DE102018213076B4 - Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, sowie Kraftfahrzeug, insbesondere Kraftwagen - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines eine Verbrennungskraftmaschine (2) umfassenden und mittels der Verbrennungskraftmaschine (2) antreibbaren Kraftfahrzeugs (1), bei welchem während wenigstens einer Zeitspanne zumindest ein Emissionswert, welcher eine gesamte, von der Verbrennungskraftmaschine (2) während der Zeitspanne emittierte Menge eines Abgasbestandteils charakterisiert, ermittelt wird, mit den Schritten:- Ermitteln einer Differenz zwischen dem Emissionswert und wenigstens einem Grenzwert; und- Durchführen wenigstens einer Funktion des Kraftfahrzeugs (1), wenn die Differenz einen Schwellenwert unterschreitet; dadurch gekennzeichnet dass:- während einer zeitlich von der Zeitspanne beabstandeten zweiten Zeitspanne zumindest ein zweiter Emissionswert ermittelt wird, welcher eine gesamte, von der Verbrennungskraftmaschine (2) während der zweiten Zeitspanne emittierte Menge des Abgasbestandteils charakterisiert, wobei zwischen den Zeitspannen ein Deaktivieren der Verbrennungskraftmaschine (2) erfolgt;- die Summe der Emissionswerte gebildet wird;- eine Gesamtdifferenz zwischen der Summe der Emissionswerte und wenigstens einem Gesamtgrenzwert ermittelt wird;- die wenigstens eine Funktion und/oder wenigstens eine zweite Funktion des Kraftfahrzeugs (1) durchgeführt wird, wenn die Gesamtdifferenz den Schwellenwert und/oder einen weiteren Schwellenwert unterschreitet; und- Daten (9), welche die Differenz und/oder die Gesamtdifferenz charakterisieren, an ein weiteres, zusätzlich zu dem Kraftfahrzeug (1) vorgesehenes Kraftfahrzeug (10) übermittelt werden, wobei das weitere Kraftfahrzeug (10) in Abhängigkeit von den Daten (9) betrieben wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
  • Die DE 198 35 404 A1 offenbart ein Verfahren zum Überwachen des Schadstoffausstoßes eines Verbrennungsmotors, insbesondere in einem Kraftfahrzeug. Dabei ist es vorgesehen, dass wenigstens einer der Schadstoffe gemessen wird und ein Fehlersignal erzeugt wird, wenn der Schadstoffmesswert einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt.
  • Die AT 517399 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine während eines definierten Zyklus, wobei die Motorrohemission der Brennkraftmaschine über zumindest einen Emissions-Steuerungsparameter verstellbar ist. Dem Zyklus wird zumindest ein Beobachtungsfenster mit einem Start- und einem Endpunkt zugeordnet. Dabei ist es vorgesehen, dass innerhalb eines ersten Beobachtungsfensters des Zyklus mit einem ersten Startpunkt und einem ersten Endpunkt zum Zeitpunkt des ersten Endpunkts zumindest ein Teilbeobachtungsfenster mit einem vor dem ersten Endpunkt liegenden Teilfensterstartpunkt und mit einem mit dem ersten Endpunkt zusammenfallenden Teilfensterendpunkt definiert wird. Anhand einer Emissionsmenge des Teilbeobachtungsfensters wird noch vor dem Erreichen des zweiten Endpunktes eines zweiten Beobachtungsfensters, dessen zweiter Startpunkt vor dem ersten Endpunkt liegt, eine prädiktive und quantitative Abschätzung zumindest einer betrachteten Emissionsmenge für das zweite Beobachtungsfenster durchgeführt. Die abgeschätzte Emissionsmenge für das zweite Beobachtungsfenster wird mit einer definierten maximalen Emissionsmenge verglichen. Bei Erreichen oder Überschreiten der maximalen Emissionsmenge wird zumindest ein Emissions-Steuerungsparameter der Brennkraftmaschine adaptiv so verändert, dass die Menge der betrachteten Emission gesenkt wird.
  • Außerdem offenbart die DE 197 53 006 A1 ein Verfahren für die Bestimmung der Einhaltung der Grenzwerte in heutigen und zukünftigen Kraftfahrzeugen mit niedrigem Emissionsniveau.
  • Darüber hinaus ist der DE 10 2016 208 834 A1 ein Verfahren zum Betreiben einer in einem Fahrzeug installierten Verbrennungskraftmaschine als bekannt zu entnehmen. Bei dem Verfahren wird die momentane Konzentration eines im Abgas enthaltenen Schadstoffes, insbesondere die NOx-Konzentration im Abgas in Strömungsrichtung nach einer Abgasnachbehandlung gemessen oder berechnet. Außerdem wird mit der bestimmten Schadstoffkonzentration die vorgegebene strecken- und/oder leistungsbezogene Einhaltung von Schadstoffgrenzwerten in mg/km oder mg/kWh durch gezielte Beeinflussung der Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine und/oder einer Abgasnachbehandlungsanlage in geregelter Form überwacht.
  • Aus der DE 10 2008 015 256 A1 ist ein Diagnoseverfahren für einen im Abgasstrom eines Verbrennungsmotors angeordneten Partikelfilter bekannt.
  • Ferner offenbart die DE 10 2015 014 150 A1 ein Kraftfahrzeug, mit einem Antriebssystem.
  • Des Weiteren ist der DE 100 39 965 A1 ein Verfahren zur Abgasuntersuchung an KFZn bekannt.
  • Ferner offenbart die DE 10 2015 111 411 A1 ein eingebautes Steuersystem für ein KFZ.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders emissionsarmer Betrieb des Kraftfahrzeugs realisiert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines eine Verbrennungskraftmaschine umfassenden und mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbaren Kraftfahrzeugs. Bei dem Verfahren wird während wenigstens einer Zeitspanne zumindest ein Emissionswert, insbesondere mit fortschreitender Zeit, ermittelt, wobei der Emissionswert eine gesamte, von der Verbrennungskraftmaschine während der Zeitspanne tatsächlich emittierte Menge eines Abgasbestandteils charakterisiert beziehungsweise angibt. Der Abgasbestandteil ist ein Bestandteil eines Abgases, welches von der Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt beziehungsweise emittiert wird. Der Abgasbestandteil ist wenigstens ein Stoff beziehungsweise eine Stoffgruppe, sodass es sich bei dem Abgasbestandteil beispielsweise um CO2-und/oder um Stickoxid handeln kann. Das Verfahren wird beispielsweise während eines Betriebs, insbesondere während eines befeuerten Betriebs, der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt, wobei die genannte Zeitspanne zumindest ein Teil des Betriebs, insbesondere des befeuerten Betriebs, ist. Während des befeuerten Betriebs laufen in der Verbrennungskraftmaschine Verbrennungsvorgänge ab, in deren Rahmen das zuvor genannte Abgas entsteht.
  • Der Emissionswert wird insbesondere derart ermittelt, dass der Abgasbestandteil mittels wenigstens eines während der Zeitspanne aktiven Sensors erfasst wird. Der Sensor stellt ein, insbesondere elektrisches, Signal bereit, welches den mittels des Sensors erfassten Abgasbestandteil charakterisiert. Das Signal wird beispielsweise während der Zeitspanne integriert, insbesondere zeitlich integriert, wodurch der Emissionswert während der Zeitspanne ermittelt, insbesondere berechnet, wird. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass der Emissionswert anhand eines einfach auch als Modell bezeichneten Rechenmodells der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise des Kraftfahrzeugs während der Zeitspanne ermittelt, insbesondere berechnet, wird. Auf Basis des Modells wird der Emissionswert beispielsweise mittels einer elektronischen Recheneinrichtung des Kraftfahrzeugs ermittelt, insbesondere berechnet, wobei das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise mittels der elektronischen Recheneinrichtung durchgeführt wird. Die Eingangsgrößen des Rechenmodells können dabei Sensorgrößen sein, die zwar nicht direkt die Emission erfassen, dafür aber den Vorteil haben, dass sie einfacher und/oder wirtschaftlicher zu messen sind. Beispiele hierfür können Drehzahl, Last, Einspritzmenge und Zündwinkel sein. Die Vorhersagequalität des Rechenmodells in Bezug auf die Emissionen kann während der umfangreichen Testläufe auf den Motorprüfständen perfektioniert werden.
  • Um nun einen besonders emissionsarmen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine und somit des Kraftfahrzeugs insgesamt realisieren zu können, ist es vorgesehen, dass, insbesondere mittels der elektronischen Recheneinrichtung, eine Differenz zwischen dem Emissionswert und wenigstens einem, insbesondere vorgebbaren oder vorgegebenen, Grenzwert ermittelt, insbesondere berechnet, wird. Der Grenzwert ist beispielsweise in einer Speichereinrichtung der elektronischen Recheneinrichtung gespeichert. Des Weiteren ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass wenigstens eine Funktion des Kraftfahrzeugs durchgeführt beziehungsweise bewirkt wird, wenn die Differenz einen, insbesondere vorgegebenen oder vorgebbaren, Schwellenwert unterschreitet. Der Schwellenwert ist beispielsweise in der Speichereinrichtung gespeichert. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die wenigstens eine Funktion durchgeführt wird, wenn die Differenz den Schwellenwert unterschreitet und wenn die Differenz betragsmäßig größer als 0 ist, das heißt einen von 0 unterschiedlichen Wert einnimmt. Unter dem Durchführen der Funktion kann insbesondere verstanden werden, dass die wenigstens eine Funktion beispielsweise mittels der elektronischen Recheneinrichtung bewirkt und in der Folge durchgeführt wird, wenn die Differenz den Schwellenwert unterschreitet.
  • Unter den Merkmalen, dass der Emissionswert während der Zeitspanne ermittelt wird und dass der Emissionswert die von der Verbrennungskraftmaschine während der Zeitspanne emittierte, gesamte Menge des Abgasbestandteils charakterisiert, ist insbesondere zu verstehen, dass der Emissionswert kein durch vorausschauende beziehungsweise prädiktive Verfahren ermittelter Wert ist, der eine Menge des Abgasbestandteils charakterisiert, die zukünftig von der Verbrennungskraftmaschine emittiert wird, sondern der Emissionswert wird beispielsweise zu einem Zeitpunkt beziehungsweise während eines Zeitintervalls für die dem Zeitpunkt beziehungsweise dem Zeitintervall vorausgehende Zeitspanne ermittelt, insbesondere berechnet. Der Emissionswert charakterisiert somit beispielsweise nicht eine Menge des Abgasbestandteils, die noch in Zukunft von der Verbrennungskraftmaschine mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit emittiert wird, sondern der Emissionswert charakterisiert die gesamte Menge, welche von der Verbrennungskraftmaschine während der Zeitspanne kumuliert emittiert wurde. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt bezieht sich der Emissionswert auf eine dem Zeitpunkt beziehungsweise dem Zeitintervall vorausgehende Vergangenheit. Dies bedeutet, dass sich die Ermittlung, insbesondere die Berechnung, des Emissionswerts an die Zeitspanne, für die der Emissionswert ermittelt wird, anschließt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die wenigstens einen Funktion durchzuführen, bevor der Emissionswert beziehungsweise die von der Verbrennungskraftmaschine insgesamt emittierte Menge des Abgasbestandteils den Grenzwert überschreitet und insbesondere bevor eine weitere Differenz zwischen dem Emissionswert und dem Grenzwert unerwünscht gering wird. Dadurch kann die wenigstens eine Funktion hinreichend früh durchgeführt beziehungsweise bewirkt werden, sodass beispielsweise ein Überschreiten des Grenzwerts durch den Emissionswert vermieden oder zumindest hinausgezögert werden kann. In der Folge ist ein besonders emissionsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine und somit des Kraftfahrzeugs insgesamt realisierbar.
  • Erfindungsgemäß wird während einer zweiten Zeitspanne zumindest ein zweiter Emissionswert, welcher eine gesamte, von der Verbrennungskraftmaschine während der zweiten Zeitspanne emittierte Menge des Abgasbestandteils charakterisiert, ermittelt. Während der jeweiligen Zeitspanne ist beispielsweise das Kraftfahrzeug, insbesondere unterbrechungsfrei, aktiviert und somit nicht abgeschaltet. Die Zeitspannen sind zeitlich voneinander beabstandet, wobei zwischen den Zeitspannen ein Deaktivieren beziehungsweise Abschalten des Kraftfahrzeugs erfolgt.
  • Dabei wird eine Gesamtdifferenz zwischen der Summe der Emissionswerte und wenigstens einem Gesamtgrenzwert ermittelt. Des Weiteren wird die wenigstens eine Funktion und/oder wenigstens eine zweite, von der ersten Funktion unterschiedliche Funktion des Kraftfahrzeugs durchgeführt, wenn die Gesamtdifferenz den Schwellenwert und/oder einen weiteren Schwellenwert unterschreitet und vorzugsweise wenn die Gesamtdifferenz betragsmäßig größer als 0 ist. In dieser weitergehenden Ausführung können Emissionsrechte generiert werden, insbesondere dann, wenn längere Zeitspannen und somit längere Fahrstrecken und/oder längere Fahrtdauern existieren oder existierten, deren jeweilige Mengen beziehungsweise Emissionswerte deutlich unter den erlaubten Grenzwerten liegen. Die Emissionsrechte bestehen insbesondere in der Differenz zwischen den überlappenden Emissionsmengen für die zurückgelegten Fahrstrecken beziehungsweise Fahrtdauern und den tatsächlich während dieser Fahrstrecke beziehungsweise Fahrtdauern kumulierten Emissionen. Solange beispielsweise die Gesamtdifferenz den Schwellenwert beziehungsweise den weiteren Schwellenwert noch nicht unterschreitet, wird die wenigstens eine Funktion beispielsweise noch nicht durchgeführt, insbesondere auch dann nicht, wenn für die aktuell betrachtete Zeitspanne die dortige Differenz den dortigen Schwellenwert unterschreitet. Auf diese Weise kann ökonomisches und somit emissionsarmes Fahren belohnt werden. In der Folge kann sichergestellt werden, dass Durchschnittsemissionen für jedes einzelne Kraftfahrzeug nie überschritten werden, wenn alle Fahrstrecken dieses Kraftfahrzeugs berücksichtigt werden.
  • Außerdem werden Daten, die die Differenz und/oder die Gesamtdifferenz charakterisieren, an ein weiteres, zusätzlich zu dem Kraftfahrzeug vorgesehenes Kraftfahrzeugs, insbesondere kabellos, übermittelt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass beide Kraftfahrzeuge insgesamt vorgegebene oder vorgebbare Grenzwerte nicht überschreiten. Dabei wird as weitere Kraftfahrzeug in Abhängigkeit von den Daten betrieben.
  • Bezogen auf das eigene, erste Kraftfahrzeug kann somit vorgesehen sein, die zuvor beschriebenen Daten von dem weiteren Kraftfahrzeug zu empfangen, sodass das erste beziehungsweise eigene Kraftfahrzeug in Abhängigkeit von den empfangenen Daten betrieben wird.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Durchführen der Funktion, dass wenigstens ein optisch und/oder akustisch und/oder haptisch von wenigstens einem Nutzer des Kraftfahrzeugs, wahrnehmbares Hinweissignal ausgegeben wird. Das Hinweissignal wird beispielsweise mittels einer Ausgabeeinrichtung des Kraftfahrzeugs ausgegeben. Der Nutzer ist beispielsweise der Fahrer des Kraftfahrzeugs. Durch das Hinweissignal kann beispielsweise der Fahrer des Kraftfahrzeugs dazu angeregt werden, seine Fahrweise derart anzupassen oder einzustellen und/oder das Kraftfahrzeug derart zu betreiben, dass ein weiteres Ansteigen beziehungsweise ein übermäßig schnelles Ansteigen der Menge und somit des Emissionswerts unterbleibt. In der Folge kann ein besonders emissionsarmer Betrieb gewährleistet werden. Das Kraftfahrzeug kann ein Kraftwagen, insbesondere ein Personenkraftwagen, oder ein Roadster, ein Motorrad, ein Trike, ein Quad, ein Gespanne oder ein anderer Kraftfahrzeugs sein. Das Hinweissignal kann beispielsweise im Innenraum des Kraftfahrzeugs ausgegeben werden, sodass das Hinweissignal von wenigstens einer sich im Innenraum aufhaltenden Person wahrgenommen werden kann.
  • Insbesondere ist es denkbar, dass das Kraftfahrzeug zum hochautomatisierten oder vollautomatisierten Fahren ausgebildet ist. In diesem Fall würde nicht oder nicht nur ein Nutzer des Kraftfahrzeugs beziehungsweise eine Person Fahrer gewarnt, sondern eine das hochautomatisierten beziehungsweise vollautomatisierten Fahren durchführende und somit fahrzeugführende Instanz, welche beispielsweise eine elektronische Recheneinrichtung oder ein Modul einer elektronischen Recheneinrichtung, insbesondere des Kraftfahrzeugs, sein kann.
  • Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Durchführen der Funktion umfasst, dass wenigstens ein Lastbereich der Verbrennungskraftmaschine gegenüber einem Zustand, in welchem die Differenz den Schwellenwert, insbesondere noch, überschreitet, zumindest eingeschränkt wird. Dadurch können kraftfahrzeugseitige Maßnahmen getroffen werden, um ein übermäßig schnelles Erreichen beziehungsweise Überschreiten des Grenzwerts durch den Emissionswert zu vermeiden. Dadurch können die Emissionen und insbesondere der Kraftstoffverbrauch besonders gering gehalten werden.
  • Um einen besonders emissionsarmen Betrieb gewährleisten zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Durchführen der Funktion umfasst, dass die maximale, durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs anforderbare und von der Verbrennungskraftmaschine bereitzustellende Last gegenüber dem zuvor genannten Zustand, in welchem die Differenz den Schwellenwert überschreitet, reduziert wird.
  • Der Erfindung liegt insbesondere die folgende Erkenntnis zugrunde: Die Einhaltung von sich insbesondere auf das Abgas der Verbrennungskraftmaschine beziehenden Grenzwerten für die zulässigen Emissionen ist typprüfungsrelevant. Ergänzend zu Messungen auf dem Prüfstand werden zunehmend Emissionen im praktischen Fahrbetrieb, so genannte real driving emissions (RDE) herangezogen, die mittels eines mobilen Abgasmessgeräts (PEMS - portable emission measurement system) gemessen beziehungsweise durchgeführt werden. Um die im Mittel ungünstigeren Randbedingungen und die größere Variabilität des praktischen Fahrbetriebs im Vergleich zum Prüfstandbetrieb zu berücksichtigen, existieren so genannte Konformitätsfaktoren, mit denen die im Prüfstandbetrieb erlaubten Emissionen zu multiplizieren sind, um die Grenzwerte für den praktischen Fahrbetrieb zu berechnen.
  • Um eine thermische Überbelastung von Antriebsstrangkomponenten zu vermeiden, ist ein so genanntes Anfetten des Gemisches der Verbrennungskraftmaschine bekannt. Hierdurch kann eine innere Kühlung der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden, da überschüssiger Kraftstoff verdampfen und in der Folge entsprechende Antriebsstrangkomponenten kühlen kann.
  • Das Anfetten wird im Prinzip in solchen Betriebspunkten eingesetzt, die in einem stationären Betrieb zu einer thermischen Überlast führen würden. Aufgrund der thermischen Trägheit von Komponenten der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise des Antriebsstrangs muss nicht sofort bei Erreichen eines Betriebspunkts, der im stationären Betrieb eine thermische Überlastung hervorrufen würde, ein Anfetten durchgeführt werden. Die thermische Trägheit kann im stationären, also im dynamischen Betrieb das Anfetten etwas hinauszögern, um Emissionen und Kraftstoff zu sparen. In der Motorsteuerung werden zu diesem Zweck thermische Modelle berechnet, aufgrund derer die Entscheidung über ein Anfetten getroffen wird. Gegenüber einer Steuerung aufgrund der stationären Eigenschaften lässt sich so eine Verzögerung des Anfettens von bis zu etwa 10 Sekunden erreichen. Fordert der Fahrer etwa beispielsweise einen Hochlastbereich, insbesondere einen Volllastbereich, der Verbrennungskraftmaschine an, der stationär betrachtet zu einer thermischen Überbelastung führen würde, und ist die Zeit, für die der Hochlastbereich angefordert wird, kürzer als die durch die thermische Trägheit bewirkte Verzögerungszeit, so kann dann auf ein Anfetten verzichtet werden. Grundsätzlich ist es denkbar, auf die Nutzung von solchen Hochlastbereichen zu verzichten, um ein Anfetten zumindest nahezu im gesamten Kennfeld vermeiden zu können. In der Folge können die Emissionen und der Kraftstoffverbrauch besonders gering gehalten werden. Außerdem können auch zusätzliche, aufwändige Maßnahmen wie eine Wassereinspritzung vermieden werden. Die folge daraus ist jedoch eine sehr eingeschränkte Dynamik des Kraftfahrzeugs.
  • Üblicherweise ist ein enormer Entwicklungsaufwand notwendig, um die Emissionen auch in solchen Betriebspunkten der Verbrennungskraftmaschine gering halten zu können, in welchen die Verbrennungskraftmaschine nur sehr selten betrieben ist. Ein solch hoher Aufwand kann in der zuvor genannten Wassereinspritzung liegen. Die Wassereinspritzung hat dabei im Wesentlichen die Aufgabe, das zur inneren Kühlung notwendige Anfetten, während welchem das Verbrennungsluftverhältnis (λ) geringer als 1 ist, zu vermeiden beziehungsweise zu ersetzen. Emissionen wie beispielsweise CO-Emissionen im Hochlastbereich mit Anfetten liegen um mehrere Größenordnungen über dem viel häufiger vorliegenden Bereich der Durchschnittsemissionen im Bereich von A = 1.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es nun, auf aufwändige Maßnahmen wie beispielsweise die Wassereinspritzung verzichten zu können und dennoch einen besonders emissions- und kraftstoffverbrauchsarmen Betrieb realisieren zu können. In der Folge können die Kosten, das Gewicht und der Bauraumbedarf der Verbrennungskraftmaschine ebenfalls besonders gering gehalten werden. Insbesondere ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, auf ein Anfetten zu verzichten oder ein solches Anfetten in nur wenigen, sehr selten vorliegenden Betriebspunkten durchführen zu müssen. Insbesondere ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, den Kraftstoffverbrauch und CO2-Emissionen und/oder andere Emissionen besonders gering zu halten.
  • Durch Ermitteln des Emissionswerts und dadurch, dass sich der Emissionswert auf die Zeitspanne bezieht, die der Ermittlung des Emissionswerts vorausgeht und somit bezüglich der Ermittlung des Emissionswerts in der Vergangenheit liegt, erfolgt erfindungsgemäß eine Emissionsbilanzierung und Emissionsaufzeichnung in dem Kraftfahrzeug. Beispielsweise durch intensive Prüfstandstests mit entsprechenden Messungen sind die relevanten Emissionen bei allen Betriebspunkten gut bekannt. Somit können die relevanten Emissionen während des laufenden Betriebs aufgrund anderer direkt gemessener und/oder indirekt berechneter Größen wie beispielsweise Drehzahl, Last, Luftzahl, einer Vielzahl von Temperaturen, Einspritzmenge, Drosselklappenstellung, Zündwinkel, Beladungszustand von Speicherkatalysatoren et cetera und/oder aufgrund des zeitlichen Verlaufs dieser Größen ermittelt werden. Die so ermittelten Emissionen beziehungsweise ein so jeweils ermittelter, den Abgasbestandteil charakterisierender Wert können über die Zeit und/oder über die gefahrene Strecke integriert werden. Somit ist beispielsweise die gesamte, von der Verbrennungskraftmaschine während der Zeitspanne emittierte und durch den Emissionswert charakterisierte Menge eine Menge, die von der Verbrennungskraftmaschine während einer gefahrenen Strecke insgesamt emittiert, das heißt abgegeben, wurde.
  • In einer Ausführung wird beispielsweise als der Abgasbestandteil der Abgasbestandteil oder die Abgasbestandteile überwacht und entsprechend ermittelt, die für die Emissionen im praktischen Fahrbetrieb (RDE) relevant sind. Werden beispielsweise mehrere Abgasbestandteile überwacht, so wird für den jeweiligen Abgasbestandteil ein jeweiliger Emissionswert ermittelt. Der Grenzwert wird auch als Maximalwert bezeichnet, wobei beispielsweise die Emissionswerte mit den Maximalwerten verglichen werden. Nähert sich der aus der Emissionsbilanzierung bekannte Emissionswert, der die beispielsweise von der Verbrennungskraftmaschine tatsächlich während der Zeitspanne emittierte Menge des Abgasbestandteils charakterisiert, dem Grenzwert, so kann durch die Ermittlung der Differenz und insbesondere durch die Überwachung der Differenz rechtzeitig eine Warnung in Form des Hinweissignals an den Fahrer ausgegeben werden. Das Hinweissignal weist den Fahrer beispielsweise darauf hin, dass ein von ihm gewünschter Hochlastbereich zukünftig nicht oder nur noch eingeschränkt zur Verfügung steht und/oder die Nutzung des Hochlastbereichs kann, zumindest soweit dieser ein Anfetten erfordert, tatsächlich eingeschränkt werden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Emissionen des Kraftfahrzeugs besonders gering gehalten werden können. Im Gegensatz zum vollständigen Unterbinden des Anfettens ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, das in gewissen Betriebsbereichen vorteilhafte Anfetten nicht vollständig unterbinden beziehungsweise verbieten zu müssen, sondern das Anfetten ist insoweit zulässig beziehungsweise insoweit zugelassen, als der Emissionswert und somit die Menge des Abgasbestandteils, die von der Verbrennungskraftmaschine tatsächlich abgegeben wird, bezogen auf die gesamte Fahrstrecke und/oder auf die gesamte Fahrdauer und somit bezogen auf den Grenzwert, diesen nicht überschreiten. Dadurch können beispielsweise für alle Fahrstrecken vorgegebene oder vorgebbare Emissionsanforderungen sicher erfüllt werden. Insbesondere können beispielsweise kontinuierliche Mittelwertbildungen für alle Startpositionen von entsprechenden Fahrstrecken erfolgen, die für die Emissionsmessung im praktischen Betrieb in Frage kommen. Auf diese Weise kann das Anfetten konservativ nach dem jeweils ungünstigsten Mittelwert begrenzt werden, sodass für alle Startbedingungen beziehungsweise Startpositionen und Mittelwerte die Emissionsanforderungen erfüllt werden. Das Prinzip hierbei ist insbesondere eine Mittelung der Emissionen über eine beziehungsweise jegliche kontinuierlich gefahrene Strecken des Kraftfahrzeugs.
  • Insbesondere ist es denkbar, dass die beschriebenen Emissionsrechte zwischen mehreren, das heißt wenigstens zwei Kraftfahrzeugen übertragen werden. Um beispielsweise die Generierung, Übertragung und Verwaltung der Emissionsrechte fälschungssicher zu gestalten, können kryptografische Methoden und/oder Blockchain-Technologien („digital ledger“) eingesetzt werden. In dieser Ausprägung wäre gewährleistet, dass die Fahrzeugflotte als Ganzes betrachtet zu keiner Zeit die erlaubten Durchschnittsemissionen überschreitet, wenn alle Fahrstrecken und alle Fahrzeuge berücksichtigt werden.
  • Im Prinzip ist die Übertragung von Emissionsrechten über unterschiedliche Fahrzeugtypen, zwischen Fahrzeugherstellern und sogar im Zusammenspiel mit nicht fahrzeugbezogenen Emissionsquellen wie Haushalten, Gewerbe, Industrie et cetera und/oder über Ländergrenzen hinweg möglich.
  • Bevorzugt bietet sich auch die Möglichkeit, Emissionen räumlich und/oder zeitlich und/oder wetterabhängig zu begrenzen. So ist es denkbar, ein Anfetten in einem Stadt- oder Ballungsgebiet zu unterbinden, aber auf Autobahnen beziehungsweise außerhalb von Ortschaften zuzulassen. Werden beispielsweise eine Inversionswetterlage und somit eine Smoggefahr ermittelt, so wird beispielsweise das Anfetten unterbunden. Bevorzugt kann auch aufgrund von stationär gemessenen Emissionswerten bzw. gesetzgeberischen Beschränkungen aufgrund einer zu hohen Schadstoffbelastung der Luft (wie beispielsweise das österreichische „Immissionsschutzgesetz Luft“, I-GL) auf das Anfetten verzichtet werden.
  • Somit zeichnet sich eine weitere Ausführungsform dadurch aus, dass die Funktion in Abhängigkeit von einer aktuellen Position des Kraftfahrzeugs auf der Erde und/oder in Abhängigkeit von einem in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs herrschenden Wetter und/oder Immissionslage durchgeführt wird.
  • Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Emissionswert und/oder die Differenz und/oder die Gesamtdifferenz in einer elektronischen Speichereinrichtung des Kraftfahrzeugs gespeichert werden. Dieser Ausführungsform liegt die Erkenntnis zugrunde, dass beispielsweise eine Emissions-Historie des Kraftfahrzeugs in dem Kraftfahrzeug nachprüfbar verfügbar sein und beispielsweise bei entsprechenden Abgastests überprüft werden können sollte. Insbesondere bei stationären Überprüfungen am Straßenrand kann zum einen die Emissionssimulation des Fahrzeugs durch Vergleich mit den gerade gemessenen Werten überprüft werden, und die Emissions-Historie kann elektronisch ausgetauscht und überprüft werden. Die vorherigen und folgenden Ausführungen sind für Emissionen beziehungsweise Abgasbestandteile jedweder Art anwendbar und somit beispielsweise auf den Kraftstoffverbrauch beziehungsweise auf CO2-Emissionen übertragbar. Insgesamt ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, einen emissionsarmen Betrieb auf besonders einfache und kostengünstige Weise darstellen zu können.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen, mit einer Verbrennungskraftmaschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Das Kraftfahrzeug umfasst ferner eine elektronische Recheneinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, während wenigstens einer Zeitspanne zumindest einen Emissionswert zu ermitteln, welcher eine gesamte, von der Verbrennungskraftmaschine während der Zeitspanne emittierte Menge eines Abgasbestandteils charakterisiert. Beispielsweise liegt während der Zeitspanne das Kraftfahrzeug eine Fahrstrecke zurück, sodass die Zeitspanne mit einer Fahrtdauer beziehungsweise mit einer Fahrstrecke korrespondiert.
  • Um nun einen besonders emissionsarmen Betrieb des Kraftfahrzeugs auf besonders einfache Weise realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Recheneinrichtung dazu ausgebildet ist, eine Differenz zwischen dem Emissionswert und wenigstens einem Grenzwert zu ermitteln. Des Weiteren ist die elektronische Recheneinrichtung dazu ausgebildet, wenigstens eine Funktion des Kraftfahrzeugs zu bewirken, wenn die Differenz einen Schwellenwert unterschreitet. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:
    • 1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, welches zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist; und
    • 2 ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein Kraftfahrzeug 1, welches beispielsweise als Kraftwagen und vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildet ist. Das Kraftfahrzeug 1 weist eine Verbrennungskraftmaschine 2 auf, mittels welcher das Kraftfahrzeug 1 angetrieben werden kann. Um das Kraftfahrzeug 1 mittels der Verbrennungskraftmaschine 2 anzutreiben, wird die Verbrennungskraftmaschine 2 in einem befeuerten Betrieb betrieben. Während des befeuerten Betriebs laufen in der Verbrennungskraftmaschine 2 Verbrennungsvorgänge ab, woraus Abgas der Verbrennungskraftmaschine 2 resultiert. Dabei ist der Verbrennungskraftmaschine 2 ein Abgastrakt 3 zugeordnet, mittels welchem das Abgas aus der Verbrennungskraftmaschine 2 von dieser abgeführt wird. In dem Abgastrakt 3 ist wenigstens eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 4 angeordnet, mittels welcher das Abgas nachbehandelt wird. Danach wird das Abgas beispielsweise an eine Umgebung 5 des Kraftfahrzeugs 1 abgelassen. Vorzugsweise ist die Verbrennungskraftmaschine 2 als Hubkolbenmaschine, das heißt als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 kann insbesondere als Hybridfahrzeug ausgebildet sein.
  • Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ferner eine auch als Steuergerät oder Motorsteuerung bezeichnete elektronische Recheneinrichtung 6, mittels welcher die Verbrennungskraftmaschine 2 betreibbar, insbesondere steuerbar oder regelbar, ist.
  • 2 zeigt ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine 2. Das Verfahren wird beispielsweise durchgeführt, während das Kraftfahrzeug 1 aktiviert ist. Darunter ist zu verstehen, dass - während das Kraftfahrzeug 1 aktiviert ist - der sich im Innenraum 7 des Kraftfahrzeugs 1 aufhaltende Fahrer ein beispielsweise auch als Fahrpedal bezeichnetes Bedienelement betätigen und dadurch eine Fahrt, insbesondere eine Vorwärtsfahrt, des Kraftfahrzeugs 1 bewirken kann, wobei bei der Fahrt das Kraftfahrzeug 1 mittels der Verbrennungskraftmaschine 2 angetrieben wird. Ist das Kraftfahrzeug 1 demgegenüber jedoch abgeschaltet beziehungsweise deaktiviert, so unterbleibt ein durch die Verbrennungskraftmaschine 2 bewirktes Antreiben des Kraftfahrzeugs 1 trotz durch den Fahrer beziehungsweise durch eine sich im Innenraum 7 aufhaltende Person bewirkte Betätigung des Bedienelements. Das Verfahren wird mittels der elektronischen Recheneinrichtung 6 durchgeführt.
  • Beispielsweise bei einem ersten Schritt S1 des Verfahrens wird mittels der elektronischen Recheneinrichtung 6 während einer Zeitspanne, während welcher das Kraftfahrzeug 1 vorzugsweise aktiviert ist, zumindest ein Emissionswert ermittelt, welcher eine gesamte, von der Verbrennungskraftmaschine 2 während der Zeitspanne emittierte Menge eines Abgasbestandteils charakterisiert. Vorzugsweise wird die Verbrennungskraftmaschine 2 zumindest während eines Teils der Zeitspanne in dem befeuerten Betrieb betrieben.
  • Während eines zweiten Schritts S2 des Verfahrens wird mittels der elektronischen Recheneinrichtung 6 eine Differenz zwischen dem Emissionswert und wenigstens einem Grenzwert ermittelt. Der Grenzwert ist beispielsweise vorgebbar oder vorgegeben und dabei in einer elektronischen Speichereinrichtung 8 der elektronischen Recheneinrichtung 6 gespeichert. Bei einem zweiten Schritt S2 wird beispielsweise überprüft, ob die Differenz einen insbesondere vorgebbaren oder vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet, welcher beispielsweise in der Speichereinrichtung 8 gespeichert ist. Unterschreitet die Differenz den Schwellenwert nicht, so wird das Verfahren bei dem ersten Schritt S1 fortgesetzt. Unterschreitet jedoch die Differenz den Schwellenwert, so wird ein dritter Schritt S3 des Verfahrens durchgeführt. Bei dem dritten Schritt S3 wird wenigstens eine Funktion des Kraftfahrzeugs 1 durchgeführt beziehungsweise mittels der elektronischen Recheneinrichtung 6 bewirkt. Das Durchführen der Funktion umfasst beispielsweise, dass wenigstens ein optisch und/oder akustisch und/oder haptisch von wenigstens einer sich im Innenraum 7 des Kraftfahrzeugs aufhaltenden Person und somit von dem Fahrer wahrnehmbares Hinweissignal im Innenraum 7 ausgegeben wird. Ferner kann das Durchführen der Funktion umfassen, dass wenigstens ein Lastbereich der Verbrennungskraftmaschine gegenüber einem Zustand, in welchem die Differenz den Schwellenwert überschreitet, zumindest eingeschränkt wird. Alternativ oder zusätzlich kann das Durchführen der Funktion umfassen, dass die maximale, durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs anforderbare und von der Verbrennungskraftmaschine 2 bereitzustellende Last gegenüber dem zuvor genannten Zustand reduziert wird. Der Fahrer kann das Bedienelement betätigen und dadurch in unterschiedliche Stellungen bewegen. Die jeweilige Stellung korrespondiert mit einer jeweiligen Last, die von der Verbrennungskraftmaschine 2 bereitzustellen ist. Beispielsweise wird - wenn die Differenz den Schwellenwert unterschreitet - die Bewegbarkeit des Bedienelements nicht beeinflusst, jedoch kann der Fahrer dann nur noch eine solche Last von der Verbrennungskraftmaschine 2 anfordern, die gegenüber dem zuvor genannten Zustand geringer ist. Dadurch können die Emissionen und insbesondere der Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine 2 in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden.
  • Beispielsweise werden in 1 besonders schematisch dargestellte Daten 9, die die Differenz charakterisieren, an ein weiteres, zusätzlich zu dem Kraftfahrzeug 1 vorgesehenes und bezüglich des Kraftfahrzeugs 1 externes Kraftfahrzeug 10 übermittelt, welches die Daten 9 empfängt. Das Kraftfahrzeug 10 kann beispielsweise in Abhängigkeit von den empfangenen Daten 9 betrieben werden, sodass beispielsweise von den Kraftfahrzeugen 1 und 10 insgesamt abgegebene Emissionen einen Gesamtgrenzwert, welcher beispielsweise das Doppelte des zuvor genannten Grenzwerts ist, nicht überschreiten. Dadurch kann insgesamt ein besonders emissionsarmer Betrieb einer die Kraftfahrzeuge 1 und 10 umfassenden Fahrzeugflotte gewährleistet werden. Um das Kraftfahrzeug 1 beispielsweise besonders gut überprüfen zu können, kann vorgesehen sein, dass die Differenz und/oder der Emissionswert in der Speichereinrichtung 8 gespeichert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kraftfahrzeug
    2
    Verbrennungskraftmaschine
    3
    Abgastrakt
    4
    Abgasnachbehandlungseinrichtung
    5
    Umgebung
    6
    elektronische Recheneinrichtung
    7
    Innenraum
    8
    Speichereinrichtung
    9
    Daten
    10
    Kraftfahrzeug
    S1
    erster Schritt
    S2
    zweiter Schritt
    S3
    dritter Schritt

Claims (6)

  1. Verfahren zum Betreiben eines eine Verbrennungskraftmaschine (2) umfassenden und mittels der Verbrennungskraftmaschine (2) antreibbaren Kraftfahrzeugs (1), bei welchem während wenigstens einer Zeitspanne zumindest ein Emissionswert, welcher eine gesamte, von der Verbrennungskraftmaschine (2) während der Zeitspanne emittierte Menge eines Abgasbestandteils charakterisiert, ermittelt wird, mit den Schritten: - Ermitteln einer Differenz zwischen dem Emissionswert und wenigstens einem Grenzwert; und - Durchführen wenigstens einer Funktion des Kraftfahrzeugs (1), wenn die Differenz einen Schwellenwert unterschreitet; dadurch gekennzeichnet dass: - während einer zeitlich von der Zeitspanne beabstandeten zweiten Zeitspanne zumindest ein zweiter Emissionswert ermittelt wird, welcher eine gesamte, von der Verbrennungskraftmaschine (2) während der zweiten Zeitspanne emittierte Menge des Abgasbestandteils charakterisiert, wobei zwischen den Zeitspannen ein Deaktivieren der Verbrennungskraftmaschine (2) erfolgt; - die Summe der Emissionswerte gebildet wird; - eine Gesamtdifferenz zwischen der Summe der Emissionswerte und wenigstens einem Gesamtgrenzwert ermittelt wird; - die wenigstens eine Funktion und/oder wenigstens eine zweite Funktion des Kraftfahrzeugs (1) durchgeführt wird, wenn die Gesamtdifferenz den Schwellenwert und/oder einen weiteren Schwellenwert unterschreitet; und - Daten (9), welche die Differenz und/oder die Gesamtdifferenz charakterisieren, an ein weiteres, zusätzlich zu dem Kraftfahrzeug (1) vorgesehenes Kraftfahrzeug (10) übermittelt werden, wobei das weitere Kraftfahrzeug (10) in Abhängigkeit von den Daten (9) betrieben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführen der Funktion umfasst, dass wenigstens ein optisch und/oder akustisch und/oder haptisch von wenigstens einem Nutzer des Kraftfahrzeugs wahrnehmbares Hinweissignal ausgegeben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführen der Funktion umfasst, dass wenigstens ein Lastbereich der Verbrennungskraftmaschine (2) gegenüber einem Zustand, in welchem die Differenz den Schwellenwert überschreitet, zumindest eingeschränkt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführen der Funktion umfasst, dass die maximale, durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs (1) anforderbare und von der Verbrennungskraftmaschine (2) bereitzustellende Last gegenüber einem Zustand, in welchem die Differenz den Schwellenwert überschreitet, reduziert wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion in Abhängigkeit von einer aktuellen Position des Kraftfahrzeugs (1) auf der Erde und/oder in Abhängigkeit von einem in einer Umgebung (5) des Kraftfahrzeugs (1) herrschenden Wetter und/oder Immissionslage durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Emissionswert und/oder die Differenz und/oder die Gesamtdifferenz in einer elektronischen Speichereinrichtung (8) des Kraftfahrzeugs (1) gespeichert wird.
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