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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine sowie eine Steuereinrichtung für eine Abgasnachbehandlungseinrichtung, eine Abgasnachbehandlungseinrichtung mit einer Steuereinrichtung, eine Brennkraftmaschine mit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung und ein Fahrzeug mit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung oder einer Brennkraftmaschine.
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Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine für insbesondere einen Stadtbus sind bekannt. Insbesondere sind Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters, beispielsweise aus der
EP 1 205 647 B1 , oder auch Verfahren zur Limitierung eines Lufteinsauggeräusches am Ende einer Regeneration eines Abgasnachbehandlungssystems, wie beispielsweise aus der
US 2010/0043401 A1 , bekannt.
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Die Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs ist eine primäre Quelle für Geräuschemissionen, insbesondere des Betriebsgeräusches, des Fahrzeugs. Bei Fahrzeugen ohne Brennkraftmaschine, wie beispielsweise einem Elektrofahrzeug, resultiert das Betriebsgeräusch während der Fahrt zunächst nur vom Betrieb des Elektromotors, wobei ein leichtes Pfeifen zu hören ist. Ab einer Geschwindigkeit von ca. 30 km/h wird das Abrollgeräusch der Reifen derart prägnant, dass die übrigen Geräusche des Fahrzeuges kaum noch zu hören sind. Allen Fahrzeugen ist jedoch gemein, dass sie während des Betriebs, insbesondere während der Fahrt, Geräusche verursachen.
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Im Fahrbetrieb kann es je nach Anforderung und Steckenprofil bei einem Fahrzeug mit einer Diesel-Brennkraftmaschine dazu kommen, dass die notwendige Abgastemperatur zum Abbrennen des Rußes nicht ausreichend hoch ist bzw. nicht erreicht wird. Dadurch kommt es zu einem Ablagern von Partikeln im Filter. Durch diese Partikelablagerung erhöht sich der Abgasgegendruck, wodurch der Abgasausstoß behindert wird. Sobald der Abgasgegendruck auf einen Wert oberhalb eines vorgegebenen Drucks steigt, wird eine Regeneration des Partikelfilters notwendig.
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Die notwendige Regeneration führt sowohl durch innermotorische Maßnahmen (z.B. eine Phasensteller-Verstellung führt zum früheren Öffnen und Schließen des Auslassventils) als auch durch weitere Maßnahmen am Fahrzeug (z.B. höhere Drehzahlen während einer Regenerationsphase bei einer Anfahrt des Fahrzeugs aus dem Stand, mit anderen Worten wird zum Anfahren des Fahrzeugs ein anderes Schaltprogramm verwendet) zur Erhöhung des Gesamt-Geräuschniveaus des Fahrzeugs.
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Die Erhöhung des Gesamt-Geräuschniveaus wird z.B. von Anwohnern in der Nähe von Haltestellen oder städtischen Bus-Linien zu Tageszeiten, zu welchen es hinsichtlich des Umgebungsgeräusches relativ ruhig ist, als sehr störend wahrgenommen.
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Eine Studie (Fachliche Einschätzung der Lärmwirkungsstudie NORAH, April 2016, Umweltbundesamt) hat gezeigt, dass die drei untersuchten Lärmarten (Flug-, Schienenverkehrs-, und Straßenverkehrslärm) bei dauerhafter Exposition negative Auswirkungen auf die Gesundheit haben, psychisch wie physisch. Die Studie hat weiterhin gezeigt, dass insbesondere in den Nachtstunden die Lärmbelastung reduziert werden muss. Insofern ist es wünschenswert, dass moderne Fahrzeuge so wenig Geräusche wie möglich produzieren, wenn Menschen in der Nähe sind.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug, eine Steuereinrichtung zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, eine Abgasnachbehandlungseinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung, eine Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung sowie ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung oder einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, zu schaffen, wobei die genannten Nachteile vermieden werden.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug geschaffen wird, insbesondere für einen Stadtbus, mit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung, wobei die Abgasnachbehandlungseinrichtung mindestens einen Filter, insbesondere einen Partikelfilter, sowie eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Abgasnachbehandlungseinrichtung aufweist. Hierbei ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, eine Regeneration der Abgasnachbehandlungseinrichtung, insbesondere des mindestens einen Filters, vorzugsweise des Partikelfilters, durchzuführen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung eine Regeneration der Abgasnachbehandlungseinrichtung zu bestimmten Tageszeiten, insbesondere mittags, abends und/oder in der Nacht, und/oder an bestimmten Orten, welche geräuschsensitiv sind, insbesondere Haltestellen mit direkt angrenzenden bewohnten Wohnungen, beeinflusst und/oder unterdrückt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es nun möglich, dass die Geräusch- und/oder Lärmentwicklung im Straßenverkehr in Bereichen mit Menschen reduziert werden kann.
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Die Regeneration der Abgasnachbehandlungseinrichtung, insbesondere des mindestens einen Filters beziehungsweise des Partikelfilters, ist in regelmäßigen Zeitabständen notwendig, sodass die während eines Normalbetriebs - in Abgrenzung zu einem Regenerationsbetrieb - aus dem Abgasstrom herausgefilterten Partikel während der Regeneration verbrannt werden können. Durch diesen Prozess werden die schädlichen Partikel zu Kohlenstoffdioxid verbrannt. Die Zeitabstände, zwischen welchen eine Regeneration der Abgasnachbehandlungseinrichtung notwendig ist, hängen entscheidend von der Fahrweise des Fahrers und der Belastung des Motors ab. Es ist somit nur bedingt vorhersehbar, wann eine Regeneration der Abgasnachbehandlungseinrichtung erneut notwendig ist.
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Ferner überwacht die Steuereinrichtung bevorzugt einen Belegungsgrad des mindestens einen Filters, sodass dieser Belegungsgrad immer unter einem vorgebbaren Grenzwert liegt, wobei der Grenzwert derart gewählt wird, dass trotz einer Unterdrückung der Regeneration des Partikelfilters für die nächsten zwei Stunden, bevorzugt 4 Stunden, besonders bevorzugt 6 Stunden, der Partikelfilter bevorzugt betrieben werden kann ohne dabei einen dauerhaften Schaden davon zu tragen. Mit anderen Worten wird während des erfindungsgemäßen Verfahrens der Partikelfilter bevorzugt immer mit einem vergleichsweise niedrigen Belegungsgrad betrieben.
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Insofern kann durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Regeneration der Abgasnachbehandlungseinrichtung zu bestimmten Tageszeiten, insbesondere mittags, abends und/oder in der Nacht, unterdrückt werden. Dies spricht an, dass die notwendige Regeneration der Abgasnachbehandlungseinrichtung zu einer Zeit durchgeführt wird, welche nicht mittags, abends und/oder in der Nacht ist. Besonders die Zeit zwischen morgens und mittags sowie zwischen mittags und abends sind für die Regeneration der Abgasnachbehandlungseinrichtung besonders bevorzugt.
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Weiterhin wird durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht, dass an bestimmten Orten, welche geräuschsensitiv sind, insbesondere Haltestellen mit direkt angrenzenden bewohnten Wohnungen, eine Regeneration der Abgasnachbehandlungseinrichtung unterdrückt wird. An Haltestellen mit angrenzenden bewohnten Wohnungen sind die Bewohner sowieso schon einer erhöhten Geräuschemission, auch als Lärmbelastung bezeichnet, durch die Haltestelle ausgesetzt. Einerseits da ein Fahrzeug beim Einfahren in die Haltstelle durch das Verzögern des Fahrzeugs und Herunterschalten in einen niedrigeren Gang mehr Geräuschemissionen verursacht, als wenn das Fahrzeug nur mit gleichbleibender Geschwindigkeit an den bewohnten Wohnungen vorbeifahren würde, andererseits da das Fahrzeug bei der Ausfahrt aus der Haltestelle eine erhöhte Lärmbelastung durch eine Erhöhung der Motordrehzahl beim Beschleunigen verursacht. Insofern wäre es besonders nachteilig, wenn dann während des Halts an der Haltestelle noch zusätzlich eine Regeneration der Abgasnachbehandlungseinrichtung einsetzen beziehungsweise ausgeführt würde.
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In einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, dass als Brennkraftmaschine eine Brennkraftmaschine gemäß dem Otto-Verfahren oder dem Diesel-Verfahren betrieben wird. Dies spricht an, dass Abgasnachbehandlungseinrichtungen nicht nur bei DieselBrennkraftmaschinen sondern auch bei Otto-Brennkraftmaschinen, beispielsweise Partikelfilter für insbesondere Direkteinspritzer, notwendig sind beziehungsweise werden.
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Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass es sich bei den bestimmten Tageszeiten um geräuschsensible Tageszeiten handelt und/oder dass mit bestimmten Tageszeiten die Zeit zwischen 18 Uhr abends und 6 Uhr morgens gemeint ist.
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Darüber hinaus ist bevorzugt vorgesehen, dass mit bestimmten Orten, welche geräuschsensitiv sind, Innenstädte und/oder verkehrsberuhigte Bereiche, vorzugsweise außer für den öffentlichen Nahverkehr, gemeint sind.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass bei einer Unterdrückung der Regeneration durch die Steuereinrichtung auch eine Änderung eines Schaltprogramms eines dem Fahrzeug zugeordneten Getriebes unterdrückt wird.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Steuereinrichtung eine Zeitgebereinrichtung aufweist, wobei durch die Zeitgebereinrichtung die Tageszeit, insbesondere mittags, abends und/oder in der Nacht, für die Steuereinrichtung bestimmt wird.
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Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Tageszeit mittels eines fahrzeugseitigen CAN-Busses ermittelt, insbesondere abgefragt/abgegriffen, wird.
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Zusätzlich oder alternativ ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Tageszeiten oder Tageszeit, in welcher eine Regeneration durch die Steuereinrichtung unterdrückt wird, manuell der Steuereinrichtung vorgegeben werden oder wird.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung weiterhin eine satellitengestützte Positionsbestimmungseinrichtung aufweist, wobei durch die Positionsbestimmungseinrichtung ein aktueller Ort des Fahrzeugs bestimmt wird.
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Mittels der Positionsbestimmungseinrichtung kann insbesondere der Aufenthalt des Fahrzeugs an einer Haltestelle erkannt werden.
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Der Aufenthalt des Fahrzeugs an einer Haltestelle kann auch erkannt werden, indem durch die Steuereinrichtung ein Stillstand des Fahrzeugs, das heißt das Fahrzeug hat eine Geschwindigkeit von 0 km/h, wobei die Geschwindigkeit über den CAN-Bus des Fahrzeugs abgefragt werden kann, verknüpft mit geöffneten Fahrzeugtüren festgestellt wird. Steht das Fahrzeug still und sind die Türen geöffnet, liegt insbesondere bei einem Stadtbus mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Aufenthalt an einer Haltestelle vor. Diesbezüglich ist es auch möglich, den Aufenthalt des Fahrzeugs an einer Haltestelle dadurch festzustellen, dass bei einem Fahrzeug mit einer Kneeling-Funktion diese Kneeling-Funktion überwacht wird, und durch Feststellung einer Aktivierung der Kneeling-Funktion der Aufenthalt an einer Haltestelle erkannt wird. Mit einem Kneeling wird eine Funktion bezeichnet, bei welcher das Fahrzeug auf der Seite mit den Fahrzeugtüren für die Passagiere diese Seite des Fahrzeugs, vorzugsweise durch ein Entleeren der dieser Seite des Fahrzeugs zugeordneten Luftbälge der Luftfederung, abgesenkt wird. Ob eine Kneeling-Funktion des Fahrzeugs aktiviert ist, kann über eine Fahrzeug-CAN-Bus-Abfrage ermittelt werden.
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Weiterhin kann der Aufenthalt des Fahrzeugs an einer Haltestelle auch erkannt werden, indem ein Schilder-Erkennungssystem in der Umgebung des Fahrzeugs das Vorhandensein eines Haltestellenschilds und/oder eines anderen Hinweises auf eine Haltestelle erkennt.
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Ferner kann der Aufenthalt des Fahrzeugs an einer Haltestelle auch erkannt werden, indem via Radar eine Umgebung des Fahrzeugs überwacht wird und bei einer Identifizierung von für Haltestellen charakteristischen Merkmalen der Aufenthalt des Fahrzeugs an einer Haltestelle erkannt wird.
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Weiterhin kann der Aufenthalt des Fahrzeugs an einer Haltestelle auch erkannt werden, indem mit einer satellitengestützten Positionsbestimmung, insbesondere GPS, die Position des Fahrzeugs bestimmt wird und die Position mit Positionsdaten von bestimmten Orten, welche geräuschsensitiv sind, verglichen wird, um festzustellen, ob sich das Fahrzeug an bestimmten Orten, welche geräuschsensitiv sind, befindet.
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Der Aufenthalt an einer Haltestelle kann auch durch das IBIS-System (Integriertes Bordinformationssystem) erkannt werden. Das IBIS-System bestimmt vorzugsweise die Position des Fahrzeugs mittels Infrarotbaken und/oder satellitengestützter Positionsbestimmung, insbesondere GPS.
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Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass ein zukünftiger Fahrweg in der Steuereinrichtung hinterlegt wird, wobei die Steuereinrichtung die Regeneration der Abgasnachbehandlungseinrichtung gezielt in einer Situation durchführt, wenn das Fahrzeug sich auf einem Streckenabschnitt ohne Abschnitte mit geringer Geschwindigkeit oder Stillstand befindet. Hiermit wird angesprochen, dass bei einer Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit und den damit verbundenen normalen Geräuschentwicklungen die zusätzliche Geräuschentwicklung durch eine Regeneration der Abgasnachbehandlungseinrichtung zu einem Zeitpunkt stattfindet, in welcher eine Geräuschentwicklung durch den Betrieb, insbesondere der Fahrt, ohnehin vorhanden ist.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst, indem eine Steuereinrichtung für eine Abgasnachbehandlungseinrichtung geschaffen wird, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Es ergeben sich insbesondere die in Bezug auf das Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine offenbarten Vorteile.
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Die Aufgabe wird weiterhin auch gelöst, indem eine Abgasnachbehandlungseinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung geschaffen wird. Es ergeben sich insbesondere die in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine offenbarten Vorteile.
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Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst, indem eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, mit einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung. Es ergeben sich insbesondere die in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine offenbarten Vorteile.
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Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst, indem ein Fahrzeug, insbesondere Stadtbus, geschaffen wird, mit einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung oder einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine. Es ergeben sich insbesondere die in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine offenbarten Vorteile.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 (A) ein vorteilhaftes Fahrzeug 1 mit einer Brennkraftmaschine 3, einer Abgasnachbehandlungseinrichtung 5, welche einen Filter 7 aufweist, sowie eine Steuereinrichtung 9, und
- 1 (B) eine Darstellung, wobei hiermit ein besonders bevorzugtes Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine 3 für ein Fahrzeug 1 erläutert wird.
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1 (A) zeigt ein Fahrzeug 1 mit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung 5, wobei die Abgasnachbehandlungseinrichtung 5 mindestens einen Filter 7, welcher insbesondere ein Partikelfilter ist, aufweist. Das Fahrzeug weist weiterhin eine Steuereinrichtung 9 zur Steuerung der Abgasnachbehandlungseinrichtung 5 auf, wobei die Steuereinrichtung 9 dazu eingerichtet ist, eine Regeneration der Abgasnachbehandlungseinrichtung 5, insbesondere eine Regeneration des mindestens einen Filters 7, durchzuführen. Durch das Verfahren wird erreicht, dass die Regeneration der Abgasnachbehandlungseinrichtung 5 in einer Situation durchgeführt wird, in der das Fahrzeug 1 ohnehin durch das Abrollgeräusch und/oder die Geräuschemission der Brennkraftmaschine 3 eine gewisse Geräuschkulisse erzeugt, sodass die zusätzlichen Geräuschemissionen durch die Regeneration nicht störend sind. Hingegen in Situationen, in welchen das Fahrzeug 1 beispielsweise in einer Haltestelle steht und von Passagieren und Passanten umgeben ist, sind zusätzliche Geräuschemissionen durch eine Regeneration der Abgasnachbehandlungseinrichtung 5 störend, da im Übrigen die Geräuschemissionen der Brennkraftmaschine 3 - im Leerlauf - minimal sind und ferner bei einem stehenden Fahrzeug 1 keine Abrollgeräusche der Reifen des Fahrzeugs 1 entstehen.
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Weiterhin ist 1 (A) zu entnehmen, dass der Steuereinrichtung 9 weiterhin eine Zeitgebereinrichtung 13 zugeordnet ist, wobei durch die Zeitgebereinrichtung 13 die Tageszeit, insbesondere ob es Mittag, Abend und/oder Nacht ist, für die Steuereinrichtung 9 bestimmt wird.
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Weiterhin ist 1 (A) zu entnehmen, dass der Steuereinrichtung 9 eine satellitengestützte Positionsbestimmungseinrichtung 15 zugeordnet ist, wobei durch die Positionsbestimmungseinrichtung 15 ein aktueller Ort des Fahrzeugs 1 bestimmt wird.
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Der 1 (B) ist eine schematische Darstellung zu entnehmen, wobei zunächst im unteren Teil der Figur zu erkennen ist, dass ein Fahrzeug 1 sich auf einem Fahrweg 16 befindet, wobei der weitere Verlauf durch einen zukünftigen Fahrweg 17 angedeutet ist. Dies spricht an, dass es für die Steuereinrichtung 9 eine wichtige Information darstellt, welcher zukünftige Fahrweg 17 zu befahren ist, um zu entscheiden, ob noch eine Regeneration vor dem Erreichen der bestimmten Orte 11, insbesondere Haltestellen mit direkt angrenzenden bewohnten Wohnungen 12, notwendig ist, sodass anschließend eine Regeneration unterdrückt werden kann, ohne hierbei Schäden am Fahrzeug 1 und/oder an der im Fahrzeug 1 vorhandenen Abgasnachbehandlungseinrichtung 5 zu besorgen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1205647 B1 [0002]
- US 2010/0043401 A1 [0002]
