DE102017122934A1 - Method for controlling an exhaust gas behavior of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle eines Abgasverhaltens einer Verbrennungskraftmaschine (2) eines Fahrzeugs (1), wobei mit einem Steuergerät (3) der Verbrennungskraftmaschine (2) ein Referenzwert (43.1; 43.2) für eine Emission einer Abgaskomponente in Echtzeit während eines Betriebs der Verbrennungskraftmaschine (2) ermittelt wird und Berechnungen mehrerer Integrale eines Massenstroms der Abgaskomponente zeitlich versetzt zueinander erfolgen und eine Zeitspanne zwischen einem Starten einer Berechnung eines Integrals des Massenstroms der Abgaskomponente und einem Auslösen eines Startens einer Berechnung eines weiteren Integrals des Massenstroms der Abgaskomponente an einen Fahrzustand des Fahrzeugs (1) angepasst ist.The invention relates to a method for controlling an exhaust gas behavior of an internal combustion engine (2) of a vehicle (1), with a control unit (3) of the internal combustion engine (2) having a reference value (43.1, 43.2) for an emission of an exhaust gas component in real time during an operation Internal combustion engine (2) is determined and calculations of multiple integrals of a mass flow of the exhaust gas component offset in time and a period between starting a calculation of an integral of the mass flow of the exhaust gas component and triggering starting a calculation of another integral of the mass flow of the exhaust gas component to a driving condition of Vehicle (1) is adjusted.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle eines Abgasverhaltens einer Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs. The invention relates to a method for controlling an exhaust gas behavior of an internal combustion engine of a vehicle.
Ein derartiges Verfahren ist aus dem
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Kontrolle eines Abgasverhaltens einer Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, welches in Echtzeit auf einem Steuergerät der Verbrennungskraftmaschine ausführbar ist. The object of the present invention is therefore to provide a method for controlling an exhaust gas behavior of an internal combustion engine which can be executed in real time on a control unit of the internal combustion engine.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren nach Anspruch 1 und einer Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 10 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor. This object is achieved by a method according to
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zur Kontrolle eines Abgasverhaltens einer Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs vorgeschlagen. Bei diesem Verfahren wird in Echtzeit mit einem Steuergerät der Verbrennungskraftmaschine ein Referenzwert für eine Emission einer Abgaskomponente während eines Betriebs der Verbrennungskraftmaschine ermittelt. To solve this problem, a method for controlling an exhaust gas behavior of an internal combustion engine of a vehicle is proposed. In this method, a reference value for an emission of an exhaust gas component during operation of the internal combustion engine is determined in real time with a control unit of the internal combustion engine.
Hierzu werden mehrere Integrale eines mittels des Steuergeräts erfassten Massenstroms der Abgaskomponente berechnet. Die Berechnungen der Integrale des Massenstroms der Abgaskomponente werden zeitlich versetzt zueinander gestartet. Bei einem Starten einer Berechnung eines Integrals des Massenstroms der Abgaskomponente wird eine Berechnung eines Integrals einer Zustandsgröße des Fahrzeugs ausgelöst. Nachdem sich ein Integralwert des Integrals der Zustandsgröße um einen vorgegebenen Schwellwert erhöht hat, wird ein Starten einer Berechnung eines weiteren Integrals des Massenstroms der Abgaskomponente ausgelöst. For this purpose, several integrals of a mass flow of the exhaust gas component detected by means of the control unit are calculated. The calculations of the integrals of the mass flow of the exhaust gas component are started offset in time. Upon starting a calculation of an integral of the mass flow of the exhaust gas component, a calculation of an integral of a state quantity of the vehicle is triggered. After an integral value of the integral of the state variable has increased by a predetermined threshold value, a start of a calculation of a further integral of the mass flow of the exhaust gas component is triggered.
Die Berechnungen der Integrale des Massenstroms der Abgaskomponente werden beendet, sobald ein jeweiliger berechneter Integralwert des Integrals des Massenstroms der Abgaskomponente größer oder gleich einer vorgegebenen Masse der Abgaskomponente ist. The calculations of the integrals of the mass flow of the exhaust gas component are terminated as soon as a respective calculated integral value of the integral of the mass flow of the exhaust gas component is greater than or equal to a predetermined mass of the exhaust gas component.
Des Weiteren wird zu den Integralen des Massenstroms der Abgaskomponente jeweils eine korrespondierende zurückgelegte Strecke des Fahrzeugs gemessen. Das Messen der jeweiligen korrespondierenden zurückgelegten Strecke beginnt zu einem Zeitpunkt des Startens der Berechnung des entsprechenden Integrals des Massenstroms der Abgaskomponente und endet zu einem Zeitpunkt des Beendens der Berechnung des entsprechenden Integrals des Massenstroms der Abgaskomponente. Zusätzlich wird aus jeweils dem Integralwert des Integrals des Massenstroms der Abgaskomponente und jeweils der korrespondierenden zurückgelegten Strecke ein jeweiliger korrespondierender normierter Emissionswert für die Abgaskomponente berechnet. Furthermore, in each case a corresponding traveled distance of the vehicle is measured in relation to the integrals of the mass flow of the exhaust gas component. The measurement of the respective corresponding traveled distance starts at a time of starting the calculation of the corresponding integral of the mass flow of the exhaust gas component and ends at a time of stopping the calculation of the corresponding integral of the mass flow of the exhaust gas component. In addition, a respective corresponding normalized emission value for the exhaust gas component is calculated from the integral value of the integral of the mass flow of the exhaust gas component and each of the corresponding traveled distance.
Weiterhin wird zu dem jeweiligen Integral des Massenstroms der Abgaskomponente, der jeweiligen zurückgelegten Strecke oder dem jeweiligen normierten Emissionswert eine jeweilige korrespondierende mittlere Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfasst. Anhand der erfassten korrespondierenden mittleren Geschwindigkeiten werden die jeweiligen normierten Emissionswerte zu einem ersten, zweiten oder dritten Geschwindigkeitsbereich zugeordnet. Furthermore, a respective corresponding average speed of the vehicle is detected for the respective integral of the mass flow of the exhaust gas component, the respective distance traveled or the respective normalized emission value. On the basis of the detected corresponding average speeds, the respective normalized emission values are assigned to a first, second or third speed range.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht weiterhin vor, dass der Referenzwert aus den normierten Emissionswerten ermittelt wird, wobei zumindest drei der normierten Emissionswerte verwendet werden, die zu dem ersten, zweiten beziehungsweise dritten Geschwindigkeitsbereich zugeordnet wurden. Bei der Ermittlung des Referenzwertes werden die normierten Emissionswerte in Abhängigkeit der korrespondierenden mittleren Geschwindigkeiten und/oder einer einen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine beschreibenden Größe gewichtet. Zur Kontrolle des Abgasverhaltens der Verbrennungskraftmaschine wird der Referenzwert mit einem Sollwert verglichen. The inventive method further provides that the reference value is determined from the normalized emission values, wherein at least three of the normalized emission values are used, which were assigned to the first, second and third speed range. When determining the reference value, the normalized emission values are weighted as a function of the corresponding average speeds and / or a variable describing an operating state of the internal combustion engine. To check the exhaust gas behavior of the internal combustion engine, the reference value is compared with a desired value.
Ein Integral des Massenstroms der Abgaskomponente wird im Folgenden als Integral des Massenstroms bezeichnet. Die hier aufgeführte Reihenfolge der Schritte stellt nur eine beispielhafte Abfolge der Schritte da. Das Verfahren kann auch eine andere Reihenfolge der Schritte vorsehen. Außerdem können die Schritte des vorgeschlagenen Verfahrens teilweise parallel durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Berechnung des Integrals des Massenstroms bei dem Auslösen des Startens der Berechnung des weiteren Integrals des Massenstroms weiter durchgeführt werden. Genauso kann eine Gewichtung eines normierten Emissionswertes vor einem Zuordnen des normierten Emissionswertes zu einem Geschwindigkeitsbereich erfolgen. An integral of the mass flow of the exhaust gas component is referred to below as the integral of the mass flow. The sequence of steps listed here is only an example Sequence of steps there. The method may also provide a different order of steps. In addition, the steps of the proposed method can be partially performed in parallel. For example, the calculation of the integral of the mass flow may continue to be performed upon the initiation of the start of the calculation of the further integral of the mass flow. In the same way, a weighting of a normalized emission value can be carried out before the normalized emission value is assigned to a speed range.
Die einzelnen normierten Emissionswerte werden bevorzugt jeweils aus einem Quotienten mit dem korrespondierenden Integralwert des Integrals des Massenstroms als Dividend und der korrespondierenden zurückgelegten Strecke als Divisor berechnet. Die Abgaskomponente kann Kohlendioxid, Ruß, Schwefeloxid oder Stickoxid, d.h. Stickstoffmonoxid oder Stickstoffdioxid, sein. The individual normalized emission values are preferably calculated in each case from a quotient with the corresponding integral value of the integral of the mass flow as a dividend and the corresponding traveled distance as a divisor. The exhaust gas component may be carbon dioxide, carbon black, sulfur oxide or nitric oxide, i. Nitric oxide or nitrogen dioxide, be.
Des Weiteren weisen sämtliche Integrale bevorzugt die Zeit als Integrationsvariable auf. Mit einem Integral eines Massenstroms, einer Geschwindigkeit oder einer Zustandsgröße ist ein Integral mit einem Massenstrom, einer Geschwindigkeit beziehungsweise einer Zustandsgröße als Integrand gemeint. Eine Berechnung eines Integrals meint eine Integration als solche, insbesondere eine numerische Integration. Ein Integralwert kann aus einer Berechnung eines Integrals ermittelt werden. Die Messung der korrespondierenden zurückgelegten Strecken kann jeweils durch ein Messen einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs und einer Berechnung eines jeweiligen Integrals der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfolgen. Furthermore, all integrals preferably have the time as an integration variable. By an integral of a mass flow, a velocity or a state variable is meant an integral with a mass flow, a velocity or a state variable as integrand. A calculation of an integral means an integration as such, in particular a numerical integration. An integral value can be determined from a calculation of an integral. The measurement of the corresponding traveled distances can each take place by measuring a current speed of the vehicle and calculating a respective integral of the current speed of the vehicle.
Besonders vorteilhaft an dem vorgeschlagenen Verfahren ist, dass das Starten der Berechnung des weiteren Integrals des Massenstroms dann ausgelöst wird, nachdem sich der Integralwert des Integrals der Zustandsgröße um den vorgegebenen Schwellwert erhöht hat. Somit vergeht zwischen dem Starten der Berechnungen der Integrale des Massenstroms eine Zeitspanne, welche von einem Verlauf der Zustandsgröße des Fahrzeugs über der Zeit abhängt. It is particularly advantageous in the proposed method that the starting of the calculation of the further integral of the mass flow is triggered after the integral value of the integral of the state variable has increased by the predetermined threshold value. Thus, between starting the computations of the integrals of the mass flow, a time period that depends on a progression of the state variable of the vehicle over time elapses.
In einer besonderen Ausgestaltung des Verfahrens ist die Zustandsgröße ein emittierter Kohlendioxidmassenstrom, eine Leistung der Verbrennungskraftmaschine oder eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Die derartige Ausgestaltung des Verfahrens bewirkt, dass die Zeitspanne kleiner wird, je höher ein Wert der Zustandsgröße während eines Teils der Zeitspanne ist. Umgekehrt wird die Zeitspanne größer, je niedriger ein Wert der Zustandsgröße während eines weiteren Teils der Zeitspanne ist. In a particular embodiment of the method, the state variable is an emitted carbon dioxide mass flow, a power of the internal combustion engine or a speed of the vehicle. Such a configuration of the method causes the time period to become smaller the higher a value of the state quantity is during a part of the time period. Conversely, the lower the value of the state variable during another part of the time span, the larger the time span.
Beispielsweise ist bei einem Stillstand des Fahrzeugs die Zeitspanne größer als bei einem Fahrbetrieb des Fahrzeugs, weil eine abgegebene Leistung der Verbrennungskraftmaschine im Vergleich zum Fahrbetrieb kleiner ist. Bei einem Betrieb des Fahrzeugs bei einer Beschleunigung sind die abgegebene Leistung oder der Kohlendioxidmassenstrom höher als bei einer Überlandfahrt mit einer konstanten Geschwindigkeit und die Zeitspanne kürzer im Vergleich zum Betrieb bei dieser Überlandfahrt. Die Länge der Zeitspanne wird somit an den Verlauf der Zustandsgröße während der Zeitspanne angepasst. For example, at a standstill of the vehicle, the time span is greater than during a driving operation of the vehicle, because an output power of the internal combustion engine is smaller compared to the driving operation. When the vehicle is operating at an acceleration, the output power or the carbon dioxide mass flow is higher than when traveling at a constant speed and the time is shorter compared to the operation in this overland travel. The length of the time span is thus adapted to the course of the state variable during the time span.
Je größer die Zeitspanne ist, desto weniger Berechnungen der Integrale des Massenstroms werden pro Zeit durchgeführt und desto weniger Integralwerte der einzelnen Integrale des Massenstroms werden pro Zeit berechnet und müssen in dem Steuergerät abgespeichert werden. Eine größere Zeitspanne reduziert demnach zum einen die erforderliche Rechenleistung des Steuergeräts, auf welchem das Verfahren ausgeführt wird, und zum anderen einen erforderlichen Speicher des Steuergeräts. Diese Reduktion ermöglicht insbesondere, dass das vorgeschlagene Verfahren in Echtzeit auf dem Steuergerät der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt werden kann. The greater the amount of time, the less mass flow integral calculations are performed per time and the less integral values of the individual mass flow integrals are calculated per time and must be stored in the controller. Accordingly, a greater period of time reduces the required computing power of the control unit on which the method is carried out and, secondly, a required memory of the control unit. This reduction makes it possible in particular for the proposed method to be carried out in real time on the control unit of the internal combustion engine.
Ein weiterer Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens ist, dass bei der Ermittlung des Referenzwertes zumindest drei der normierten Emissionswerte verwendet werden, die zu dem ersten, zweiten beziehungsweise dritten Geschwindigkeitsbereich zugeordnet wurden. Dies hat den Vorteil, dass bei der Ermittlung des Referenzwertes jeder der drei Geschwindigkeitsbereiche berücksichtigt wird. Vorteilhaft wird bei der Ermittlung des Referenzwertes eine vorgegebene Anzahl an normierten Emissionswerten verwendet, die zu dem ersten, zweiten beziehungsweise dritten Geschwindigkeitsbereich zugeordnet wurden. Somit kann der Referenzwert auf Basis eines Fahrprofils ermittelt werden, welches einen Testzyklus repräsentiert. Der Testzyklus umfasst bevorzugt einen Stadtbetrieb, eine Überlandfahrt und eine Autobahnfahrt. A further advantage of the proposed method is that at least three of the normalized emission values assigned to the first, second and third speed ranges are used when determining the reference value. This has the advantage that each of the three speed ranges is taken into account when determining the reference value. When determining the reference value, it is advantageous to use a predetermined number of normalized emission values that have been assigned to the first, second or third speed range. Thus, the reference value can be determined based on a driving profile representing a test cycle. The test cycle preferably includes city, overland and highway travel.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass zur Ermittlung des Referenzwertes diejenigen normierten Emissionswerte verwendet werden, welche zuletzt den jeweiligen Geschwindigkeitsbereichen zugeordnet wurden. Dadurch berücksichtigt der Referenzwert das Abgasverhalten des Fahrzeugs zumindest während drei zuletzt gefahrenen Strecken bei zumindest drei verschiedenen Geschwindigkeiten, wobei die jeweiligen Geschwindigkeiten innerhalb des ersten, zweiten beziehungsweise dritten Geschwindigkeitsbereichs liegen. Ein derartig ermittelter Referenzwert wird im Folgenden aktueller Referenzwert genannt. Der aktuelle Referenzwert kann insbesondere ein aktuelles Abgasverhalten der Verbrennungskraftmaschine unter Bedingungen ähnlich zu Abgastestbedingungen repräsentieren. Durch eine Ermittlung des aktuellen Referenzwertes ist es möglich, eine Veränderung einer Komponente eines Abgassystems der Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise durch Alterungseffekte, zu erfassen. In a further refinement of the method, it is provided that those normalized emission values which were last assigned to the respective speed ranges are used to determine the reference value. As a result, the reference value takes into account the exhaust gas behavior of the vehicle, at least during three last-traveled routes at at least three different speeds, the respective speeds being within the first, second or third speed range. A reference value determined in this way is referred to below as the current reference value. The current reference value can in particular represent actual exhaust performance of the internal combustion engine under conditions similar to exhaust test conditions. By determining the current reference value, it is possible to detect a change in a component of an exhaust system of the internal combustion engine, for example due to aging effects.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens ist die Abgaskomponente Kohlendioxid und die Zustandsgröße des Fahrzeugs ein Kohlendioxidmassenstrom. Weiterhin ist der Referenzwert ein Referenzwert für die Emission von Kohlendioxid, wobei der Schwellwert und die vorgegebene Masse der Abgaskomponente bei den Berechnungen der Integrale des Massenstroms der Abgaskomponente konstant sind. According to a development of the method, the exhaust gas component carbon dioxide and the state variable of the vehicle is a carbon dioxide mass flow. Furthermore, the reference value is a reference value for the emission of carbon dioxide, wherein the threshold value and the predetermined mass of the exhaust gas component are constant in the calculations of the integrals of the mass flow of the exhaust gas component.
Nach dieser Ausgestaltung ist der Massenstrom der Abgaskomponente auch die Zustandsgröße. Der besondere Vorteil dieser Variante ist, dass eine Anzahl von Berechnungen der Integrale des Massenstroms, welche gleichzeitig in dem Steuergerät durchgeführt wird, über der Zeit konstant ist. Die in dem Steuergerät für die Durchführung des Verfahrens verwendeten Vektoren und Matrizen und Speicherelemente für die Vektoren und Matrizen können daher über der Zeit eine konstante Dimensionierung aufweisen. Dadurch kann auf eine neue Allokation der Speicherelemente während des Verfahrens verzichtet werden. Dies kann bewirken, dass eine erforderliche Größe der Speicherelemente im Steuergerät bei der Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens unabhängig von einem Betriebszustand und/oder einer Veränderung eines Betriebszustandes der Verbrennungskraftmaschine ist. Dadurch kann eine Durchführung des Verfahrens auf dem Steuergerät in Echtzeit vereinfacht beziehungsweise erst möglich sein. According to this embodiment, the mass flow of the exhaust gas component is also the state variable. The particular advantage of this variant is that a number of calculations of the integrals of the mass flow, which is performed simultaneously in the controller, is constant over time. The vectors and matrices and storage elements for the vectors and matrices used in the controller for carrying out the method may therefore have constant sizing over time. This can be dispensed with a new allocation of memory elements during the process. This can have the effect that a required size of the storage elements in the control unit when carrying out the proposed method is independent of an operating state and / or a change in an operating state of the internal combustion engine. As a result, an implementation of the method on the control unit in real time can be simplified or only possible.
Die Integration der Zustandsgröße kann zusätzlich zu der Integration des Massenstroms erfolgen. In diesem Fall wird ein zusätzlicher Integrator gestartet. Eine andere Variante sieht vor, dass eine Differenz aus einem aktuellen Integralwert eines der Integrale des Massenstroms und einem Integralwert zum Startzeitpunkt der Berechnung dieses Integrals gebildet wird. Die Differenz kann mit dem Schwellwert verglichen werden. Sobald die Differenz größer oder gleich dem Schwellwert ist, wird die Berechnung des weiteren Integrals des Massenstroms gestartet. Dies hat den Vorteil, dass kein zusätzlicher Integrator für die Integration der Zustandsgröße benötigt wird. The integration of the state variable can be done in addition to the integration of the mass flow. In this case, an additional integrator is started. Another variant provides that a difference is formed from a current integral value of one of the integrals of the mass flow and an integral value at the start time of the calculation of this integral. The difference can be compared to the threshold. As soon as the difference is greater than or equal to the threshold value, the calculation of the further integral of the mass flow is started. This has the advantage that no additional integrator for the integration of the state variable is needed.
Für den Fall, dass der Massenstrom ein Kohlendioxidmassenstrom ist, werden die normierten Emissionswerte bevorzugt anhand der korrespondierenden mittleren Geschwindigkeiten gewichtet. In the event that the mass flow is a carbon dioxide mass flow, the normalized emission values are preferably weighted on the basis of the corresponding average speeds.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden eine Berechnung eines ersten Integrals und eines zweiten Integrals des Massenstroms jeweils aufgeteilt. Des Weiteren beginnen und enden zumindest ein Teil der Berechnung des ersten Integrals und ein Teil der Berechnung des zweiten Integrals zeitgleich, wobei diese Teile der Berechnungen mit einem einzigen Integrator durchgeführt werden. Dies hat den Vorteil, dass eine Berechnung von zwei Integralen des Massenstroms zumindest teilweise oder vollständig mit einem einzigen Integrator anstatt mit zwei Integratoren durchgeführt werden kann. Dies reduziert die erforderliche Rechenleistung und den erforderlichen Speicherplatz des Steuergeräts noch weiter. Besonders vorteilhaft werden alle Berechnungen der Integrale des Massenstroms aufgeteilt und mit einem einzigen Integrator durchgeführt. In a further advantageous embodiment of the method, a calculation of a first integral and a second integral of the mass flow are respectively divided. Furthermore, at least part of the calculation of the first integral and part of the calculation of the second integral begin and end at the same time, these parts of the calculations being performed with a single integrator. This has the advantage that a calculation of two integrals of the mass flow can be carried out at least partially or completely with a single integrator instead of two integrators. This further reduces the required computing power and space required by the controller. Particularly advantageously, all calculations of the integrals of the mass flow are divided and carried out with a single integrator.
Im Rahmen einer besonderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Abgaskomponente Kohlendioxid ist und zusätzlich zu dem Referenzwert für die Emission von Kohlendioxid ein Referenzwert für eine Emission von Stickoxid in Echtzeit ermittelt wird. Dies erfolgt bevorzugt mit den folgenden Schritten. Zuerst wird ein jeweils korrespondierendes Integral eines Massenstroms von Stickoxid zu dem jeweiligen Integral des Massenstroms von Kohlendioxid berechnet. Die jeweilige Berechnung des korrespondierenden Integrals des Massenstroms von Stickoxid wird zu einem selben Startzeitpunkt wie die Berechnung des entsprechenden Integrals des Massenstroms von Kohlendioxid gestartet und wird zu einem selben Endzeitpunkt wie diese Berechnung beendet. In a particular embodiment, it is provided that the exhaust gas component is carbon dioxide and, in addition to the reference value for the emission of carbon dioxide, a reference value for an emission of nitrogen oxide in real time is determined. This is preferably done with the following steps. First, a respective integral of a mass flow of nitrogen oxide is calculated to the respective integral of the mass flow of carbon dioxide. The respective calculation of the corresponding integral of the mass flow of nitrogen oxide is started at a same starting time as the calculation of the corresponding integral of the mass flow of carbon dioxide and is terminated at the same end time as this calculation.
Des Weiteren wird aus jeweils einem Integralwert eines Integrals des Massenstroms von Stickoxid und jeweils der korrespondierenden zurückgelegten Strecke des Fahrzeugs ein jeweils korrespondierender normierter Emissionswert für Stickoxid berechnet. Die normierten Emissionswerte für Stickoxid werden jeweils zu dem ersten, zweiten oder dritten Geschwindigkeitsbereich anhand der erfassten entsprechenden korrespondierenden mittleren Geschwindigkeiten zugeordnet. Furthermore, in each case one corresponding normalized emission value for nitrogen oxide is calculated from an integral value of an integral of the mass flow of nitrogen oxide and in each case the corresponding distance traveled by the vehicle. The normalized emission levels for nitrogen oxide are each assigned to the first, second or third speed range based on the detected corresponding corresponding average speeds.
In einem weiteren Schritt wird der Referenzwert für die Emission von Stickoxid aus den normierten Emissionswerten für Stickoxid ermittelt. Dabei werden zumindest drei der normierten Emissionswerte für Stickoxid verwendet, die zu dem ersten, zweiten beziehungsweise dritten Geschwindigkeitsbereich zugeordnet wurden. Eine Gewichtung der jeweiligen normierten Emissionswerte für Stickoxid erfolgt zumindest in Abhängigkeit der entsprechenden korrespondierenden normierten Emissionswerte für Kohlendioxid. Im Anschluss daran wird der Referenzwert für die Emission von Stickoxid mit einem Sollwert für eine Emission von Stickoxid verglichen. In a further step, the reference value for the emission of nitrogen oxide from the normalized emission values for nitrogen oxide is determined. At least three of the standardized emission values for nitrogen oxide, which were assigned to the first, second or third speed range, are used. A weighting of the respective standardized emission values for nitrogen oxide takes place at least as a function of the corresponding corresponding normalized emission values for carbon dioxide. Subsequently, the reference value for the emission of nitric oxide is compared with a target value for emission of nitrogen oxide.
Durch die synchronen Berechnungen der Integrale des Massenstroms von Stickoxid zu den Berechnungen der Integrale des Massenstroms von Kohlendioxid ist eine Ermittlung des Referenzwertes für die Emission von Stickoxid in Echtzeit möglich. Der Vorteil einer Gewichtung in Abhängigkeit der normierten Emissionswerte von Kohlendioxid ist, dass ein Einfluss einer Last der Verbrennungskraftmaschine auf die Stickoxidemissionen berücksichtigt wird. Through the synchronous calculations of the integrals of the mass flow of nitrogen oxide to the calculations of the integrals of the mass flow of carbon dioxide, a determination of the reference value for the emission of nitrogen oxide in real time is possible. The advantage of a weighting as a function of the standardized emission values of carbon dioxide is that an influence of a load of the internal combustion engine on the nitrogen oxide emissions is taken into account.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Referenzwert zur Regelung der Verbrennungskraftmaschine verwendet wird. Bei dieser Variante wird bevorzugt eine Abweichung des Referenzwertes von dem Sollwert, beispielsweise einer gesetzlichen Vorgabe, berechnet. In Abhängigkeit der Abweichung wird mit einem Regler eine Stellgröße berechnet, die auf ein Bauteil der Verbrennungskraftmaschine einwirkt. So kann beispielsweise eine Ammoniakdosierung erhöht werden, falls der Referenzwert für die Emission von Stickoxid über dem Sollwert für eine Emission von Stickoxid liegt. In a further development, it is provided that the reference value is used to control the internal combustion engine. In this variant, a deviation of the reference value from the desired value, for example, a legal specification, is preferably calculated. Depending on the deviation, a control variable is calculated with a controller, which acts on a component of the internal combustion engine. Thus, for example, an ammonia dosage can be increased if the reference value for the emission of nitrogen oxide is above the setpoint for emission of nitrogen oxide.
Dadurch, dass der Referenzwert in Echtzeit ermittelt wird, kann der Referenzwert, insbesondere der aktuelle Referenzwert, zu jedem Zeitpunkt während des Betriebes der Verbrennungskraftmaschine für eine Regelung der Verbrennungskraftmaschine verwendet werden. Damit können die Emissionen, insbesondere von Stickoxid, der Verbrennungskraftmaschine genauer geregelt werden. Die genauere Regelung ermöglicht, dass eine Applikation der Verbrennungskraftmaschine mit einem geringeren oder gar keinem Sicherheitsabstand zu einem Grenzwert für die Emissionen von Stickoxid durchgeführt kann. Dadurch können zulässige Wertebereiche für Parameter vergrößert werden, die einen verbrauchsgünstigeren Betrieb der Verbrennungskraftmaschine ermöglichen, beispielsweise ein zulässiger Wertebereich für eine Einspritzmenge von Kraftstoff, ein Einspritzzeitpunkt, ein Luftverhältnis oder eine Abgasrückführungsrate. Because the reference value is determined in real time, the reference value, in particular the current reference value, can be used at any time during operation of the internal combustion engine for regulating the internal combustion engine. Thus, the emissions, in particular of nitrogen oxide, the internal combustion engine can be controlled more accurately. The more accurate control allows an application of the internal combustion engine with a lower or no safety distance to a limit value for the emissions of nitrogen oxide can be performed. As a result, permissible value ranges for parameters enabling a more economical operation of the internal combustion engine can be increased, for example a permissible value range for an injection quantity of fuel, an injection time, an air ratio or an exhaust gas recirculation rate.
Eine weitere Möglichkeit ist es, den Referenzwert für eine Applikation der Verbrennungskraftmaschine zu verwenden. Dadurch, dass der Referenzwert ein Emissionsverhalten der zuletzt zurückgelegten Strecken bei entsprechenden Geschwindigkeiten repräsentiert, kann eine erneute Applikation unter Verrichtung einer verkürzten Testfahrt des Fahrzeugs erfolgen. Des Weiteren kann der Referenzwert zur Überwachung der Verbrennungskraftmaschine verwendet werden. Beispielsweise kann nach einem Ermitteln eines im Vergleich zum Normalbetrieb hohen Referenzwertes eine Kontrollanzeige eine Warnung für einen Fahrer abgeben. Another possibility is to use the reference value for an application of the internal combustion engine. Due to the fact that the reference value represents an emission behavior of the last traveled distances at corresponding speeds, a renewed application can take place while performing a shortened test drive of the vehicle. Furthermore, the reference value can be used to monitor the internal combustion engine. For example, after determining a reference value which is high in comparison with normal operation, a control display can issue a warning to a driver.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden während einer gesamten Fahrt des Fahrzeugs die normierten Emissionswerte zu den Geschwindigkeitsbereichen zugeordnet. In diesem Fall repräsentiert der Referenzwert ein Abgasverhalten der Verbrennungskraftmaschine für die gesamte Fahrt. Dies kann ein umweltschonenderes Fahren des Fahrzeugs ermöglichen, weil einem Fahrer des Fahrzeugs eine Rückmeldung über sein Fahrverhalten bereitgestellt wird. According to a further embodiment, the normalized emission values are assigned to the speed ranges during an entire drive of the vehicle. In this case, the reference value represents an exhaust performance of the internal combustion engine for the entire trip. This can allow a more environmentally friendly driving of the vehicle, because a feedback is provided to a driver of the vehicle about his driving behavior.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zumindest eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Figuren. Diese zeigen in: Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of at least one preferred embodiment and with reference to the figures. These show in:
Die Zeitfenster repräsentieren jeweils eine Berechnung eines Integrals des Massenstroms
Bei dem in
Im Folgenden wird angenommen, dass die Abgaskomponente Kohlendioxid ist. Besonders vorteilhaft löst eine Erhöhung des Integralwertes der Zustandsgröße um den vorgegebenen Schwellwert
Am Ende jedes Zeitfensters werden die errechneten Integralwerte vorzugsweise jeweils in einem Vektor t, t – 1, t – 2, t – 3, t – 4, t – 5, t – 6 und t + 1 gespeichert. In dem Steuergerät
Die Fenster
Zu jedem Zeitfenster
Mit den in
In Abhängigkeit von der mittleren Geschwindigkeit
Aufgrund der Gewichtung der normierten Emissionswerte für Stickoxid
Aus den gewichteten und normierten Emissionswerten für Stickoxid
Anhand von
Zusätzlich repräsentiert eine erste Kurve
Zusätzlich ist es möglich, die jeweiligen normierten Emissionswerte für Kohlendioxid
In
In
Anhand der Tabelle in
Demnach erfolgt eine Berechnung beispielsweise des ersten Integrals des Massenstroms von Stickoxid durch sieben nacheinander durchgeführte Teilberechnungen t – 6, t – 5, t – 4, t – 3, t – 2, t – 1 und t mit einem einzigen Integrator. Das Zeitfenster
Zur Berechnung des zweiten Integrals des Massenstroms von Stickoxid ist nur noch eine Durchführung einer Teilberechnung t + 1 des zweiten Integrals erforderlich. Im Anschluss daran wird der Integralwert des zweiten Integrals des Massenstroms von Stickoxid aus einer Summe der Einträge t + 1, t, t – 1, t – 2, t – 3, t – 4 und t – 5 gebildet. Die Teilberechnung t + 1 kann mit demselben Integrator durchgeführt werden, da die Berechnung des ersten Integrals des Massenstroms von Stickoxid zu Beginn des Unterfensters t + 1 beendet wird. Der Vektor weist nach dem Ende der Teilberechnung t + 1 die Einträge t + 1, t, t – 1, t – 2, t – 3, t – 4, t – 5 auf. Der älteste Eintrag t – 6 wird bei Hinzufügen des neuesten Eintrags t + 1 gelöscht. Somit kann der Vektor eine Art bewegtes Zeitfenster darstellen, dessen Summe der Einträge einem aktuellen Integralwert eines Integrals des Massenstroms von Stickoxid entspricht. To calculate the second integral of the mass flow of nitrogen oxide is only one Performing a partial calculation t + 1 of the second integral required. Subsequently, the integral value of the second integral of the mass flow of nitrogen oxide is formed from a sum of the entries t + 1, t, t-1, t-2, t-3, t-4 and t-5. The partial calculation t + 1 can be performed with the same integrator since the calculation of the first integral of the mass flow of nitrogen oxide is terminated at the beginning of the
Ein Starten der Teilberechnungen t + 1, t, t – 1, t – 2, t – 3, t – 4 und t – 5 wird in dem in der Tabelle gezeigten Beispiel bei einer Erhöhung des Integralwertes der Zustandsgröße um den vorgegebenen Schwellwert 21 von 30 Gramm ausgelöst. Die Zustandsgröße ist hierbei der Massenstrom von Kohlendioxid. Somit dient der Integrator für den Massenstrom von Kohlendioxid als Auslöser der Berechnungen der Integrale von Stickoxid, der Geschwindigkeit und der Zeit sowie als Auslöser für die Teilberechnungen dieser Integrale und für deren Integratoren. Die Integratoren für die Teilberechnungen werden bei jedem Auslösen der Teilberechnungen auf Null zurückgesetzt. Des Weiteren ist es möglich, für die jeweiligen Unterfenster normierte Emissionswerte zu berechnen, ähnlich wie dies für die Zeitfenster erfolgt. Starting the partial calculations t + 1, t, t-1, t-2, t-3, t-4 and t-5 in the example shown in the table increases the integral value of the state variable by the
Nach dieser Variante müssten die Integralwerte des Massenstroms von Kohlendioxid für die jeweiligen Zeitfenster oder Unterfenster nicht berechnet werden, da diese immer denselben Wert haben. Jedoch ist der Zeitpunkt, zu welchem dieser Integralwert während des Betriebes der Verbrennungskraftmaschine erreicht wird, unbekannt. Somit wird der Integrator des Massenstroms von Kohlendioxid als Auslöser für die weiteren Integratoren verwendet. In einer weiteren Ausgestaltung kann auch der Integrator für die zurückgelegte Strecke des Fahrzeugs
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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