit deren Funktionsfähigkeit weiter zu verbessern.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe lösen ein Verfahren und eine Steuereinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung einer Abgasnachbehandlungsanlage gemäß dem Patentanspruch 1 bzw. dem Patentanspruch 11. Hierbei ist für das Verfahren vorgesehen, dass einer Steuereinrichtung Informationsdaten zugeführt werden, unter deren Berücksichtigung Diagnosen, Regenerationen oder bestimmte Speicher-Sollzustände der Abgasnachbehandlungsanlage gesteuert werden, wobei:

a) aufgrund der Informationsdaten mögliche Zielorte zum Abstellen des Fahrzeugs vorhergesagt werden,
b) während der Fahrt wiederholt die Zielerreichung wenigstens eines der möglichen Zielorte durch Ermitteln von Zeiten und/oder Entfernungen bis zu dessen Erreichen ermittelt wird,
c) aufgrund der Informationsdaten eine mögliche Abstelldauer an wenigstens einem der möglichen Zielorte vorhergesagt wird
d) das Abstellen bei Erfüllen bestimmter Kriterien, z. B. Überschreiten einer Mindestabstelldauer oder Unterschreiten einer Mindesttemperatur der Abgasnachbehandlungskomponente, als „relevant“ eingestuft und die Zielerreichung in eine Regenerationsplanung der diskontinuierlich arbeitenden Abgasnachbehandlungskomponente einbezogen wird.

Zweckmäßigerweise können die Informationsdaten zu Beginn einer Fahrt zugeführt werden, woraufhin eine initiale Vorhersage möglicher Zielorte erfolgen kann. Die Vorhersage kann auch wiederholt während der Fahrt aufgrund neuer und aktualisierter Informationsdaten plausibilisiert und ggf. korrigiert werden. Als Kriterium für ein „relevantes“ Abstellen wird vorzugsweise ein Kriterium herangezogen, das mit der Regenerations- oder Konvertierungsfähigkeit nach Wiederstart nach dem Abstellen gekoppelt ist (bezüglich der Regenerationsplanung) bzw. mit der Möglichkeit zur Diagnose während des Abstellens (bezüglich der Diagnoseplanung). So kann z. B. eine Mindestabstelldauer herangezogen werden, die einer Zeit entspricht, bei der die Temperatur der Abgasnachbehandlungskomponente unterhalb des Temperaturfensters für eine Regeneration absinkt. Auch könnte eine für die Regeneration relevante Temperatur direkt herangezogen werden, z. B. als Grenztemperatur, unterhalb derer ein Abstellen als relevant erachtet wird.
Das Verfahren bzw. die Steuereinrichtung bedient sich durch eine Einbeziehung eines Abstellens in die Planung von Regenerationen und/oder Diagnosen einer über die eigentliche Fahrt hinausgehenden Betrachtung. Dadurch kann z. B. vermieden werden, dass ein nicht relevantes Abstellen, das keine bzw. geringe Auswirkungen auf eine Regenerationsfähigkeit unmittelbar nach Wiederstart hätte, die Planung der Regeneration während der Fahrt bedeutend beeinflusst. Ein nicht relevantes Abstellen wird in der Planung nicht berücksichtigt, da z. B. eine Regeneration auch unmittelbar oder kurz nach Wiederstart erfolgen könnte. So kann vermieden werden, dass eine Regeneration aufgrund eines in Kürze erwarteten Abstellens ggf. unter weniger als optimalen Bedingungen stattfindet, obwohl diese auch unmittelbar oder kurz nach dem Wiederstart erfolgen könnte. Auch ein Abbruch von Diagnosen, z. B. da sie während zu kurzen Abstellens angestoßen werden, ist vermeidbar. Das Verfahren bzw. die Steuereinrichtung trägt dazu bei, dass Regenerationen und/oder Diagnosen unter geeigneten Bedingungen durchgeführt werden, was die Effizienz der Abgasnachbehandlungsanlage steigert.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung beinhalten die der Steuereinrichtung zugeführten Informationsdaten eine oder mehrere der folgenden Informationen, wobei auch Unterkombinationen einzelner Daten möglich sind:

a) Streckendaten, z. B. aus Navigationsdaten, Telematikdaten etc, wie Informationen über vom Benutzer eingegebene Strecken und/oder Zielorte; Informationen, z. B. Statistiken, über bekannte, z. B. bereits befahrene, Stecken, Strecken in Umgebung der Fahrzeugposition etc.; Informationen, z. B. Statistiken, über bekannte Zielorte, z. B. die Abstelldauer etc.;
b) Fahrzeugdaten wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeugposition, Fahrzeugbetriebszustand inklusive (teil-)autonomer Fahrzustand, Daten über Fahreraktionen am Fahrzeug etc.;
c) Zusatzdaten wie Daten zur Fahreridentifikation, z. B. Schlüsseldaten und/oder Fahrmuster; Datum, Uhrzeit; Abfahrtsort; Tankfüllstand; Serviceintervalldaten; Motor- bzw. Fahrzeugfunktionskontrollindikatoren; Fahrermüdigkeitserkennung, bekannte, in der Vergangenheit bereits angefahrene Zielorte.

Besonders vorteilhaft ist das Verfahren anwendbar, wenn die Vorhersage möglicher Zielorte dadurch erfolgt, dass Zielorte unter Berücksichtigung der Informationsdaten nach Wahrscheinlichkeit zugeordnet und ausgewählte Zielorte aufgrund einer überschrittenen Mindestwahrscheinlichkeit als „möglich“ eingestuft werden. Während der Fahrt wird die Wahrscheinlichkeit der Zielorte aufgrund neuer und aktualisierten Informationsdaten vorzugsweise wiederholt eingeschätzt und plausibilisiert. Wahrscheinlichkeiten lassen sich beispielsweise aufgrund gewisser Kombinationen an Informationsdaten abschätzen, wie z. B. aufgrund bestimmen Datums/Uhrzeit, Fahreridentität etc., die mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit auf eine Fahrt zum Arbeitsplatz schließen lassen.
Dabei ist es beispielsweise vorteilhaft, wenn die Wahrscheinlichkeit eines Zielortes ermittelt wird unter Berücksichtigung:

a) einer bekannten Strecke, die aufgrund der Informationsdaten erkannt wird und/oder
b) einer Zielortangabe eines Benutzers, beispielsweise durch ein Navigationsgerät und/oder
c) einem Kontext aus Informationsdaten, insbesondere unter Einbeziehung von Zusatzdaten, aus deren Zusammenbetrachtung ein Bedarf abgeleitet wird, und dementsprechend bekannte und/oder neue Zielorte ausgewählt werden, an denen dieser Bedarf erfüllt werden kann und/oder
d) der Annäherung an einen bekannten Zielort.

Bei Angabe eines Zielorts, beispielsweise in einem Navigationsgerät mit GPS wird der Fahrer wohl mit einer hohen Wahrscheinlichkeit an diesem Zielort halten. Eine bereits befahrene Strecke kann z. B. dadurch erkannt werden, dass die neue Strecke bisher dem Anfang einer bereits gespeicherten Strecke entspricht. In diesem Fall kann auch angenommen werden, dass der Fahrer am selben Zielort halten wird. Außerdem besteht auch bei Annäherung an einem bereits angefahrenen Zielort eine wachsende Wahrscheinlichkeit, dass der Fahrer wieder dort halten wird. Wenn keine dieser Situationen vorliegt, können mögliche Zielorte aus anderen Informationen abgeleitet werden. Z. B. kann bei nahezu leerem Tank davon ausgegangen werden, dass der Benutzer in Kürze eine Tankstelle besuchen wird. Ebenso könnte aufgrund der Müdigkeitserkennung oder der Uhrzeit (z. B. Mittag) in Betracht gezogen werden, dass der Fahrer eine nahegelegene Raststätte oder dgl. besuchen wird. Somit könnten z. B. umliegende Tankstellen, Raststätten oder andere bei Bedarf anzusteuernde Zielorte als besonders „wahrscheinlich“ eingestuft werden. Dank der Berücksichtigung solcher Informationen kann also die Wahrscheinlichkeit auch unerwarteter und noch nie angefahrener Zielorte eingeschätzt werden.
In einer weiteren Ausführungsvariante kann eine Liste von bekannten Zielorten mit relevantem Abstellen bereitgestellt werden, in der Informationsdaten über diese Zielorte gespeichert werden, wobei den Zielorten eine Priorität, z. B. abhängig von der Anfahrhäufigkeit, zugeordnet wird, und wobei bei gefüllter Liste ein neuer Zielort mit einer höheren Anfangspriorität einen Zielort mit niedrigerer Priorität als die Anfangspriorität ersetzt. Nach jedem Wiederstart können die Statistiken über die bereits angefahrenen Zielorte mit den Daten des neu erfolgten Abstellens (z. B. Abstelldauer,...) vervollständigt werden. Um Speicherplatz zu sparen, könnten in einer Ausführungsvariante dicht beieinanderliegende Stellplätze mit ihren Standort-Informationen zu einem Zielort zusammengefasst werden. Dies gilt auch für einen Parkbereich wie z. B. ein Stadtzentrum mit unterschiedlichen Parkplätzen am Straßenrand in der Näher einer besuchten Adresse.
Es ist beispielsweise vorteilhaft, wenn während der Fahrt:

a) die Informationsdaten aktualisiert werden, wobei z. B. die Fahreridentität aufgrund des Fahrverhaltens des Fahrers plausibilisiert werden kann etc. und /oder
b) die Vorhersage der möglichen Zielorte plausibilisiert und/oder die Liste der bekannten Zielorte aktualisiert wird.

Das Fahrverhalten eines Fahrers kann durch verschiedene Fahrgewohnheiten charakterisiert sein: Geschwindigkeit, Beschleunigung, Drehzahl, Lenkwinkel, Gierrate, die beispielsweise durch Drehzahlunterschiede zwischen kurveninneren und -äußeren Rädern oder durch Sensoren von ABS- oder ESP-Systemen erfasst werden, etc.
Besonders vorteilhaft ist das Verfahren anwendbar, wenn die mögliche Abstelldauer an einem Zielort vorhergesagt wird, indem:

a) ein bekannter Zielort aufgrund der Informationsdaten erkannt und Informationen, z. B. Statistiken, über die Abstelldauer an diesem Zielort herangezogen werden, und/oder
b) die Zusammenbetrachtung der Informationsdaten, insbesondere unter Einbeziehung von Zusatzdaten, einen Kontext schildert, woraus an einem möglichen Zielort eine mögliche Abstelldauer vorhergesagt wird.

Beispielsweise kann unter Berücksichtigung, dass:

• der Fahrer einen Zielort in einem Navigationssystem eingegeben hat, der noch weit entfernt ist;
• der Fahrer jedoch gerade einen Halt macht;
• es Mittagszeit ist, oder dass der Halteort z. B. gemäß Navigationssystem eine Autobahnraststätte ist, oder dass der Tankfüllzustand nicht bis zum Zielort reichen wird, eine gewisse Abstellzeit vorhergesagt werden: eher kurz, wenn der Fahrer wahrscheinlich nur tanken will, oder länger, wenn er wahrscheinlich essen geht. Als weiteres Beispiel könnte nach einem Abstellen spät abends angenommen werden, dass der Motorstillstand die ganze Nacht dauern wird.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante werden aus der Abstelldauer weitere relevante Zustände bei Wiederstart, wie z.B. die Temperatur von mindestens einer Abgasnachbehandlungskomponente, bestimmt.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante werden während des Abstellens eine oder mehrere benötigte Diagnosen durchgeführt, falls die vorhergesagte Abstelldauer einer bestimmten Diagnose-Mindestabstelldauer entspricht oder diese überschreitet. Somit soll vermieden werden, dass Diagnosen bei zu kurzen Abstelldauern angestoßen werden und beim Wiederstart des Motors unterbrochen werden.
In einer weiteren Variante kann bei der Regenerationsplanung die Zielerreichung einbezogen werden, indem ein Regenerationsbedarf der diskontinuierlich arbeitenden Abgasnachbehandlungskomponente durch eine sich bei Annäherung an einen möglichen, wahrscheinlichen Zielort erhöhende Gewichtung erhöht wird, z. B. abhängig von den sich ändernden Zeiten und/oder Entfernungen bis zu dessen Erreichen, und dass bei Überschreitung eines Regenerationsbedarfs eine Regenerationsanforderung ausgegeben und eine Regeneration durchgeführt wird. Der Regenrationsbedarf, ab dem die Regeneration durchgeführt wird, kann abhängig von vorliegenden oder voraussichtlichen Bedingungen festgelegt werden. Die Regenerationsanforderung wird in der Regel zumindest in Abhängigkeit einer (relativen) Füllung bzw. Beladung der diskontinuierlich arbeitenden Abgasnachbehandlungskomponente ermittelt. Möglich ist auch die Einbeziehung von prognostizierten Fahrzeug- und/oder Motorzuständen.
In analoger Weise kann in einer Variante zur Optimierung der Konvertierung einer kontinuierlich arbeitenden Abgasnachbehandlungskomponente mit für die Konvertierungsleistung relevanter Speicherfähigkeit, z.B. einer NH₃-Speicherfähigkeit eines SCR-Katalysators, die Zielerreichung in die Dosierstrategie und/oder aktive Temperatursteuerung des SCR-Katalysators einbezogen werden, indem vor dem erwarteten Abstellen des Motors der NH₃-Füllstand maximiert wird und ggf. begleitend die Temperatur des SCR-Katalysators für die Maximierung des Füllstandes durch Maßnahmen des Temperaturmanagements gezielt gesenkt wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 ein Fließschema eines Verfahrens zur Steuerung von Regenerationen einer diskontinuierlich arbeitenden Abgasnachbehandlungskomponente unter Einbeziehung von Informationsdaten,
2 beispielhaft eine Ermittlung der Zielerreichung innerhalb des in 1 gezeigten Verfahrens und
3 eine Erstellung bzw. Aktualisierung einer Liste zur Ermittlung eines Zielortes innerhalb des in 1 gezeigten Verfahrens.
1 zeigt ein beispielhaftes Fließschema eines Verfahrens zur Steuerung und/oder Regelung der Regenerationen einer diskontinuierlichen Abgasnachbehandlungskomponente, wie einem NOx-Speicherkatalysator oder einem Rußpartikelfilter, in einem Kraftfahrzeug. Das Verfahren wird in bzw. mittels einer Steuereinrichtung durchgeführt, die z. B. einer übergeordneten Steuereinrichtung zugeordnet oder separat ausgeführt sein kann oder auch aus einem Verbund mehrerer Steuervorrichtungen gebildet sein kann. Die Steuereinrichtung steht vorzugsweise mit Quellen zur Zufuhr von Informationsdaten und/oder mit weiteren Steuereinrichtungen und/oder dgl. in Datenübertragungsverbindung (hier nicht vollständig gezeigt) und ist auch zur Steuerung und/oder Regelung von Diagnosen betreffend die Abgasnachbehandlungsanlage geeignet.
Bei dem in 1 gezeigten Verfahren wird unter Einbeziehung eines Regenerationsbedarfs 1 und einer Prognose 4 (gestrichelter Bereich) eine Regenerationsanforderung 2 ermittelt und einer Motorbetriebsartensteuerung 3 zugeführt. Die Motorbetriebsartensteuerung 3 steuert ggf. die für die Regeneration nötigen Betriebsbedingungen während des Regenerationsvorgangs, falls diese dann nicht aufgrund des Fahrbetriebs gegeben sind. Der Regenerationsbedarf 1 hängt primär von einer relativen Füllung 5 (d.h. Füllung bezüglich der Speicherkapazität) der diskontinuierlich arbeitenden Abgasnachbehandlungskomponente ab, die auf unterschiedliche, aus dem Stand der Technik bekannte Weise ermittelbar ist. Der Regenerationsbedarf 1 kann beispielsweise auf einer Skala bewertet werden o. dgl., z. B. um eine Bewertung zwischen „kein Bedarf“ und „sofortiger Bedarf“, o.ä., abzubilden. Daneben gehen in die Regenerationsanforderung 2 zusätzlich aktuelle Regenerationsbedingungen 11 ein, d.h. beispielsweise der aktuelle Fahrzeug- und/oder Motorbetriebszustand, von dem die Möglichkeit zum Umschalten in einen Regenerationsbetrieb, z. B. mit Fettgas am Eingang eines NOx-Speicherkatalysators unter Einhaltung eines Temperaturbandes (Min–Max), direkt abhängt.
Durch die Prognose 4 wird innerhalb der Regenerationssteuerung eine Vorhersage der Regenerationsbedingungen ermöglicht, z. B. bis zu einem bestimmten zeitlichen und/oder örtlichen Horizont. Der Horizont kann z. B. von durchschnittlichen Regenerationszyklen (Abständen zwischen einzelnen Regenerationen) der diskontinuierlichen Komponente, und/oder von anderen Kriterien abhängen. Dabei kann eine Freigabe der Regeneration z. B. davon abhängig gemacht werden, dass ein für die Regeneration geeigneter Fahrzeug- bzw. Motorbetriebszustand über mindestens eine geforderte Dauer der Regeneration in einem für die Regeneration geeigneten Bereich liegt.
Die Prognose 4 umfasst einerseits die Vorhersage über einen Bedarf einer Regenerationsdauer 8. Die Regenerationsdauer 8 hängt insbesondere von der relativen Füllung 5 der zu regenerierenden Abgasnachbehandlungskomponente ab, deren aktueller Wert der Prognose 4 zugeführt wird. Die Regenerationsdauer 8 kann auch an in der Zukunft liegenden Zeitpunkten der aktuellen Fahrt vorhergesagt werden, z. B. auch in Abhängigkeit eines erwarteten Verlaufs der Füllung abhängig von Informationsdaten.
Weiterhin beinhaltet die Prognose 4 eine Einheit zur Vorhersage eines Regenerationsstarts 9 einer möglichen Regeneration, der z. B. auch abhängig von der möglichen Dauer festgelegt wird. Unter Einbeziehung von Informationsdaten, insbesondere von Strecken- und/oder Fahrzeugdaten 6, 6‘, kann dabei ein Streckenabschnitt vorhergesagt werden, an dem für die Regeneration günstige Fahrzeug- bzw. Motorbetriebsbedingungen vorzugsweise über die gesamte Regenerationsdauer 8 vorliegen. Auf den Beginn eines solchen Streckenabschnitts kann dann bei einem entsprechenden Regenerationsbedarf 1 der Regerationsstart 9 geplant werden.
Zusätzlich ist bei der Prognose 4 eine Vorhersage der Zielerreichung 10 vorgesehen, bei der unter Einbeziehung von Informationsdaten, d.h. Streckendaten 6, 6‘ und/oder Zusatzdaten 7, mögliche Zielorte zum Abstellen des Fahrzeugs und Zeiten und/oder Entfernungen bis zu deren Erreichen vorhergesagt werden. Dabei wird auch bewertet, ob das Abstellen mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit als „relevant“ einzustufen ist. Dies kann z. B. dann der Fall sein, wenn durch das Abstellen eine deutliche Änderung der Fahrzeugbedingungen und damit Randbedingungen für eine Regeneration zu erwarten ist, sodass unmittelbar (oder innerhalb einer kurzen Zeitspanne, z. B. unterhalb einer Minute) nach einem Wiederstart die Regenerationsfähigkeit der Abgasnachbehandlungskomponente nicht mehr gegeben ist. Beispielsweise kann dies bei Überschreitung einer Mindestabstelldauer der Fall sein, da dabei die Temperatur der Abgasnachbehandlungskomponente unterhalb einer für die Regeneration notwendigen Temperatur sinkt. Weitere Details zu der Vorhersage der Zielerreichung 10 werden mit den 2 und 3 erläutert.
Die durch die Prognose 4 ermittelte Regenerationsdauer 8, der Regenerationsstart 9 und Zielerreichung 10 gehen gemeinsam mit den Regenerationsbedingungen 11 in eine Regenerationsplanung 14 ein. Bei der Regenerationsplanung 14 kann unter Einbeziehung zumindest einiger dieser Informationen der Regenerationsbedarf 1 gewichtet werden. So kann z. B. die Zielerreichung 10 mit einbezogen werden, indem der Regenerationsbedarf 1 durch eine sich erhöhende Gewichtung bei Annäherung an einen möglichen, d.h. eine gewisse Mindestwahrscheinlichkeit überschreitenden, relevanten Zielort, erhöht wird, z. B. abhängig von den sich ändernden Zeiten und/oder Entfernungen bis zu dessen Erreichen. Bei Überschreitung eines gewissen Grenzwertes durch den sich nach der Gewichtung ergebenden Regenerationsbedarf 1 wird durch eine konsolidierte Freigabe 15 eine Regenerationsanforderung 2 ausgegeben und eine Regeneration durchgeführt. Während der Regeneration können die Regenerationsbedingungen 11 überwacht werden, wobei durch diese Überwachung zusätzlich neben einer Freigabe 13 ein Abbruch 12 ausgegeben werden kann. Ein Abbruch ist z. B. denkbar, wenn die geforderten Regenerationsbedingungen 11 nicht (mehr) vorliegen.
In 2 ist ein Beispiel angegeben, wie die Zielerreichung 10 ermittelt werden kann. Zunächst wird eine Informationsdatenerfassung 20 durchgeführt, bei der der Steuereinrichtung Informationsdaten, d.h. Streckendaten 6, Fahrzeugdaten 6‘ und/oder Zusatzdaten 7 zugeführt werden. Fahrzeugdaten 6‘ können z. B. Fahrzeugposition, Fahrzeugbetriebszustand etc. umfassen, Streckendaten können durch Navigationsdaten, Telematikdaten, Statistiken über bekannte, bereits befahrende Strecken, insbesondere ausgehend von der aktuellen Fahrzeugposition etc. gegeben sein. Zusatzdaten können z. B. kalendarische Daten (Datum, Uhrzeit), Daten zur Fahreridentifikation wie Schlüsseldaten (zur Unterscheidung Erst- und Zweitschlüssel), Tankfüllstand, Abfahrtsort, Serviceintervalldaten und Fahrzeugkontrollindikatoren (Fahrverhalten wie Schaltverhalten und/oder Fahrpedaldynamik) beinhalten. Unterkombinationen der Informationsdaten und auch der Daten in den einzelnen Kategorien sind möglich. Zweckmäßigerweise kann die initiale Informationsdatenerfassung 20 bei Motorstart und somit zu Fahrtbeginn erfolgen.
Nach der – vorzugsweise zunächst initialen – Informationsdatenerfassung 20 wird zunächst eine initiale Zielbewertung 21 durchgeführt. Dabei kann eine Vorhersage möglicher Zielorte dadurch erfolgen, dass Zielorten unter Berücksichtigung der Informationsdaten eine Wahrscheinlichkeit zugeordnet und bestimmte Zielorte ausgewählt werden, die aufgrund einer überschrittenen Mindestwahrscheinlichkeit als „möglich“ betrachtet werden. In einem einfachen Fall kann dies die Zieleingabe in einem Navigationsgerät sein. In einem weiteren Beispiel könnte aufgrund des Datums und der Uhrzeit, der Fahrzeugposition und Daten zur Fahreridentifikation auf einen Zielort, z. B. den Arbeitsplatz, geschlossen werden. Nach Ermittlung des Zielortes wird bewertet, ob dort ein relevantes Abstellen zu erwarten ist, bei dem z. B. eine Mindestabstelldauer überschritten wird. Dies kann z. B. aufgrund einer bereits bekannten, durchschnittlichen Abstelldauer aufgrund der Vergangenheit geschehen, die dem Zielort zugeordnet ist, der wiederum aufgrund der Informationsdaten erkannt wird. Aber auch eine andere Ermittlung aufgrund der Informationsdaten, insbesondere aus Zusammenbetrachtungen, ist möglich. So könnte z. B. aufgrund der Serviceintervallanzeige auch ein Abstellen in einer in der Nähe befindlichen Werkstatt in Betracht gezogen werden, oder ein Stopp an einer an der Strecke befindlichen Raststätte, wenn eine Fahrermüdigkeitserkennung anschlägt.
Anschließend erfolgt während der Fahrt eine wiederholte Zielbewertung 22, bei der auch die Informationsdaten aktualisiert werden. Die Vorhersage der möglichen Zielorte wird, vorzugsweise basierend auf den aktualisierten Informationsdaten, plausibilisiert, beispielsweise auch durch eine wiederholte Bewertung möglicher anzusteuernder Ziele z. B. aufgrund Streckenerkennung, Fahrtdauer, Müdigkeitserkennung, Tankfüllstand etc..
Die Zielerreichung 10 wird schließlich in einem Schritt 23 dadurch bestimmt, dass z. B. ab Unterschreiten eines gewissen Mindestabstandes zu einem möglichen relevanten Zielort (d.h. mit einem erwarteten relevanten Abstellen) eine Zeit und/oder Entfernung bis zu diesem ermittelt wird. Mit sich verringerndem Abstand zu dem Zielort kann der Regenerationsbedarf 1 höher gewichtet werden, und bei einer Überschreitung eines gewissen Regenerationsbedarfs 1 wird eine Regenerationsanforderung 2 ausgegeben und eine Regeneration durchgeführt.
Zur Vorhersage der Zielerreichung 10 bzw. möglicher Zielorte kann eine Liste an bekannten Zielorten herangezogen werden. 3 zeigt, wie solch eine Liste an gespeicherten Zielorten bereitgestellt und aktualisiert werden kann. Dabei können Informationsdaten, beispielsweise Zusatzinformation 7 ebenfalls in der Liste gespeichert werden, wie die Position des Zielorts, von welchen Startpositionen aus der Zielort angefahren wurde und dgl.. Vorzugsweise sind den Zielorten bestimmte Prioritäten zugeordnet. Diese ergeben sich z. B. unter Einbeziehung der Anfahrhäufigkeit, wobei jeweils nur ein relevantes Abstellen in die Häufigkeit eingeht. Weitere Faktoren können berücksichtigt werden, wie z. B., wie weit das letzte relevante Abstellen an diesem Ort in der Vergangenheit liegt etc. Die Zielorte können aufgrund der Priorität sortiert sein.
Nach einem Abstellen 30, beispielsweise bei Wiederstart des Motors, wird durch eine Bewertung 31 überprüft, ob bestimmte Kriterien für ein relevantes Abstellen erfüllt sind. Dabei kann z. B. überprüft werden, ob eine bestimmte Mindestabstelldauer überschritten wurde, bei der die Temperatur der Abgasnachbehandlungskomponente unterhalb des Temperaturfensters für eine Regeneration absinkt oder dgl.. Nur bei einem relevanten Abstellen wird diese Anfahrt des Zielorts berücksichtigt. Ist die Bewertung (noch) nicht möglich, kann sie zu einem späteren Zeitpunkt wiederholt werden. Wird das Abstellen als „relevant“ bewertet, wird in einem nächsten Schritt 32 ermittelt, ob der Zielort bereits bekannt, d.h. in der Liste hinterlegt ist. Ein bekannter Zielort wird in einem Schritt 33 in seiner Priorisierung angepasst, beispielsweise um eine bestimmte Abstufung höher priorisiert. Auch könnte er beispielsweise die höchste Priorisierung erhalten, da er den aktuellsten Zielort bildet. Falls der Zielort noch nicht bekannt ist, kann diesem eine, beispielsweise festgelegte, Anfangspriorität vergeben werden und in einem Schritt 34 überprüft werden, ob ein weiterer Speicherplatz in der Liste frei ist. Ist dies der Fall, wird der Zielort auf einem neuen Platz in der Liste gespeichert (Schritt 36), andernfalls wird ein Zielort mit einer sehr niedrigen, vorzugsweise der niedrigsten, Priorität, mit dem neuen Zielort überschrieben (Schritt 35). Andere gespeicherte Zielorte können in ihrer Priorisierung angepasst werden (Schritt 37), z. B. entsprechend abgewertet werden, indem sie eine niedrigere Priorisierung erhalten, bevor die Aktualisierung nach einem relevanten Abstellen abgeschlossen ist (Schritt 38).
Dicht beieinanderliegende Zielorte, beispielsweise unterschiedliche Positionen auf einem weitläufigen Parkplatz oder unterschiedliche Stellplätze in Umgebung einer besuchten Adresse, können zweckmäßigerweise zu einem Zielort zusammengefasst werden, um Speicherplatz zu sparen. Dies bedeutet insofern keine Einschränkung, als eine Regeneration in einer Entfernung von dem Zielort begonnen werden müsste, die größer ist als die typische Ausdehnung eines Parkplatzes bzw. Streuung der Stellplätze. Denkbar ist auch, dass ein in einem Bereich liegender Stellplatz, der als relevanter Zielort angefahren wird, auch die Priorisierung eines anderen in diesem Bereich liegenden Stellplatzes bzw. Zielorts erhöht.
Wurde ein Zielort fälschlicherweise ausgewählt und in die Regerationsplanung 14 einbezogen, kann dieser in seiner Priorisierung herabgestuft werden, um zukünftig ein fälschliches Einbeziehen zu vermeiden.
Die Ermittlung von Zielorten anhand der Liste kann untergeordnet behandelt werden. So kann beispielsweise bei einer konkreten Zielorteingabe anhand eines Navigationsgerätes auf eine Ermittlung eines möglichen Zielortes aus der Liste verzichtet werden.
In ähnlicher Weise wie in den oben genannten Beispielen kann das Verfahren zusätzlich oder alternativ für die Planung von Diagnosevorgängen von Abgasnachbehandlungskomponenten zum Einsatz kommen. Insbesondere ist es für solche Diagnosen vorteilhaft anwendbar, die in der Phase des Abstellens durchgeführt werden. Hier wird ein Diagnosestart, also ein Anstoßen eines Diagnosevorgangs, ebenfalls vom Vorliegen eines „relevanten“ Abstellens abhängig gemacht. Dabei können sich die Kriterien zu solchen bei Regenerationsvorgängen relevanten unterscheiden. Beispielsweise kann eine Diagnose-Mindestabstelldauer vorausgesetzt werden, die mindestens der erwarteten Dauer einer Diagnose entspricht.
Bei weiteren, kontinuierlich arbeitenden Abgasnachbehandlungskomponenten mit speichernden Eigenschaften, z.B. NH₃-Speicherfähigkeit eines SCR-Katalysators, kann das Verfahren zur Erkennung von Orten bzw. Zeitpunkten des Motorabstellens ebenfalls angewendet werden, um rechtzeitig vor dem Abstellen einen für einen Wiederstart optimalen (hohen oder niedrigen) Speicherinhalt herzustellen. Auch hier können die Kriterien für die Relevanz eines Abstellens von dem für ein Regenerationsverfahren gültigen abweichen.
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 Patentliteratur

DE 102008025569 A1 [0007]
DE 102008008566 A1 [0008]

Claims

Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Abgasnachbehandlungsanlage einer in einem Fahrzeug angeordneten Brennkraftmaschine, insbesondere einer diskontinuierlich arbeitenden Abgasnachbehandlungskomponente, mit von einer Steuereinrichtung gesteuerten Regenerationen und/oder Diagnosen, wobei der Steuereinrichtung Informationsdaten zugeführt werden, unter deren Berücksichtigung die Regenerationen, Diagnosen und/oder bestimmte Speicher-Sollzustände gesteuert und/oder geregelt werden, wobei: a) aufgrund der Informationsdaten mögliche Zielorte zum Abstellen des Fahrzeugs vorhergesagt werden, b) während der Fahrt wiederholt die Zielerreichung wenigstens eines der möglichen Zielorte durch Ermitteln von Zeiten und/oder Entfernungen bis zu dessen Erreichen ermittelt wird, c) aufgrund der Informationsdaten eine mögliche Abstelldauer an wenigstens einem der möglichen Zielorte vorhergesagt wird, d) das Abstellen bei Erfüllen bestimmter Kriterien, z. B. Überschreiten einer Mindestabstelldauer oder Unterschreiten einer Mindesttemperatur der Abgasnachbehandlungskomponente, als „relevant“ eingestuft und die Zielerreichung in eine Regenerationsplanung (14) der diskontinuierlich arbeitenden Abgasnachbehandlungskomponente einbezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der Steuereinrichtung zugeführten Informationsdaten eine oder mehrere der folgenden Informationen umfassen: a) Streckendaten (6), z. B. aus Navigationsdaten, Telematikdaten etc, wie Informationen über vom Benutzer eingegebene Strecken und/oder Zielorte; Informationen, z. B. Statistiken, über bekannte, z. B. bereits befahrene, Strecken, Strecken in Umgebung der Fahrzeugposition etc.; Informationen, z. B. Statistiken, über bekannte Zielorte, z. B. die Abstelldauer etc.; b) Fahrzeugdaten (6‘) wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeugposition, Fahrzeugbetriebszustand inklusive (teil-)autonomer Fahrzustand, Daten über Fahreraktionen am Fahrzeug etc.; c) Zusatzdaten (7) wie Daten zur Fahreridentifikation, z. B. Schlüsseldaten und/oder Fahrmuster; Datum, Uhrzeit; Abfahrtsort; Tankfüllstand; Serviceintervalldaten; Motor- bzw. Fahrzeugfunktionskontrollindikatoren; Fahrermüdigkeitserkennung, bekannte, in der Vergangenheit bereits angefahrene Zielorte.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorhersage möglicher Zielorte dadurch erfolgt, dass Zielorten unter Berücksichtigung der Informationsdaten eine Wahrscheinlichkeit zugeordnet und ausgewählte Zielorte aufgrund einer überschrittenen Mindestwahrscheinlichkeit als „möglich“ betrachtet werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wahrscheinlichkeit des Zielortes ermittelt wird unter Berücksichtigung: a) einer bekannten Strecke, die aufgrund der Informationsdaten erkannt wird und/oder b) einer Zielortangabe eines Benutzers, beispielsweise durch ein Navigationsgerät und/oder c) einem Kontext aus Informationsdaten, insbesondere unter Einbeziehung von Zusatzdaten, aus deren Zusammenbetrachtung ein Bedarf abgeleitet wird, und dementsprechend bekannte und/oder neue Zielorte ausgewählt werden, an denen dieser Bedarf erfüllt werden kann und/oder d) der Annäherung an einen bekannten Zielort.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Liste von bekannten Zielorten mit relevantem Abstellen bereitgestellt wird, in der Informationsdaten über diese Zielorte gespeichert werden, wobei den Zielorten eine Priorität, z. B. abhängig von der Anfahrhäufigkeit, zugeordnet wird, und wobei bei gefüllter Liste ein neuer Zielort mit einer höheren Anfangspriorität einen Zielort mit niedrigerer Priorität als die Anfangspriorität ersetzt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Fahrt: a) die Informationsdaten aktualisiert werden und /oder b) die Vorhersage der möglichen Zielorte plausibilisiert und/oder die Liste der bekannten Zielorte aktualisiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mögliche Abstelldauer an einem Zielort vorhergesagt wird, indem: a) ein bekannter Zielort aufgrund der Informationsdaten erkannt und Informationen, z. B. Statistiken, über die Abstelldauer an diesem Zielort herangezogen werden, und/oder b) die Zusammenbetrachtung der Informationsdaten, insbesondere unter Einbeziehung von Zusatzdaten, einen Kontext schildert, woraus an einem möglichen Zielort eine mögliche Abstelldauer vorhergesagt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Abstelldauer weitere relevante Zustände bei Wiederstart, wie z.B. die Temperatur von mindestens einer Abgasnachbehandlungskomponente, bestimmt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Abstellens eine oder mehrere benötigte Diagnosen durchgeführt werden, falls die vorhergesagte Abstelldauer einer bestimmten Diagnose-Mindestabstelldauer entspricht oder diese überschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Regenerationsplanung (14) die Zielerreichung einbezogen wird, indem ein Regenerationsbedarf (1) der diskontinuierlich arbeitenden Abgasnachbehandlungskomponente durch eine sich bei Annäherung an einen möglichen, wahrscheinlichen Zielort erhöhende Gewichtung erhöht wird, z. B. abhängig von den sich ändernden Zeiten und/oder Entfernungen bis zu dessen Erreichen, und dass bei Überschreitung eines Regenerationsbedarfs (1) eine Regenerationsanforderung (2) ausgegeben und eine Regeneration durchgeführt wird.
Steuereinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung einer Abgasnachbehandlungsanlage einer in einem Fahrzeug angeordneten Brennkraftmaschine, insbesondere einer diskontinuierlich arbeitenden Abgasnachbehandlungskomponente, mit einem Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung mit mindestens einer Informationsdatenquelle zur Zufuhr von Informationsdaten in Datenübertragungsverbindung steht.