DE102019216312A1 - Prediction and / or assessment of the emission quantity of substances in the exhaust gas of internal combustion engines - Google Patents

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Abstract

Verfahren (100) zur Vorhersage und/oder Beurteilung (1a) der Emissionsmenge mindestens einer Substanz im Abgas einer Brennkraftmaschine (1) mit den Schritten:• eine Mehrzahl von Werten, die Zustandsgrößen (2a-2f) eines Antriebsstrangs (2) mit der Brennkraftmaschine (1) zu mindestens zwei verschiedenen zurückliegenden Zeitpunkten (t-τ1, t-τ2, ..., t-τD) in einem Zeithorizont (τD) annehmen, wird einem Klassifikator (3a), und/oder einem Regressor (3b), als Eingangsgrößen (31) zugeführt (110);• die Eingangsgrößen (31) werden von dem Klassifikator (3a), und/oder dem Regressor (3b), auf mindestens eine Ausgangsgröße (32) abgebildet (120);• aus der mindestens einen Ausgangsgröße (32) wird die gesuchte Vorhersage bzw. Beurteilung (1a) ausgewertet (130).Verfahren zum Trainieren eines Klassifikators (3a) und/oder Regressors (3b) für den Einsatz in dem Verfahren (100) unter Nutzung von Werten von Zustandsgrößen (2a-2j) des Antriebsstrangs (2) sowie Werten tatsächlicher Emissionsmengen (1b) der mindestens einen Substanz, die sich jeweils auf eine Mehrzahl zurückliegender Zeitpunkte (t-τ1, t-τ2, ..., t-τD) innerhalb eines Zeithorizonts (τD) beziehen.Method (100) for predicting and / or assessing (1a) the amount of emissions of at least one substance in the exhaust gas of an internal combustion engine (1) with the following steps: a plurality of values, the state variables (2a-2f) of a drive train (2) with the internal combustion engine (1) at least two different previous times (t-τ1, t-τ2, ..., t-τD) in a time horizon (τD), a classifier (3a) and / or a regressor (3b), as input variables (31) supplied (110); the input variables (31) are mapped (120) by the classifier (3a) and / or the regressor (3b) onto at least one output variable (32); Output variable (32), the prediction or assessment (1a) sought is evaluated (130). Method for training a classifier (3a) and / or regressor (3b) for use in the method (100) using values of state variables ( 2a-2j) of the drive train (2) as well as values of actual emission quantities (1b) of the mi At least one substance that relates to a plurality of previous points in time (t-τ1, t-τ2, ..., t-τD) within a time horizon (τD).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Vorhersage und/oder Beurteilung des Emissionsverhaltens beim Betrieb von Brennkraftmaschinen.The present invention relates to the prediction and / or assessment of the emission behavior during the operation of internal combustion engines.

Stand der TechnikState of the art

Die Höchstgrenzen für die Schadstoffemission von Brennkraftmaschinen für Fahrzeuge sind in den letzten Jahren progressiv verschärft worden. Die heute geltenden Grenzwerte sind nur mit einer Abgasnachbehandlung zu erreichen. Dabei sind insbesondere für Dieselmotoren passive Systeme, wie etwa Partikelfilter, nicht mehr ausreichend. Vielmehr sind etwa zur Minderung des Ausstoßes von Stickoxiden zusätzliche Systeme erforderlich, wie etwa ein Speicherkatalysator (NOx Storage Catalyst, NSC) oder eine selektive katalytische Reduktion (Selective Catalytic Reduction, SCR).The maximum limits for pollutant emissions from internal combustion engines for vehicles have been progressively tightened in recent years. The limit values that apply today can only be achieved with exhaust aftertreatment. Passive systems such as particle filters are no longer sufficient, especially for diesel engines. Rather, additional systems are required to reduce nitrogen oxide emissions, such as a storage catalytic converter (NOx Storage Catalyst, NSC) or a selective catalytic reduction (SCR).

Für solche Systeme ist eine Funktionsüberwachung vorgeschrieben, damit bei eventuell auftretenden emissionsrelevanten Fehlern der Nutzer des Fahrzeugs durch das Ansteuern der Motorkontrollleuchte zur Behebung des Fehlers in einer Werkstatt aufgefordert werden kann. Ein Verfahren zur Funktionsüberwachung eines SCR-Systems ist in der DE 10 2017 204 300 A1 offenbart.Function monitoring is prescribed for such systems so that, in the event of any emissions-related errors occurring, the user of the vehicle can be prompted to rectify the error in a workshop by activating the engine control lamp. A method for monitoring the function of an SCR system is in the DE 10 2017 204 300 A1 disclosed.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Im Rahmen der Erfindung wurde ein Verfahren zur Vorhersage und/oder Beurteilung der Emissionsmenge mindestens einer Substanz im Abgas einer Brennkraftmaschine entwickelt. Bei der Substanz kann es sich insbesondere um einen Schadstoff handeln, für dessen Emissionsmenge im Abgas gesetzliche Beschränkungen gelten, wie beispielsweise Stickoxid, NOx. Die Emissionsmenge kann insbesondere beispielsweise als Emissionsrate pro Zeiteinheit angegeben sein, aber auch beispielsweise als kumulierte Menge über einen vorgegebenen Zeitraum.In the context of the invention, a method for predicting and / or assessing the amount of emissions of at least one substance in the exhaust gas of an internal combustion engine was developed. The substance can in particular be a pollutant whose emission quantity in the exhaust gas is subject to legal restrictions, such as nitrogen oxide, NO x , for example. The emission quantity can in particular be specified, for example, as an emission rate per unit of time, but also, for example, as a cumulative quantity over a predetermined period.

Bei diesem Verfahren wird eine Mehrzahl von Werten, die Zustandsgrößen eines Antriebsstrangs mit der Brennkraftmaschine zu mindestens zwei verschiedenen zurückliegenden Zeitpunkten in einem Zeithorizont annehmen, einem Klassifikator, und/oder einem Regressor, als Eingangsgrößen zugeführt. Die Eingangsgrößen werden von dem Klassifikator, und/oder von dem Regressor, auf mindestens eine Ausgangsgröße abgebildet. Aus der mindestens einen Ausgangsgröße wird die gesuchte Vorhersage bzw. Beurteilung ausgewertet.In this method, a plurality of values that assume state variables of a drive train with the internal combustion engine at at least two different previous points in time in a time horizon are fed to a classifier and / or a regressor as input variables. The input variables are mapped to at least one output variable by the classifier and / or by the regressor. The prediction or assessment sought is evaluated from the at least one output variable.

Der Klassifikator, und/oder der Regressor, ist nicht darauf eingeschränkt, lediglich einen stationären Zustand der Brennkraftmaschine zu beurteilen. Vielmehr kann er auch die Dynamik der Zustandsgrößen und ihre Auswirkungen auf das Emissionsverhalten berücksichtigen. So kann beispielsweise die Emission der Substanz im Moment einer plötzlichen Beschleunigung der Brennkraftmaschine im Vergleich zum stationären Betrieb mit einer neuen Drehzahl erhöht sein. Im Ergebnis wird im zeitlichen Mittel über reale Betriebszyklen mit wechselnden Lasten eine zutreffendere Vorhersage bzw. Beurteilung erhalten.The classifier and / or the regressor is not restricted to only assessing a steady state of the internal combustion engine. Rather, it can also take into account the dynamics of the state variables and their effects on the emission behavior. For example, the emission of the substance can be increased at the moment of a sudden acceleration of the internal combustion engine compared to steady-state operation at a new speed. As a result, a more accurate prediction or assessment is obtained on average over real operating cycles with changing loads.

Die Klassifikation kann beispielsweise eine binäre Klassifikation dahingehend sein, ob die Emissionsmenge der Substanz der Norm entspricht oder nicht. Eine detailliertere Klassifikation kann diesbezüglich Abstufungen vorsehen, so dass in entsprechend abgestufter Weise reagiert werden kann. Die Regression kann beispielsweise einen Wert der Emissionsmenge liefern, und/oder sie kann einen Wert einer anderen Größe liefern, aus dem im Zusammenhang mit anderen bekannten Größen die Emissionsmenge ermittelbar ist. Auf den letztendlich erhaltenen Wert der Emissionsmenge kann wiederum nach vorgegebenen Kriterien in abgestufter Weise reagiert werden.The classification can be, for example, a binary classification in terms of whether the emission quantity of the substance corresponds to the norm or not. A more detailed classification can provide for gradations in this regard, so that it is possible to react in a correspondingly graded manner. The regression can, for example, provide a value for the emission amount and / or it can supply a value of another variable from which the emission amount can be determined in connection with other known variables. The value of the emission quantity ultimately obtained can in turn be reacted to in a graduated manner according to predetermined criteria.

Beispielsweise kann in Antwort darauf, dass ein Grenzwert für die Emissionsmenge geringfügig überschritten wird, lediglich die Motorkontrollleuchte aktiviert werden. Bei größeren Überschreitungen kann beispielsweise in progressiv kürzeren Zeitabständen ein Warnton ertönen, um der Anforderung nach einer Reparatur Nachdruck zu verleihen. Es sind auch weitergehende Maßnahmen möglich und sinnvoll, um einen Reparaturzwang durchzusetzen. So kann beispielsweise nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine ein erneuter Start unterbunden werden, bis der Fehler beseitigt ist und der Grenzwert wieder eingehalten wird. Zuvor kann beispielsweise eine Karenzzeit eingeräumt werden, die in Betriebsstunden oder, beim Einsatz in einem Fahrzeug, in Kilometern Fahrstrecke bemessen ist. Es kann weiterhin beispielsweise mindestens ein fahrdynamisches System des Fahrzeugs angesteuert werden, um die Fahrdynamik des Fahrzeugs unkomfortabler zu machen. Beispielsweise können auch Einrichtungen, die den Aufenthalt im Fahrzeug angenehmer machen, wie etwa das Radio, die Heizung und/oder die Klimaanlage, deaktiviert werden. Solche Komforteinschränkungen nötigen dem Nutzer des Fahrzeugs nicht auf, das Fahrzeug kostspielig in eine Werkstatt schleppen zu lassen, vergällen es ihm jedoch, den Fehler auf die lange Bank zu schieben und das Fahrzeug unverändert weiter zu nutzen.For example, in response to the fact that a limit value for the emission quantity is slightly exceeded, only the engine control lamp can be activated. In the event of larger excesses, for example, a warning tone can sound at progressively shorter time intervals in order to emphasize the request for a repair. Further measures are also possible and useful in order to enforce a compulsory repair. For example, after the internal combustion engine has been switched off, a restart can be prevented until the error has been eliminated and the limit value is adhered to again. Before this, for example, a waiting period can be granted, which is measured in operating hours or, if used in a vehicle, in kilometers of driving distance. Furthermore, for example, at least one driving dynamics system of the vehicle can be activated in order to make the driving dynamics of the vehicle less comfortable. For example, devices that make staying in the vehicle more comfortable, such as the radio, heating and / or air conditioning, can also be deactivated. Such comfort restrictions do not force the user of the vehicle to have the vehicle towed to a workshop at great expense, but they make it easier for him to put the error on the back burner and continue to use the vehicle unchanged.

In diesem Zusammenhang ist es von besonderem Vorteil, dass das Verfahren nicht nur bestimmte Einzelfehler vorhersagen kann, die potentiell abgasrelevant sind, sondern direkt eine Vorhersage und/oder Beurteilung der Emissionsmenge liefert. Damit wird erfasst, ob der Fehler in der jeweiligen Situation überhaupt tatsächlich Auswirkungen auf die Emissionsmenge hat, und wie stark ggfs. die Umweltauswirkungen sind. So kann beispielsweise ein und derselbe Fehler sich abhängig von der Betriebssituation mehr oder weniger stark auf die Emissionsmenge auswirken.In this context, it is of particular advantage that the method can not only predict certain individual errors that are potentially relevant to exhaust emissions, but also directly provides a prediction and / or assessment of the amount of emissions. This records whether the error actually has an impact on the amount of emissions in the respective situation and how strong the environmental impact, if any. For example, one and the same error can have a greater or lesser effect on the amount of emissions, depending on the operating situation.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird der Zeithorizont, über den sich die zurückliegenden Zeitpunkte erstrecken, anhand der Länge des Weges von einer Brennstoffzufuhr und/oder einer Luftzufuhr in die Brennkraftmaschine bis zum Ausstoß des Abgases aus der Brennkraftmaschine, und/oder anhand der Zeitdauer, die der Brennstoff und/oder die Luft zum Zurücklegen dieses Weges benötigt, ermittelt. In dieser Hinsicht unterscheiden sich insbesondere PKW von LKW und anderen Nutzfahrzeugen. Bei einem PKW sind die Wege deutlich kürzer, so dass es ausreicht, einen kürzeren Zeithorizont zu berücksichtigen.In a particularly advantageous embodiment, the time horizon over which the previous points in time extend is based on the length of the path from a fuel supply and / or an air supply into the internal combustion engine to the discharge of the exhaust gas from the internal combustion engine, and / or on the basis of the time duration the fuel and / or the air required to cover this distance is determined. In this respect, cars in particular differ from trucks and other commercial vehicles. In the case of a car, the distances are significantly shorter, so that it is sufficient to take a shorter time horizon into account.

Als Zustandsgrößen, auf deren Basis die Ausgangsgröße gebildet und somit letztendlich die gesuchte Vorhersage bzw. Beurteilung ausgewertet wird, eignen sich insbesondere

  • • eine Zufuhrmenge des Brennstoffs, und/oder
  • • ein Zufuhrdruck des Brennstoffs, und/oder
  • • eine Zufuhrmenge von Luft, und/oder
  • • eine Katalysatortemperatur in einem Abgasnachbehandlungssystem, und/oder
  • • eine vor dem Eintritt in das Abgasnachbehandlungssystem gemessene Menge der mindestens einen Substanz im Abgas, und/oder
  • • eine gemessene oder vorhergesagte Emissionsmenge der mindestens einen Substanz zu mindestens einem zurückliegenden Zeitpunkt.
The state variables on the basis of which the output variable is formed and thus ultimately the prediction or assessment sought is evaluated are particularly suitable
  • • a supply amount of the fuel, and / or
  • • a supply pressure of the fuel, and / or
  • • a supply amount of air, and / or
  • • a catalyst temperature in an exhaust gas aftertreatment system, and / or
  • A quantity of the at least one substance in the exhaust gas measured before entering the exhaust gas aftertreatment system, and / or
  • • a measured or predicted amount of emissions of the at least one substance at at least one point in time in the past.

Hierbei kann die Berücksichtigung einer früheren Emissionsmenge insbesondere verhindern, dass physikalisch unplausibel schnelle Änderungen der Emissionsmenge vorhergesagt werden. Die übrigen Größen haben sich als besonders aussagekräftig hinsichtlich der Stöchiometrie der Prozesse erwiesen, die zur Bildung von NOx im Abgas von Dieselmotoren führen.Taking into account an earlier emission quantity can in particular prevent physically implausibly rapid changes in the emission quantity from being predicted. The other variables have proven to be particularly meaningful with regard to the stoichiometry of the processes that lead to the formation of NO x in the exhaust gas of diesel engines.

Daneben können noch weitere Zustandsgrößen berücksichtigt werden, wie beispielsweise

  • • das Drehmoment, und/oder
  • • die Motordrehzahl, und/oder
  • • der Ladedruck eines Turboladers, und/oder
  • • eine durch die Abgasrückführung zurückgeführte Menge an Abgas.
In addition, other state variables can also be taken into account, such as, for example
  • • the torque, and / or
  • • the engine speed, and / or
  • • the boost pressure of a turbocharger, and / or
  • • an amount of exhaust gas recirculated by exhaust gas recirculation.

Die Gesamtanzahl der zu berücksichtigenden Zustandsgrößen kann sich beispielsweise danach richten, wie viele Zustandsgrößen im Endeffekt unabhängig voneinander sind, bzw. welche der Zustandsgrößen sich durch Kombinationen anderer Zustandsgrößen ausdrücken lassen.The total number of state variables to be taken into account can depend, for example, on how many state variables are ultimately independent of one another, or which of the state variables can be expressed by combinations of other state variables.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung werden die Zustandsgrößen aus Messwerten, die von für den Normalbetrieb des Antriebsstrangs notwendigen Sensoren geliefert werden, ermittelt. Das Verfahren kann dann für die Funktionsüberwachung einer Brennkraftmaschine verwendet werden, ohne dass es hierzu zusätzlicher Sensoren oder Kabel bedarf.In a particularly advantageous embodiment, the state variables are determined from measured values that are supplied by sensors required for normal operation of the drive train. The method can then be used to monitor the functioning of an internal combustion engine without the need for additional sensors or cables.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung beinhaltet der Klassifikator, und/oder der Regressor, eine Modellierung des Verbrennungsprozesses in der Brennkraftmaschine als Gaußscher Prozess. Eine solche Modellierung ist besonders gut auf die Situation zugeschnitten, dass Zustandsgrößen des Antriebsstranges in der Regel nur zu diskreten Zeitpunkten beobachtet werden können, während es sich in Wahrheit um kontinuierliche Größen handelt.In a further particularly advantageous embodiment, the classifier and / or the regressor contains a modeling of the combustion process in the internal combustion engine as a Gaussian process. Such a modeling is particularly well tailored to the situation that state variables of the drive train can generally only be observed at discrete points in time, while in truth they are continuous variables.

Das zuvor beschriebene Verfahren setzt nicht zwingend voraus, dass bereits Vorwissen darüber zur Verfügung steht, welche Zustandsgrößen des Antriebsstrangs besonders aussagekräftig für die Vorhersage bzw. Beurteilung der Emissionsmenge sind. Vielmehr lässt sich dieses Wissen vollständig mit maschinellem Lernen erwerben.The method described above does not necessarily require that prior knowledge is already available about which state variables of the drive train are particularly meaningful for the prediction or assessment of the emission quantity. Rather, this knowledge can be acquired entirely with machine learning.

Daher bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zum Trainieren eines Klassifikators und/oder Regressors für den Einsatz in dem zuvor beschriebenen Verfahren. Das Verfahren geht davon aus, dass für eine Mehrzahl zurückliegender Zeitpunkte innerhalb eines Zeithorizonts jeweils sowohl Werte mehrerer Zustandsgrößen des Antriebsstrangs als auch Werte tatsächlicher Emissionsmengen mindestens einer Substanz verfügbar sind.The invention therefore also relates to a method for training a classifier and / or regressor for use in the method described above. The method is based on the assumption that values of several state variables of the drive train as well as values of actual emission quantities of at least one substance are available for a plurality of points in time in the past within a time horizon.

Im Rahmen des Verfahrens wird für jede Zustandsgröße und jeden der zurückliegenden Zeitpunkte binär vorklassifiziert, ob der Wert der Zustandsgröße zu dem jeweiligen Zeitpunkt für die Vorhersage und/oder Beurteilung der Emissionsmenge relevant ist. Parameter, die das Verhalten des Klassifikators, und/oder des Regressors, charakterisieren, werden dahingehend optimiert, dass die als relevant vorklassifizierten Werte der Zustandsgrößen zu den jeweiligen zurückliegenden Zeitpunkten von dem Klassifikator, und/oder von dem Regressor, auf mindestens eine Ausgangsgröße abgebildet werden, die nach Maßgabe einer Modell-Kostenfunktion möglichst gut im Einklang mit den Werten der tatsächlichen Emissionsmengen steht.As part of the method, for each state variable and each of the previous points in time, it is pre-classified in binary form as to whether the value of the state variable at the respective point in time is relevant for the prediction and / or assessment of the emission quantity. Parameters that characterize the behavior of the classifier and / or the regressor are optimized in such a way that the values of the state variables pre-classified as relevant are mapped to at least one output variable at the respective previous points in time by the classifier and / or by the regressor which, according to a model cost function, is as closely as possible in line with the values of the actual emission quantities.

Es wurde erkannt, dass auf diese Weise der Aufwand für das Training eines Klassifikators und/oder Regressors, der alternativ oder zusätzlich zu aktuellen Werten der Zustandsgrößen auch verschieden lang zeitlich zurückliegende Werte der Zustandsgrößen berücksichtigt, drastisch reduzieren lässt. Der Schritt von einem stationären Modell, das nur aktuelle Werte von Zustandsgrößen berücksichtigt, zu einem dynamischen Modell, das auch zurückliegende Werte berücksichtigt, vervielfacht die Anzahl der insgesamt zu verarbeitenden Größen. Wenn beispielsweise 11 Zustandsgrößen gemessen werden, führt die Berücksichtigung von jeweils 10 zurückliegenden Zeitpunkten dazu, dass insgesamt 121 Größen zu verarbeiten sind. Insbesondere bei einem Klassifikator, der eine Modellierung als Gaußscher Prozess beinhaltet, wächst der Aufwand überproportional mit der Anzahl der Größen, von denen das Modell abhängt.It was recognized that in this way the effort for training a classifier and / or regressor, which, as an alternative or in addition to current values of the state variables, also takes into account values of the state variables that were different in the past, can be drastically reduced. The step from a stationary model, which only takes into account current values of state variables, to a dynamic model, which also takes past values into account, multiplies the total number of variables to be processed. If, for example, 11 state variables are measured, taking into account 10 previous points in time leads to a total of 121 variables to be processed. Particularly in the case of a classifier that includes modeling as a Gaussian process, the effort increases disproportionately with the number of variables on which the model depends.

Wie zuvor erläutert, sind aber nicht all diese Größen voneinander unabhängig, sondern es lassen sich einige Größen durch andere ausdrücken. Insbesondere können durch physikalische Abhängigkeiten und Zeitkonstanten der Prozesse in einer Brennkraftmaschine Werte einer Zustandsgröße zu einem ersten Zeitpunkt von Werten anderer Zustandsgrößen zu weiter zurückliegenden Zeitpunkten abhängen. Es wird daher nur ein kleiner Teil der prima facie zu berücksichtigen (in dem genannten Beispiel 121) Größen tatsächlich relevant sein. Das Weglassen der übrigen Größen verschlechtert die Genauigkeit des Klassifikators, und/oder des Regressors, nur minimal, wenn überhaupt. Dafür wird zum einen Rechenzeit eingespart, und zum anderen wird verhindert, dass die in den tatsächlich relevanten Größen steckende Information durch eine große Überzahl an weniger relevanten Größen verwässert wird.As explained above, however, not all of these quantities are independent of one another; some quantities can be expressed by others. In particular, through physical dependencies and time constants of the processes in an internal combustion engine, values of a state variable at a first point in time can depend on values of other state variables at points in time further back. Therefore, only a small part of the prima facie values to be taken into account (in the example mentioned 121) will actually be relevant. Omitting the other variables only minimally, if at all, degrades the accuracy of the classifier and / or the regressor. On the one hand, this saves computing time and, on the other hand, it prevents the information contained in the actually relevant quantities from being diluted by a large excess of less relevant quantities.

Der auf diese Weise eingesparte Rechenaufwand überkompensiert den Zusatzaufwand, der für das binäre Vorklassifizieren erforderlich ist.The computational effort saved in this way more than compensates for the additional effort that is required for the binary pre-classification.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird im Rahmen des Vorklassifizierens mindestens ein Kandidat für die Abbildung der Zustandsgrößen und zurückliegenden Zeitpunkte auf die Klassen „relevant“ und „nicht relevant“ ermittelt. Eine solche Abbildung kann beispielsweise als zweidimensionale binäre Matrix ausgedrückt werden, die jeder Zustandsgröße und jedem zurückliegenden Zeitpunkt (etwa 1 bis 10 diskrete Zeitschritte in der Vergangenheit) eine 1 für „relevant“ oder eine 0 für „nicht relevant“ zuordnet.In a particularly advantageous embodiment, at least one candidate for mapping the state variables and past times to the classes “relevant” and “not relevant” is determined as part of the pre-classification. Such a mapping can be expressed as a two-dimensional binary matrix, for example, which assigns a 1 for “relevant” or a 0 for “not relevant” to every state variable and every point in time (about 1 to 10 discrete time steps in the past).

Es wird nach Maßgabe einer Vor-Kostenfunktion bewertet, inwieweit die Vorklassifikation gemäß dem Kandidaten zutreffend ist. Der Kandidat wird optimiert mit dem Ziel, die Bewertung durch die Vor-Kostenfunktion zu verbessern.A pre-cost function is used to assess the extent to which the pre-classification is applicable to the candidate. The candidate is optimized with the aim of improving the assessment using the pre-cost function.

Die Vor-Kostenfunktion kann eine beliebige Funktion sein, die jedem Kandidaten ein Maß dafür zuordnet, inwieweit eine Vorklassifikation mit diesem Kandidaten zutreffend ist. Diese Vor-Kostenfunktion wird im Raum der Kandidaten nicht stetig sein, da eine einzelne Klassifikation eines zurückliegenden Werts einer Zustandsgröße immer nur diskret zwischen „relevant“ und „nicht relevant“ umgeschaltet werden kann. Das Optimierungsverfahren für die Optimierung des Kandidaten sollte somit keine Stetigkeit der Vor-Kostenfunktion voraussetzen, ist jedoch ansonsten nicht eingeschränkt.The pre-cost function can be any function that assigns each candidate a measure of the extent to which a pre-classification with this candidate is applicable. This pre-cost function will not be continuous in the space of the candidates, since a single classification of a previous value of a state variable can only ever be switched discretely between “relevant” and “not relevant”. The optimization method for the optimization of the candidate should therefore not require any continuity of the pre-cost function, but is otherwise not restricted.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung werden die gemäß dem Kandidaten als relevant klassifizierten Werte der Zustandsgrößen, in Verbindung mit den jeweiligen zurückliegenden Zeitpunkten, auf die sie sich beziehen, von einem Trainings-Klassifikator und/oder Trainings-Regressor auf mindestens eine Ausgangsgröße abgebildet. Eine Bewertung, inwieweit diese Ausgangsgröße im Einklang mit den Werten der tatsächlichen Emissionsmengen steht, geht in die Bewertung durch die Vor-Kostenfunktion ein. Für diese Bewertung reicht eine Ausgangsgröße, die den Charakter eines qualitativen Schätzwerts hat und dafür sehr schnell zu ermitteln ist, völlig aus. Die genauere Ermittlung der Ausgangsgröße, die letztendlich für die Vorhersage und/oder Beurteilung der Emissionsmenge genutzt wird, wird später durch den trainierten Klassifikator bzw. Regressor vorgenommen. Besonders vorteilhaft wird daher ein Trainings-Klassifikator bzw. Trainings-Regressor gewählt, dessen Auswertung im Vergleich zur Auswertung des zu trainierenden Klassifikators bzw. Regressors mindestens um einen Faktor 10 schneller ist.In a particularly advantageous embodiment, the values of the state variables classified as relevant according to the candidate are mapped to at least one output variable by a training classifier and / or training regressor in connection with the respective previous times to which they relate. An assessment of the extent to which this output variable is in line with the values of the actual emission quantities is included in the assessment using the pre-cost function. For this assessment, an output variable that has the character of a qualitative estimate and can therefore be determined very quickly is completely sufficient. The more precise determination of the output variable, which is ultimately used for the prediction and / or assessment of the emission quantity, is carried out later by the trained classifier or regressor. A training classifier or training regressor is therefore particularly advantageously selected, the evaluation of which is at least a factor of 10 faster than the evaluation of the classifier or regressor to be trained.

Die Vor-Kostenfunktion kann weiterhin beispielsweise ein Maß für die gegenseitige Information der Zustandsgrößen beinhalten. Hierhinter steckt die bereits zuvor erläuterte Erkenntnis, dass nicht alle Zustandsgrößen voneinander unabhängig sind, sondern beispielsweise einige Zustandsgrößen durch Kombinationen aus anderen Zustandsgrößen ausgedrückt werden können.The pre-cost function can also contain, for example, a measure for the mutual information of the state variables. This is based on the previously explained knowledge that not all state variables are independent of one another, but, for example, some state variables can be expressed by combinations of other state variables.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung werden die zur Verfügung stehenden Paare aus Zustandsgrößen und zurückliegenden Zeitpunkten (also etwa „Brennstoffmenge vor einer Sekunde“ oder „Brennstoffdruck vor drei Sekunden“) nacheinander binär vorklassifiziert, wobei insbesondere beispielsweise die Reihenfolge zufällig gewählt werden kann. Es wird dann also aus dem Pool von Paaren jeweils immer das nächste Paar gezogen, um dann zu entscheiden, ob die jeweilige Zustandsgröße zum jeweiligen zurückliegenden Zeitpunkt relevant ist oder nicht. Eine Vor-Klassifikation in dieser Weise ist besonders schnell und lässt sich beispielsweise auch mit einer Vor-Klassifikation, die mit einem Trainings-Klassifikator bzw. Trainings-Regressor arbeitet, kombinieren. Beispielsweise können durch eine Einzel-Beurteilung zunächst solche Paare aus Zustandsgrößen und zurückliegenden Zeitpunkten ausgeschlossen werden, die ganz offensichtlich nicht oder nur sehr schwach mit der Emissionsmenge korreliert sind. So ist es beispielsweise im Hinblick auf die Emissionsmenge vernachlässigbar, ob das Abblendlicht eingeschaltet ist.In a further particularly advantageous embodiment, the available pairs of state variables and previous points in time (that is, for example “amount of fuel a second ago” or “fuel pressure three seconds ago”) are binary preclassified one after the other, with the sequence in particular being able to be selected at random, for example. The next pair is then always drawn from the pool of pairs in order to then decide whether the respective state variable is relevant at the respective previous point in time or not. A pre-classification in this way is particularly fast and can also be carried out, for example, with a pre-classification that uses a Training classifier or training regressor works, combine. For example, by means of an individual assessment, pairs of state variables and previous points in time can initially be excluded that are obviously not or only very weakly correlated with the quantity of emissions. With regard to the amount of emissions, for example, it is negligible whether the low beam is switched on.

Das Ergebnis des Trainings ist kondensiert in der binären Vorklassifikation sowie in den letztendlich erhaltenen Parametern, die das Verhalten des Klassifikators und/oder Regressors charakterisieren. Wer diese Informationen besitzt, kann für diejenige Anwendung, auf die sie sich beziehen, unmittelbar einen Klassifikator, und/oder einen Regressor, für die Verarbeitung von Zustandsgrößen angeben und hiermit die gesuchte Vorhersage und/oder Beurteilung der Emissionsmenge ermitteln, ohne ein eigenes Training durchführen zu müssen. Insbesondere wird das Training in vielen Anwendungen nicht von der gleichen Entität durchgeführt, die auch die letztendliche Vorhersage und/oder Beurteilung ermittelt. Insbesondere bei Anwendungen an Fahrzeugen richtet sich die in ein Steuergerät des Fahrzeugs integrierte Vorhersage und/oder Beurteilung der Emissionsmenge an den Endnutzer des Fahrzeugs, der im Fehlerfall zum Aufsuchen einer Werkstatt aufgefordert werden soll. Es kann dann aber vom Endnutzer nicht erwartet werden, dass er zunächst ein Training durchführt, sondern dieses ist schon vorher vom Hersteller des Steuergeräts durchgeführt worden.The result of the training is condensed in the binary pre-classification and in the parameters ultimately obtained that characterize the behavior of the classifier and / or regressor. Anyone who has this information can directly specify a classifier and / or a regressor for the processing of state variables for the application to which they relate and thus determine the prediction and / or assessment of the emission quantity sought without performing any training to have to. In particular, in many applications the training is not performed by the same entity that determines the ultimate prediction and / or assessment. Particularly in the case of applications on vehicles, the prediction and / or assessment of the emission quantity integrated in a control unit of the vehicle is aimed at the end user of the vehicle, who should be requested to visit a workshop in the event of a fault. However, the end user cannot then be expected to carry out training first, but this has already been carried out beforehand by the manufacturer of the control device.

Daher bezieht sich die Erfindung auch auf einen mit dem Trainingsverfahren erhaltenen Parametersatz, der

  • • eine binäre Vorklassifikation von Werten von Zustandsgrößen eines Antriebsstrangs mit einer Brennkraftmaschine, die sich auf mehrere zurückliegende Zeitpunkte beziehen, als relevant oder nicht relevant für die Vorhersage und/oder Beurteilung der Emissionsmenge mindestens einer Substanz im Abgas der Brennkraftmaschine, und/oder
  • • Parameter, die das Verhalten eines Klassifikators und/oder Regressors charakterisieren, der Werte von Zustandsgrößen zu den jeweiligen zurückliegenden Zeitpunkten auf mindestens eine im Hinblick auf die
The invention therefore also relates to a parameter set obtained with the training method, the
  • A binary pre-classification of values of state variables of a drive train with an internal combustion engine, which relate to several previous points in time, as relevant or not relevant for the prediction and / or assessment of the emission quantity of at least one substance in the exhaust gas of the internal combustion engine, and / or
  • • Parameters that characterize the behavior of a classifier and / or regressor, the values of state variables at the respective previous points in time to at least one with regard to the

Vorhersage und/oder Beurteilung auswertbare Ausgangsgröße abbildet, umfasst. Dieser Parametersatz ist aus den genannten Gründen ein eigenständig verkaufbares Produkt.Prediction and / or assessment depicts evaluable output variable, includes. For the reasons mentioned, this parameter set is a product that can be sold independently.

Die Verfahren können insbesondere ganz oder teilweise computerimplementiert sein. Daher bezieht sich die Erfindung auch auf ein Computerprogramm mit maschinenlesbaren Anweisungen, die, wenn sie auf einem oder mehreren Computern ausgeführt werden, den oder die Computer dazu veranlassen, eines der beschriebenen Verfahren auszuführen. In diesem Sinne sind auch Steuergeräte für Fahrzeuge und Embedded-Systeme für technische Geräte, die ebenfalls in der Lage sind, maschinenlesbare Anweisungen auszuführen, als Computer anzusehen.In particular, the methods can be implemented entirely or partially by computer. The invention therefore also relates to a computer program with machine-readable instructions which, when they are executed on one or more computers, cause the computer or computers to carry out one of the described methods. In this sense, control devices for vehicles and embedded systems for technical devices, which are also able to execute machine-readable instructions, are to be regarded as computers.

Ebenso bezieht sich die Erfindung auch auf einen maschinenlesbaren Datenträger und/oder auf ein Downloadprodukt mit dem Computerprogramm. Ein Downloadprodukt ist ein über ein Datennetzwerk übertragbares, d.h. von einem Benutzer des Datennetzwerks downloadbares, digitales Produkt, das beispielsweise in einem Online-Shop zum sofortigen Download feilgeboten werden kann.The invention also relates to a machine-readable data carrier and / or to a download product with the computer program. A download product is a digital product that can be transmitted via a data network, i.e. that can be downloaded by a user of the data network and that can be offered for immediate download in an online shop, for example.

Weiterhin kann ein Computer mit dem Parametersatz, mit dem Computerprogramm, mit dem maschinenlesbaren Datenträger bzw. mit dem Downloadprodukt ausgerüstet sein.Furthermore, a computer can be equipped with the parameter set, with the computer program, with the machine-readable data carrier or with the download product.

Schließlich kann in einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung auch eine feldprogrammierbare logische Gatteranordnung (Field Programmable Gate Array, FPGA) zur Ausführung eines der beschriebenen Verfahren konfiguriert sein. FPGAs zeichnen sich speziell für den Einsatz in Fahrzeugen dadurch aus, dass sie im Verhältnis zur Rechenleistung besonders energieeffizient sind. Bei der Implementierung der beschriebenen Faktoren in einem oder mehreren Steuergeräten für ein Fahrzeug gibt es meistens Vorgaben hinsichtlich der maximalen elektrischen Leistungsaufnahme, und/oder hinsichtlich der maximal zulässigen Wärmeentwicklung.Finally, in a further particularly advantageous embodiment, a field-programmable logic gate arrangement (Field Programmable Gate Array, FPGA) can also be configured for executing one of the methods described. FPGAs are particularly suitable for use in vehicles because they are particularly energy-efficient in relation to the computing power. When implementing the factors described in one or more control units for a vehicle, there are usually specifications with regard to the maximum electrical power consumption and / or with regard to the maximum permissible heat development.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.Further measures improving the invention are illustrated in more detail below together with the description of the preferred exemplary embodiments of the invention with reference to figures.

FigurenlisteFigure list

Es zeigt:

  • 1 Ausführungsbeispiel des Verfahrens 100 zur Vorhersage und/oder Beurteilung der Emissionsmenge;
  • 2 Beispielhafter Verlauf der realen Emissionsmenge 1b und der mit dem Verfahren 100 vorhergesagten Emissionsmenge 1a von NOx aus einer Brennkraftmaschine 1;
  • 3 Ausführungsbeispiel des Verfahrens 200 zum Training eines Klassifikators, und/oder eines Regressors;
  • 4 Beispielhaftes Ergebnis 4 des Vorklassifizierens 210 für einen Antriebsstrang 2 mit einer Brennkraftmaschine 1 (4a); schematische Darstellung des Antriebsstrangs 2 (4b).
It shows:
  • 1 Embodiment of the method 100 to predict and / or assess the amount of emissions;
  • 2 Exemplary course of the real emission quantity 1b and the one with the procedure 100 predicted amount of emissions 1a of NO x from an internal combustion engine 1 ;
  • 3 Embodiment of the method 200 for training a classifier and / or a regressor;
  • 4th Exemplary result 4th of pre-classifying 210 for a drive train 2 with an internal combustion engine 1 ( 4a) ; schematic representation of the drive train 2 ( 4b) .

1 ist ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens 100 zur Vorhersage und/oder Beurteilung 1a der Emissionsmenge mindestens einer Substanz im Abgas einer Brennkraftmaschine 1. Die Brennkraftmaschine 1 und ihre Einbettung in einen Antriebsstrang 2 sind in 4b näher dargestellt. 1 Figure 3 is a flow diagram of one embodiment of the method 100 for prediction and / or assessment 1a the amount of emissions of at least one substance in the exhaust gas of an internal combustion engine 1 . The internal combustion engine 1 and their embedding in a drive train 2 are in 4b shown in more detail.

In Schritt 110 wird eine Mehrzahl von Werten, die Zustandsgrößen 2a-2f des Antriebsstrangs 2 mit der Brennkraftmaschine 1 zu mindestens zwei verschiedenen zurückliegenden Zeitpunkten t-τ1, t-τ2, ..., t-τD in einem Zeithorizont τD annehmen, einem Klassifikator 3a, und/oder einem Regressor 3b, als Eingangsgrößen 31 zugeführt. Innerhalb des Kastens 110 sind einige beispielhafte Möglichkeiten angegeben, wie die Zustandsgrößen 2a-2f ermittelt werden können.In step 110 becomes a plurality of values, the state variables 2a-2f of the drive train 2 with the internal combustion engine 1 at least two different previous times t-τ 1 , t-τ 2 , ..., t-τ D in a time horizon τ D assume a classifier 3a , and / or a regressor 3b , as input variables 31 fed. Inside the box 110 some exemplary possibilities are given, such as the state variables 2a-2f can be determined.

Gemäß Block 111 kann der Zeithorizont τD anhand der Länge des Weges von einer Brennstoffzufuhr und/oder einer Luftzufuhr in die Brennkraftmaschine 1 bis zum Ausstoß des Abgases aus der Brennkraftmaschine 1, und/oder anhand der Zeitdauer, die der Brennstoff und/oder die Luft zum Zurücklegen dieses Weges benötigt, ermittelt werden.According to block 111 the time horizon τ D can be based on the length of the path from a fuel supply and / or an air supply to the internal combustion engine 1 until the exhaust gas is expelled from the internal combustion engine 1 , and / or on the basis of the time required for the fuel and / or the air to cover this distance.

Gemäß Block 112 können bestimmte spezifische Zustandsgrößen 2a-2f gewählt werden, die sich speziell für das Abgasverhalten von Brennkraftmaschinen 1 in Fahrzeugen als relevant erwiesen haben. Im Einzelnen sind dies:

  • eine Zufuhrmenge 2a des Brennstoffs, und/oder
  • ein Zufuhrdruck 2b des Brennstoffs, und/oder
  • eine Zufuhrmenge 2c von Luft, und/oder
  • eine Katalysatortemperatur 2d in einem Abgasnachbehandlungssystem 5, und/oder
  • • eine vor dem Eintritt in das Abgasnachbehandlungssystem 5 gemessene Menge 2e der mindestens einen Substanz im Abgas, und/oder
  • • eine Emissionsmenge 2f der mindestens einen Substanz zu mindestens einem zurückliegenden Zeitpunkt, die als Vorhersage 1a oder auch als Messung 1b vorliegen kann.
According to block 112 can be certain specific state variables 2a-2f be chosen that are specific to the exhaust gas behavior of internal combustion engines 1 have proven relevant in vehicles. In detail these are:
  • • a feed amount 2a of the fuel, and / or
  • • a feed pressure 2 B of the fuel, and / or
  • • a feed amount 2c of air, and / or
  • • a catalyst temperature 2d in an exhaust aftertreatment system 5 , and or
  • • one before entering the exhaust aftertreatment system 5 measured amount 2e the at least one substance in the exhaust gas, and / or
  • • a quantity of emissions 2f the at least one substance at at least one previous point in time, which is used as a forecast 1a or as a measurement 1b may exist.

Gemäß Block 113 können speziell solche Zustandsgrößen 2a-2f gewählt werden, die sich aus Messwerten ermitteln lassen, die von für den Normalbetrieb des Antriebsstrangs 2 notwendigen Sensoren geliefert werden.According to block 113 can specifically such state variables 2a-2f can be selected, which can be determined from measured values that are used for normal operation of the drive train 2 necessary sensors are supplied.

In Schritt 120 werden die Eingangsgrößen 31 von dem Klassifikator 3a, und/oder von dem Regressor 3b, auf mindestens eine Ausgangsgröße 32 abgebildet. In dem in 1 gezeigten Beispiel beinhaltet der Klassifikator 3a, und/oder der Regressor 3b, eine Modellierung 33 des Verbrennungsprozesses in der Brennkraftmaschine 1 als Gaußscher Prozess. Das Verhalten dieser Modellierung 33 ist durch Parameter 34 charakterisiert.In step 120 become the input variables 31 from the classifier 3a , and / or from the regressor 3b , to at least one output variable 32 pictured. In the in 1 The example shown includes the classifier 3a , and / or the regressor 3b , a modeling 33 of the combustion process in the internal combustion engine 1 as a Gaussian process. The behavior of this modeling 33 is through parameters 34 characterized.

In Schritt 130 wird aus der mindestens einen Ausgangsgröße 32 die gesuchte Vorhersage bzw. Beurteilung 1a ausgewertet. Dies schließt nicht aus, dass die Ausgangsgröße 32 auch unmittelbar die Vorhersage bzw. Beurteilung 1a liefern kann. Das Auswerten kann insbesondere beispielsweise eine Bewertung der Normkonformität und/oder der Umweltauswirkungen einer als Ausgangsgröße 32 gelieferten Emissionsmenge der Substanz beinhalten.In step 130 becomes from the at least one output variable 32 the forecast or assessment you are looking for 1a evaluated. This does not rule out the initial size 32 also the prediction or assessment directly 1a can deliver. The evaluation can in particular, for example, be an evaluation of the conformity to the standard and / or the environmental impact of an output variable 32 include the delivered emission quantity of the substance.

In dem in 1 gezeigten Beispiel wird geprüft, ob die Vorhersage und/oder Beurteilung 1a ein vorgegebenes Kriterium 140 erfüllt. Wenn dies der Fall ist, werden Gegenmaßnahmen 141-145 ergriffen. Im Einzelnen wird beispielsweise:

  • • als Maßnahme 141 die Motorkontrollleuchte eines Fahrzeugs aktiviert, und/oder
  • • als Maßnahme 142 in progressiv kürzer werdenden Zeitabständen ein Warnton ausgegeben, und/oder
  • • als Maßnahme 143 mindestens ein fahrdynamisches System des Fahrzeugs angesteuert, um die Fahrdynamik des Fahrzeugs unkomfortabler zu machen, und/oder
  • • als Maßnahme 144 mindestens eine Einrichtung des Fahrzeugs, die den Aufenthalt im Fahrzeug angenehmer macht, deaktiviert, und/oder
  • • als Maßnahme 145 nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine 1 ein erneuter Start unterbunden.
In the in 1 The example shown is checked whether the prediction and / or assessment 1a a given criterion 140 Fulfills. If so, countermeasures are taken 141-145 seized. In detail, for example:
  • • as a measure 141 the engine control lamp of a vehicle is activated, and / or
  • • as a measure 142 a warning tone is issued at progressively shorter intervals, and / or
  • • as a measure 143 at least one driving dynamics system of the vehicle is activated in order to make the driving dynamics of the vehicle less comfortable, and / or
  • • as a measure 144 at least one device in the vehicle that makes staying in the vehicle more comfortable, deactivates, and / or
  • • as a measure 145 after switching off the internal combustion engine 1 a restart is prevented.

2 zeigt einen beispielhaften Vergleich der Verläufe einer tatsächlichen Emissionsmenge 1b von Stickoxid, NOx, aus einer Brennkraftmaschine 1 in einem Fahrzeug, sowie eine mit dem Verfahren 100 ermittelte Vorhersage 1a dieser Emissionsmenge, aufgetragen über der Zeit t. Es gibt einige wenige Stellen, an denen die Vorhersage 1a kurzfristig über die tatsächliche Emissionsmenge 1b überschießt, und noch weniger Stellen, an denen die tatsächliche Emissionsmenge 1b über die Vorhersage 1a überschießt. Im Mittel, das für die Umweltauswirkungen und somit auch die die Funktionsüberwachung des Abgassystems wichtig ist, wird der durch die Lastwechsel der Brennkraftmaschine 1 verursache Zeitverlauf der tatsächlichen Emissionsmenge 1b hinreichend genau vorhergesagt. 2 shows an exemplary comparison of the curves of an actual emission quantity 1b of nitrogen oxide, NO x , from an internal combustion engine 1 in a vehicle, as well as one with the procedure 100 determined prediction 1a this amount of emissions plotted over time t. There are a few places where the prediction 1a short-term about the actual amount of emissions 1b overshoots, and even fewer places where the actual amount of emissions 1b about the prediction 1a overshoots. The mean, which is important for the environmental impact and thus also the function monitoring of the exhaust system, is that of the load changes of the internal combustion engine 1 cause the actual emission amount to change over time 1b predicted with sufficient accuracy.

3 ist ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens 200 zum Trainieren des Klassifikators 3a, und/oder des Regressors 3b, für den Einsatz in dem in 1 gezeigten Verfahren 100. Für dieses Verfahren 200 werden Werte von Zustandsgrößen 2a-2j des Antriebsstrangs 2 sowie Werte tatsächlicher Emissionsmengen 1b der mindestens einen Substanz genutzt. Dieser Werte beziehen sich jeweils auf eine Mehrzahl zurückliegender Zeitpunkte t-τ1, t-τ2, ..., t-τD innerhalb eines Zeithorizonts τD. 3 Figure 3 is a flow diagram of one embodiment of the method 200 to train the classifier 3a , and / or the regressor 3b , for use in the in 1 procedure shown 100 . For this procedure 200 become values of state variables 2a-2j of the drive train 2 as well as values of actual emission quantities 1b the at least one substance used. These values each relate to a plurality of previous times t-τ 1 , t-τ 2 , ..., t-τ D within a time horizon τ D.

In Schritt 210 wird für jede Zustandsgröße 2a-2j und jeden der zurückliegenden Zeitpunkte t-τ1, t-τ2, ..., t-τD, also jeweils für Paare aus Zustandsgrößen und Zeitpunkten, eine binäre Vorklassifikation 4 dahingehend ermittelt, ob der Wert der Zustandsgröße 2a-2j zu dem jeweiligen Zeitpunkt t-τ1, t-τ2, ..., t-τD für die Vorhersage und/oder Beurteilung 1a der Emissionsmenge relevant ist. Diese Vorklassifikation 4 kann beispielsweise beinhalten, dass von bestimmten Zustandsgrößen 2a-2f nur jeweils die Werte zu einigen wenigen zurückliegenden Zeitpunkten (etwa t-τ2 und t-τ4) relevant sind. Die Vorklassifikation 4 kann beispielsweise auch beinhalten, dass andere Zustandsgrößen (in dem in 3 gezeigten Beispiel die Zustandsgrößen 2g-2j) für die Ermittlung der Vorhersage und/oder Beurteilung 1a nicht benötigt werden. Wie zuvor erläutert, ist dies nicht gleichbedeutend damit, dass diese Zustandsgrößen physikalisch nicht auf die gesuchte Emissionsmenge wirken. Vielmehr kann beispielsweise die Notwendigkeit zur Berücksichtigung einer Zustandsgröße 2g-2j entfallen, wenn sich diese durch andere bereits berücksichtigte Zustandsgrößen 2a-2f ausdrücken lässt.In step 210 is for each state variable 2a-2j and each of the previous points in time t-τ 1 , t-τ 2 , ..., t-τ D , that is, for pairs of state variables and points in time, a binary pre-classification 4th determined to that effect whether the value of the state variable 2a-2j at the respective point in time t-τ 1 , t-τ 2 , ..., t-τ D for the prediction and / or assessment 1a the amount of emissions is relevant. This pre-classification 4th can include, for example, that of certain state variables 2a-2f only the values at a few previous times (e.g. t-τ 2 and t-τ 4 ) are relevant. The pre-classification 4th can also include, for example, that other state variables (in the in 3 The example shown is the state variables 2g-2y ) for determining the prediction and / or assessment 1a are not needed. As explained above, this does not mean that these state variables do not physically affect the emission quantity sought. Rather, for example, the need to take into account a state variable 2g-2y do not apply if this is due to other state variables that have already been taken into account 2a-2f expresses.

Die gemäß der Vorklassifikation 4 für relevant erachteten Zustandsgrößen (hier 2a-2f) werden in Schritt 250 genutzt, um Parameter 34 zu optimieren, die das Verhalten des Klassifikators 3a, und/oder des Regressors 3b, charakterisieren. Diese Optimierung ist darauf gerichtet, dass die entsprechenden Werte der Zustandsgrößen 2a-2f zu den jeweiligen zurückliegenden Zeitpunkten t-τ1, t-τ2, ..., t-τD von dem Klassifikator 3a, und/oder von dem Regressor 3b, auf mindestens eine Ausgangsgröße 32 abgebildet werden, die nach Maßgabe einer Modell-Kostenfunktion 35 möglichst gut im Einklang mit den Werten der tatsächlichen Emissionsmengen 1b steht.According to the pre-classification 4th state variables that are considered relevant (here 2a-2f) are shown in step 250 used to parameter 34 to optimize the behavior of the classifier 3a , and / or the regressor 3b , characterize. This optimization is aimed at ensuring that the corresponding values of the state variables 2a-2f at the respective previous times t-τ 1 , t-τ 2 , ..., t-τ D from the classifier 3a , and / or from the regressor 3b , to at least one output variable 32 are mapped according to a model cost function 35 as closely as possible in line with the values of the actual emission quantities 1b stands.

Innerhalb des Kastens 210 ist ein beispielhafter Weg angegeben, auf dem die Vorklassifikation 4 ermittelt werden kann. In Schritt 220 wird mindestens ein Kandidat 4* für die Vorklassifikation 4, d.h. für die Abbildung von Paaren aus Zustandsgrößen 2a-2j und zurückliegenden Zeitpunkten t-τ1, t-τ2, ..., t-τD auf die Klassen „relevant“ und „nicht relevant“, ermittelt. Dies kann beispielsweise gemäß Block 221 beinhalten, die zur Verfügung stehenden Paare aus Zustandsgrößen 2a-2j und zurückliegenden Zeitpunkten t-τ1, t-τ2, ..., t-τD nacheinander binär vorzuklassifizieren. Die Paare können zu diesem Zweck beispielsweise in zufälliger Reihenfolge aus dem noch verfügbaren „Pool“ gezogen werden.Inside the box 210 an exemplary way is given in which the pre-classification 4th can be determined. In step 220 will be at least one candidate 4 * for the pre-classification 4th , ie for the mapping of pairs of state variables 2a-2j and previous times t-τ 1 , t-τ 2 , ..., t-τ D to the classes “relevant” and “not relevant”. This can, for example, according to block 221 contain the available pairs of state variables 2a-2j and previous times t-τ 1 , t-τ 2 , ..., t-τ D successively preclassified in binary. For this purpose, the pairs can be drawn in random order from the “pool” that is still available.

In Schritt 230 wird nach Maßgabe einer Vor-Kostenfunktion 35* bewertet, inwieweit die Vorklassifikation gemäß dem aktuell untersuchten Kandidaten 4* zutreffend ist. Das Ergebnis 230a dieser Bewertung wird als Feedback für die Optimierung des Kandidaten 4* in Schritt 240 genutzt. Ziel der Optimierung ist es, den Kandidaten 4* so abzuändern, dass er voraussichtlich bei erneutem Durchlaufen des Schritts 230 eine bessere Bewertung 230a erhält.In step 230 the extent to which the pre-classification according to the currently examined candidate 4 * is applicable is assessed in accordance with a pre-cost function 35 *. The result 230a this evaluation is used as feedback for the optimization of the candidate 4 * in step 240 used. The aim of the optimization is to change the candidate 4 * in such a way that it is likely when the step is run through again 230 a better rating 230a receives.

Innerhalb des Kastens 230 ist ein beispielhafter Weg angegeben, auf dem die Bewertung 230a ermittelt werden kann. Gemäß Block 231 werden die gemäß dem Kandidaten 4* als relevant klassifizierten Werte der Zustandsgrößen 2a-2f in Verbindung mit den jeweils zurückliegenden Zeitpunkten t-τ1, t-τ2, ..., t-τD, auf die sie sich beziehen, von einem Trainings-Klassifikator und/oder Trainings-Regressor auf mindestens eine Ausgangsgröße 231a abgebildet. Dabei kann insbesondere vorteilhaft gemäß Unterblock 231b ein Trainings-Klassifikator bzw. Trainings-Regressor gewählt werden, dessen Auswertung im Vergleich zur Auswertung des eigentlich zu trainierenden Klassifikators 3a bzw. Regressors 3b mindestens um einen Faktor 10 schneller ist. Wie zuvor erläutert, genügt für die Beurteilung der Relevanz ein deutlich weniger aufwändigerer Klassifikator bzw. Regressor als der, der für die Ermittlung der letztendlichen Vorhersage und/oder Bewertung 1a herangezogen wird. Mit einem schnellen Trainings-Klassifikator bzw. Trainings-Regressor kann eine Vielzahl nicht relevanter Paare aus Zustandsgrößen und Zeitpunkten „ausgesiebt“ werden, um den aufwändigeren Klassifikator 3a bzw. Regressor 3b dann nur noch auf die relevanten Informationen anzuwenden.Inside the box 230 is given an exemplary way in which the assessment 230a can be determined. According to block 231 the values of the state variables classified as relevant according to the candidate 4 * 2a-2f in connection with the previous times t-τ 1 , t-τ 2 , ..., t-τ D , to which they relate, from a training classifier and / or training regressor to at least one output variable 231a pictured. It can be particularly advantageous according to the sub-block 231b a training classifier or training regressor can be selected, its evaluation in comparison to the evaluation of the classifier actually to be trained 3a or regressors 3b by at least one factor 10 is faster. As explained above, a significantly less complex classifier or regressor is sufficient for assessing the relevance than that for determining the ultimate prediction and / or evaluation 1a is used. With a fast training classifier or training regressor, a large number of irrelevant pairs of state variables and points in time can be “screened out” to find the more complex classifier 3a or regressor 3b then only apply to the relevant information.

Gemäß Block 232 geht eine Bewertung, inwieweit die vom Trainings-Klassifikator bzw. vom Trainings-Regressor gelieferte Ausgangsgröße 231a im Einklang mit den Werten der tatsächlichen Emissionsmengen 1b steht, in die Bewertung 230a des Kandidaten 4* durch die Vor-Kostenfunktion 35* ein.According to block 232 an assessment is made of the extent to which the output variable supplied by the training classifier or the training regressor 231a in accordance with the values of the actual emission quantities 1b stands in the evaluation 230a of the candidate 4 * by the pre-cost function 35 *.

4a zeigt ein beispielhaftes Ergebnis 4 des Vorklassifizierens 210 für einen Antriebsstrang 2, der einen Dieselmotor als Brennkraftmaschine 1 sowie ein Abgasnachbehandlungssystem 5 mit einem Speicherkatalysator, NSC, umfasst. Für die bereits angesprochenen Zustandsgrößen 2a-2f sowie für vier weitere Zustandsgrößen

  • Drehmoment 2g,
  • Motordrehzahl 2h,
  • Ladedruck 2i und
  • • durch die Abgasrückführung zurückgeführte Abgasmenge 2j
wird für den aktuellen Zeitpunkt t sowie für zehn zurückliegende Zeitpunkte t-τ1, t-τ2, ..., t-tD angegeben, ob das entsprechende Paar aus Zustandsgröße und Zeitpunkt für die Vorhersage und/oder Bewertung der Emissionsmenge der Substanz zum Zeitpunkt t relevant ist (Symbol ✓ ) oder nicht (Symbol x). Die Zeitintervalle τ1, τ2, ..., τD sind in 1-Sekunden-Abständen gestaffelt. Das heißt, τ1=1 Sekunde, τ2=2 Sekunden, ..., τD=10 Sekunden. 4a shows an exemplary result 4th of pre-classifying 210 for a drive train 2 who uses a diesel engine as an internal combustion engine 1 as well as an exhaust aftertreatment system 5 with a storage catalytic converter, NSC, includes. For the state variables already mentioned 2a-2f as well as for four other state variables
  • torque 2g ,
  • engine speed 2h ,
  • • boost pressure 2i and
  • • Amount of exhaust gas recirculated by exhaust gas recirculation 2j
it is indicated for the current time t and for ten previous times t-τ 1 , t-τ 2 , ..., tt D whether the corresponding pair of state variable and time for the prediction and / or evaluation of the emission quantity of the substance at the time t is relevant (symbol ✓) or not (symbol x). The time intervals τ 1 , τ 2 , ..., τ D are staggered in 1-second intervals. That is, τ 1 = 1 second, τ 2 = 2 seconds, ..., τ D = 10 seconds.

Die Tabelle zeigt, dass von den Zustandsgrößen 2a-2f jeweils nur die Werte zu einigen wenigen zurückliegenden Zeitpunkten benötigt werden und dass dann auch keine Werte der Zustandsgrößen 2g-2j mehr benötigt werden.The table shows that of the state variables 2a-2f only the values from a few previous times are required and then no values of the state variables either 2g-2y more are needed.

In 4b ist der Antriebsstrang 2 skizziert, für den das in 4a gezeigte Ergebnis 4 ermittelt wurde. Die Zufuhrmenge 2a und der Zufuhrdruck (Raildruck) 2b des Brennstoffs, sowie die Zufuhrmenge 2c von Luft, bestimmen die Stöchiometrie bei der Verbrennung des Brennstoffs in der Brennkraftmaschine 1. Diese Stöchiometrie hat Auswirkungen auf die Menge 2e des Stickoxids NOx im Abgas vor dem Eintritt in das Abgasnachbehandlungssystem 5 des Antriebsstrangs 2. Im Abgasnachbehandlungssystem 5 entscheidet unter anderem die Katalysatortemperatur 2d über die Reaktionsrate für die Umsetzung des Stickoxids in unschädliche Produkte und somit über die letztendliche Emissionsmenge 2f, deren Vorhersage und/oder Bewertung 1a mit dem Verfahren 100 ermittelt wird und deren Messung 1b für das Training mit dem Verfahren 200 herangezogen werden kann.In 4b is the powertrain 2 outlined, for which the in 4a shown result 4th was determined. The supply amount 2a and the feed pressure (rail pressure) 2 B of the fuel, as well as the amount supplied 2c of air, determine the stoichiometry during the combustion of the fuel in the internal combustion engine 1 . This stoichiometry has an impact on the quantity 2e of the nitrogen oxide NO x in the exhaust gas before entering the exhaust gas aftertreatment system 5 of the drive train 2 . In the exhaust aftertreatment system 5 decides among other things the catalyst temperature 2d on the reaction rate for the conversion of the nitrogen oxide into harmless products and thus on the final amount of emissions 2f , their prediction and / or evaluation 1a with the procedure 100 is determined and its measurement 1b for training with the procedure 200 can be used.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102017204300 A1 [0003]DE 102017204300 A1 [0003]

Claims (16)

Verfahren (100) zur Vorhersage und/oder Beurteilung (1a) der Emissionsmenge mindestens einer Substanz im Abgas einer Brennkraftmaschine (1) mit den Schritten: • eine Mehrzahl von Werten, die Zustandsgrößen (2a-2f) eines Antriebsstrangs (2) mit der Brennkraftmaschine (1) zu mindestens zwei verschiedenen zurückliegenden Zeitpunkten (t-τ1, t-τ2, ..., t-τD) in einem Zeithorizont (τD) annehmen, wird einem Klassifikator (3a), und/oder einem Regressor (3b), als Eingangsgrößen (31) zugeführt (110); • die Eingangsgrößen (31) werden von dem Klassifikator (3a), und/oder dem Regressor (3b), auf mindestens eine Ausgangsgröße (32) abgebildet (120); • aus der mindestens einen Ausgangsgröße (32) wird die gesuchte Vorhersage bzw. Beurteilung (1a) ausgewertet (130).Method (100) for predicting and / or assessing (1a) the amount of emissions of at least one substance in the exhaust gas of an internal combustion engine (1) with the following steps: a plurality of values, the state variables (2a-2f) of a drive train (2) with the internal combustion engine (1) Assume at least two different previous times (t-τ 1 , t-τ 2 , ..., t-τ D ) in a time horizon (τ D ), a classifier (3a), and / or a regressor (3b), supplied (110) as input variables (31); • the input variables (31) are mapped (120) by the classifier (3a) and / or the regressor (3b) onto at least one output variable (32); • The prediction or assessment (1a) sought is evaluated (130) from the at least one output variable (32). Verfahren (100) nach Anspruch 1, wobei der Zeithorizont (τD) anhand der Länge des Weges von einer Brennstoffzufuhr und/oder einer Luftzufuhr in die Brennkraftmaschine (1) bis zum Ausstoß des Abgases aus der Brennkraftmaschine (1), und/oder anhand der Zeitdauer, die der Brennstoff und/oder die Luft zum Zurücklegen dieses Weges benötigt, ermittelt wird (111).Method (100) according to Claim 1 , the time horizon (τ D ) based on the length of the path from a fuel supply and / or an air supply to the internal combustion engine (1) to the exhaust of the exhaust gas from the internal combustion engine (1), and / or based on the duration of the fuel and / or the air required to cover this distance is determined (111). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei • eine Zufuhrmenge (2a) des Brennstoffs, und/oder • ein Zufuhrdruck (2b) des Brennstoffs, und/oder • eine Zufuhrmenge (2c) von Luft, und/oder • eine Katalysatortemperatur (2d) in einem Abgasnachbehandlungssystem (5), und/oder • eine vor dem Eintritt in das Abgasnachbehandlungssystem (5) gemessene Menge (2e) der mindestens einen Substanz im Abgas, und/oder • eine gemessene oder vorhergesagte Emissionsmenge (2f, 1a, 1b) der mindestens einen Substanz zu mindestens einem zurückliegenden Zeitpunkt als Zustandsgrößen (2a-2f) gewählt werden (112).Method according to one of the Claims 1 to 2 , where • a supply amount (2a) of the fuel, and / or • a supply pressure (2b) of the fuel, and / or • a supply amount (2c) of air, and / or • a catalyst temperature (2d) in an exhaust gas aftertreatment system (5) , and / or • an amount (2e) of the at least one substance in the exhaust gas measured before entering the exhaust gas aftertreatment system (5), and / or • a measured or predicted emission amount (2f, 1a, 1b) of the at least one substance for at least one previous point in time can be selected as state variables (2a-2f) (112). Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Zustandsgrößen (2a-2f) aus Messwerten, die von für den Normalbetrieb des Antriebsstrangs (2) notwendigen Sensoren geliefert wurden, ermittelt werden (113).Method (100) according to one of the Claims 1 to 3 , the state variables (2a-2f) being determined (113) from measured values which were supplied by sensors necessary for normal operation of the drive train (2). Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Klassifikator (3a), und/oder der Regressor (3b), eine Modellierung (33) des Verbrennungsprozesses in der Brennkraftmaschine (1) als Gaußscher Prozess beinhaltet.Method (100) according to one of the Claims 1 to 4th , the classifier (3a) and / or the regressor (3b) including a modeling (33) of the combustion process in the internal combustion engine (1) as a Gaussian process. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in Antwort darauf, dass die Vorhersage und/oder Bewertung (1a) der Emissionsmenge ein vorgegebenes Kriterium (140) erfüllt, • die Motorkontrollleuchte eines Fahrzeugs aktiviert wird (141), und/oder • in progressiv kürzer werdenden Zeitabständen ein Warnton ausgegeben wird (142), und/oder • mindestens ein fahrdynamisches System des Fahrzeugs angesteuert wird (143), um die Fahrdynamik des Fahrzeugs unkomfortabler zu machen, und/oder • mindestens eine Einrichtung des Fahrzeugs, die den Aufenthalt im Fahrzeug angenehmer macht, deaktiviert wird (144), und/oder • nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine (1) ein erneuter Start unterbunden wird (145).Method (100) according to one of the Claims 1 to 5 , in response to the fact that the prediction and / or evaluation (1a) of the emission quantity fulfills a predetermined criterion (140), • the engine control lamp of a vehicle is activated (141), and / or • a warning tone is output in progressively shorter time intervals (142), and / or • at least one driving dynamics system of the vehicle is activated (143) in order to make the driving dynamics of the vehicle less comfortable, and / or • at least one device of the vehicle that makes staying in the vehicle more comfortable is deactivated ( 144), and / or • after the internal combustion engine (1) has been switched off, restarting is prevented (145). Verfahren (200) zum Trainieren eines Klassifikators (3a) und/oder Regressors (3b) für den Einsatz in dem Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 unter Nutzung von Werten von Zustandsgrößen (2a-2j) des Antriebsstrangs (2) sowie Werten tatsächlicher Emissionsmengen (1b) der mindestens einen Substanz, die sich jeweils auf eine Mehrzahl zurückliegender Zeitpunkte (t-τ1, t-τ2, ..., t-τD) innerhalb eines Zeithorizonts (τD) beziehen, mit den Schritten: • für jede Zustandsgröße (2a-2j) und jeden der zurückliegenden Zeitpunkte (t-τ1, t-τ2, ..., t-τD) wird binär vorklassifiziert (210), ob der Wert der Zustandsgröße (2a-2j) zu dem jeweiligen Zeitpunkt (t-τ1, t-τ2, ..., t-τD) für die Vorhersage und/oder Beurteilung (1a) der Emissionsmenge relevant ist (4); • Parameter (34), die das Verhalten des Klassifikators (3a) und/oder Regressors (3b) charakterisieren, werden dahingehend optimiert (250), dass die als relevant vorklassifizierten (4) Werte der Zustandsgrößen (2a-2f) zu den jeweiligen zurückliegenden Zeitpunkten (t-τ1, t-τ2, ..., t-τD) von dem Klassifikator (3a), und/oder von dem Regressor (3b), auf mindestens eine Ausgangsgröße (32) abgebildet werden, die nach Maßgabe einer Modell-Kostenfunktion (35) möglichst gut im Einklang mit den Werten der tatsächlichen Emissionsmengen (1b) steht.Method (200) for training a classifier (3a) and / or regressor (3b) for use in the method (100) according to one of the Claims 1 to 6th using values of state variables (2a-2j) of the drive train (2) as well as values of actual emission quantities (1b) of the at least one substance, each of which relates to a plurality of previous points in time (t-τ 1 , t-τ 2 , ... , t-τ D ) within a time horizon (τ D ), with the steps: • for each state variable (2a-2j) and each of the previous times (t-τ 1 , t-τ 2 , ..., t- τ D ) is pre-classified in binary (210) whether the value of the state variable (2a-2j) at the respective point in time (t-τ 1 , t-τ 2 , ..., t-τ D ) for the prediction and / or Assessment (1a) of the emission volume is relevant (4); • Parameters (34) that characterize the behavior of the classifier (3a) and / or regressor (3b) are optimized (250) so that the relevant pre-classified (4) values of the state variables (2a-2f) correspond to the respective past Points in time (t-τ 1 , t-τ 2 , ..., t-τ D ) by the classifier (3a), and / or by the regressor (3b), are mapped to at least one output variable (32), which according to According to a model cost function (35), it is as consistent as possible with the values of the actual emission quantities (1b). Verfahren (200) nach Anspruch 7, wobei das Vorklassifizieren (210) folgende Schritte beinhaltet: • mindestens ein Kandidat (4*) für die Abbildung der Zustandsgrößen (2a-2j) und zurückliegenden Zeitpunkte (t-τ1, t-τ2, ..., t-τD) auf die Klassen „relevant“ und „nicht relevant“ wird ermittelt (220); • nach Maßgabe einer Vor-Kostenfunktion (35*) wird bewertet (230), inwieweit die Vorklassifikation gemäß diesem Kandidaten (4*) zutreffend ist (230a); • der Kandidat (4*) wird optimiert (240) mit dem Ziel, die Bewertung (230a) durch die Vor-Kostenfunktion (35*) zu verbessern.Method (200) according to Claim 7 , the pre-classification (210) comprising the following steps: • at least one candidate (4 *) for mapping the state variables (2a-2j) and previous times (t-τ 1 , t-τ 2 , ..., t-τ D ) the classes “relevant” and “not relevant” are determined (220); • In accordance with a pre-cost function (35 *) it is assessed (230) to what extent the pre-classification according to this candidate (4 *) is correct (230a); • The candidate (4 *) is optimized (240) with the aim of improving the assessment (230a) by means of the pre-cost function (35 *). Verfahren (200) nach Anspruch 8, wobei die gemäß dem Kandidaten (4*) als relevant klassifizierten Werte der Zustandsgrößen (2a-2f) in Verbindung mit den jeweils zurückliegenden Zeitpunkten (t-τ1, t-τ2, ..., t-τD), auf die sie sich beziehen, von einem Trainings-Klassifikator und/oder Trainings-Regressor auf mindestens eine Ausgangsgröße (231a) abgebildet werden (231) und wobei eine Bewertung, inwieweit diese Ausgangsgröße (231a) im Einklang mit den Werten der tatsächlichen Emissionsmengen (1b) steht, in die Bewertung (230a) durch die Vor-Kostenfunktion (35*) eingeht (232).Method (200) according to Claim 8 , where the values of the state variables (2a-2f) classified as relevant according to the candidate (4 *) in connection with the respective previous times (t-τ 1 , t-τ 2 , ..., t-τ D ) which they relate, mapped onto at least one output variable (231a) by a training classifier and / or training regressor (231) and an assessment of the extent to which this output variable (231a) is in line with the values of the actual emission quantities (1b) is included in the assessment (230a) by the pre-cost function (35 *) (232). Verfahren nach Anspruch 9, wobei ein Trainings-Klassifikator bzw. Trainings-Regressor gewählt wird (231b), dessen Auswertung im Vergleich zur Auswertung des zu trainierenden Klassifikators (3a) bzw. Regressors (3b) mindestens um einen Faktor 10 schneller ist.Procedure according to Claim 9 , whereby a training classifier or training regressor is selected (231b), the evaluation of which is at least a factor of 10 faster than the evaluation of the classifier (3a) or regressor (3b) to be trained. Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die zur Verfügung stehenden Paare aus Zustandsgrößen (2a-2j) und zurückliegenden Zeitpunkten (t-τ1, t-τ2, ..., t-τD) nacheinander binär vorklassifiziert werden (221).Method (200) according to one of the Claims 7 to 10 , whereby the available pairs of state variables (2a-2j) and previous times (t-τ 1 , t-τ 2 , ..., t-τ D ) are binary preclassified one after the other (221). Parametersatz, umfassend • eine binäre Vorklassifikation (4) von Werten von Zustandsgrößen (2a-2j) eines Antriebsstrangs (2) mit einer Brennkraftmaschine (1), die sich auf mehrere zurückliegende Zeitpunkte (t-τ1, t-τ2, ..., t-τD) beziehen, als relevant oder nicht relevant für die Vorhersage und/oder Beurteilung (1a) der Emissionsmenge mindestens einer Substanz im Abgas der Brennkraftmaschine (1), und/oder • Parameter (34), die das Verhalten eines Klassifikators (3a) und/oder Regressors (3b) charakterisieren, der Werte von Zustandsgrößen (2a-2f) zu den jeweiligen zurückliegenden Zeitpunkten (t-τ1, t-τ2, ..., t-τD) auf mindestens eine im Hinblick auf die Vorhersage und/oder Beurteilung (1a) auswertbare Ausgangsgröße (32) abbildet, erhalten mit dem Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 7 bis 11.Parameter set, comprising • a binary pre-classification (4) of values of state variables (2a-2j) of a drive train (2) with an internal combustion engine (1), which refer to several previous points in time (t-τ 1 , t-τ 2 , .. ., t-τ D ), as relevant or not relevant for the prediction and / or assessment (1a) of the emission amount of at least one substance in the exhaust gas of the internal combustion engine (1), and / or • parameters (34) that determine the behavior of a Classifier (3a) and / or regressor (3b) characterize the values of state variables (2a-2f) at the respective previous times (t-τ 1 , t-τ 2 , ..., t-τ D ) to at least one with regard to the prediction and / or assessment (1a) depicts evaluable output variable (32), obtained with the method (200) according to one of the Claims 7 to 11 . Computerprogramm, enthaltend maschinenlesbare Anweisungen, die, wenn sie auf einem oder mehreren Computern ausgeführt werden, den oder die Computer dazu veranlassen, ein Verfahren (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen.Computer program containing machine-readable instructions which, when executed on one or more computers, cause the computer or computers to implement a method (100, 200) according to one of the Claims 1 to 11 to execute. Maschinenlesbarer Datenträger und/oder Downloadprodukt mit dem Parametersatz nach Anspruch 12, und/oder mit dem Computerprogramm nach Anspruch 13.Machine-readable data carrier and / or download product with the parameter set according to Claim 12 , and / or with the computer program Claim 13 . Computer mit dem Parametersatz nach Anspruch 12, mit dem Computerprogramm nach Anspruch 13, und/oder mit dem maschinenlesbaren Datenträger und/oder Downloadprodukt nach Anspruch 14.Computer with the parameter set Claim 12 , with the computer program Claim 13 , and / or with the machine-readable data carrier and / or download product Claim 14 . Feldprogrammierbare logische Gatteranordnung, FPGA, konfiguriert zur Ausführung eines Verfahrens (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.Field-programmable logic gate arrangement, FPGA, configured to carry out a method (100, 200) according to one of the Claims 1 to 11 .
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010046491A1 (en) * 2010-09-24 2012-03-29 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Method for determining emission of pollutants in combustion chamber of diesel engine of motor vehicle, involves determining oxygen concentration, pressure, temperature, air and fuel mass of chamber using statistical model of engine
EP2962161B1 (en) * 2013-02-28 2017-07-19 AVL List GmbH Method for designing a nonlinear controller for nonlinear processes
DE102016216945A1 (en) * 2016-09-07 2018-03-08 Robert Bosch Gmbh A method and apparatus for performing a function based on a model value of a data-based function model based on a model validity indication
DE202018102632U1 (en) * 2018-05-09 2018-05-22 Robert Bosch Gmbh Device for creating a model function for a physical system
DE102017204300A1 (en) * 2017-03-15 2018-09-20 Robert Bosch Gmbh Method for diagnosing an SCR system
DE102017212247A1 (en) * 2017-07-18 2019-01-24 Robert Bosch Gmbh Method and device for operating an internal combustion engine with intake manifold injection

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010046491A1 (en) * 2010-09-24 2012-03-29 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Method for determining emission of pollutants in combustion chamber of diesel engine of motor vehicle, involves determining oxygen concentration, pressure, temperature, air and fuel mass of chamber using statistical model of engine
EP2962161B1 (en) * 2013-02-28 2017-07-19 AVL List GmbH Method for designing a nonlinear controller for nonlinear processes
DE102016216945A1 (en) * 2016-09-07 2018-03-08 Robert Bosch Gmbh A method and apparatus for performing a function based on a model value of a data-based function model based on a model validity indication
DE102017204300A1 (en) * 2017-03-15 2018-09-20 Robert Bosch Gmbh Method for diagnosing an SCR system
DE102017212247A1 (en) * 2017-07-18 2019-01-24 Robert Bosch Gmbh Method and device for operating an internal combustion engine with intake manifold injection
DE202018102632U1 (en) * 2018-05-09 2018-05-22 Robert Bosch Gmbh Device for creating a model function for a physical system

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