DE19630092A1 - Verfahren zum Erfassen und/oder zur Zahlung eines Entgelts für Abgas-Schadstoffe und Kraftfahrzeug mit einem nach diesem Verfahren arbeitenden Abgas-Schadstoff-Set - Google Patents
Verfahren zum Erfassen und/oder zur Zahlung eines Entgelts für Abgas-Schadstoffe und Kraftfahrzeug mit einem nach diesem Verfahren arbeitenden Abgas-Schadstoff-SetInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen
und/oder zur Zahlung eines Entgelts für Schadstoffe im Abgas
einer Verbrennungseinheit, insbesondere eines Verbrennungs
motors und ein Kraftfahrzeug mit einem nach diesem Verfahren
arbeitenden Abgas-Schadstoff-Set gemäß den Oberbegriffen der
Ansprüche 1 und 10.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, für Abgas-Schadstoffe in
Verbrennungseinheiten, insbesondere in Verbrennungsmotoren,
eine sogenannte Öko-Steuer zu erheben. In diesem Zusammenhang
wurde erwogen, die Kraftfahrzeugsteuer entsprechend dem
Schadstoffausstoß der Fahrzeuge zu bemessen.
Es ist andererseits bekannt, Telefongebühren über mit
geldwerten Einheiten geladene Chipkarten abzubuchen. Es sind
auch Chipkarten von Banken, Warenhäusern oder dgl. bekannt,
über die ein einer Vorgabe, Rechnung oder dgl. entsprechender
Geldbetrag vom Konto des Chipkarteninhabers abgebucht werden
kann.
Mit der vorliegenden Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden,
einen Weg anzugeben, wie die Abgase von Verbrennungseinheiten,
insbesondere von Kraftfahrzeugen, erfaßt werden können und wie
ein dementsprechendes Entgelt eingezogen werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Verfahrensschritte des
Anspruchs 1 und die gegenständlichen Merkmale des An
spruchs 10.
Mit der Erfindung kann in einfacher Weise der Ausstoß von
Abgasen beliebiger Verbrennungseinheiten mit einer
vorbestimmten Abgabeneinheit je Abgas-Schadstoffgehalt-Einheit
belastet werden, ohne daß zusätzliche Abrechnungskosten,
Verwaltungskosten oder dgl. entstehen. Außerdem werden die
Benutzer dadurch bevorzugt zu einem ökonomischen Verhalten
angehalten. Beispielsweise werden Fahrer von Kraftfahrzeugen
angeregt, nicht mit Vollgas zu fahren oder bei längeren
Haltephasen im Stadtverkehr oder im Stau den Motor abzustellen.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend anhand eines
in der Zeichnung veranschaulichten Prozeßschemas näher
beschrieben.
Mit 1 ist eine Verbrennungseinheit, z. B. ein Kraftwerk, eine
Müllverbrennungsanlage, ein Verbrennungsmotor oder dgl.
bezeichnet. Beim Einsatz von Verbrennungsmotoren können dies
Benzin-, Gas- oder Dieselmotoren oder Treibstoff- bzw. Gas-
Turbinen oder Stirlingmotoren sein. Unter Gasbetrieb ist sowohl
die Verwendung von Erdgas als auch die von anderen Gasen, wie
Butan, Propan oder Wasserstoff, als Brennstoff eingeschlossen.
In der Abgasanlage 2 der Verbrennungseinheit 1 ist im
Abgaskanal, beispielsweise in einem Abgaskühler oder Schall
dämpfer 3, wenigstens ein Schadstoffsensor 4 angebracht, der
auf die Schadstoffe im Abgas reagiert. Es kann beispielsweise
ein Schadstoffsensor 4 vorgesehen sein, der auf alle besonders
zu erfassenden Schadstoffe, z. B. Kohlenstoffoxide (COx),
Nitroso-Gase (NOx), Schwefeloxide (SOxx)′ Kohlenwasserstoffe
(KW), wie Benzol, Benzin, Methanol oder dgl., anspricht und ein
dem Gehalt der Schadstoffe entsprechendes Signal S ausgibt. Das
Signal S ist bei den hierfür üblichen Sensoren in der Regel als
elektrisches Signal, z. B. in Form einer Spannung oder eines
Stromes, verfügbar. Es sind jedoch auch Sensoren auf chemischer
Basis bekannt. Deren Signal wird dann in einem Wandler 5 in ein
elektrisches Signal S umgewandelt. Es kann vorteilhaft sein,
mehrere Schadstoffsensoren 4 vorzusehen, von denen jeweils
einer nur einen einzigen Schadstoff oder einen Bereich aus dem
Gesamtgehalt der im Abgas enthaltenen Schadstoffe detektiert.
Das direkt oder über den Wandler 5 gewonnene Signal S wird
einer Detektionseinheit 6 eingegeben, in der das Signal S bei
Bedarf in ein Steuersignal S′ solcher Form umgewandelt wird,
daß es in einen Rechner 7 eingegeben und von diesem verarbeitet
werden kann. Beispielsweise wird das Steuersignal S′ in dem
Schadstoffgehalt entsprechend große Impulse und/oder
Impulsfolgen umgewandelt oder in digitaler Form ausgegeben. Der
Wandler 5 kann bereits im Rechner 7 enthalten bzw. dort
integriert sein. Der Rechner 7 wird so programmiert, daß er aus
dem Steuersignal S, entsprechend einem festgesetzten
Beitragssatz oder einer festgesetzten Gebühreneinheit für eine
definierte Menge an Schadstoffen an seinem Ausgang ein
Wertesignal S′′ bereitstellt. Das Wertesignal S′′ wird einer
Abbuchungseinheit 8 eingegeben, das nach Art eines
Chipkartenlesers arbeitet. Dieser Chipkartenleser liest daher
über seine üblicherweise vorhandenen, in der Zeichnung nicht
dargestellten Lesekontakte oder Detektoren die in einer
eingegebenen Chipkarte 9, z. B. optisch und/oder magnetisch,
eingespeicherten geldwerten Einheiten aus und erzeugt ein
Abbuchungssignal S*, durch das der dem gemessenen
Schadstoffgehalt entsprechende geldwerte Betrag von der
Chipkarte 9 abgebucht wird.
Auf diese Art können beispielsweise für ein Kraftfahrzeug die
dem Schadstoffausstoß und auch annähernd der entsprechenden
gefahrenen Kilometerstrecke entsprechenden geldwerten Einheiten
als Steuer unmittelbar abgebucht werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß
dann, wenn auf der Chipkarte 9 keine oder nur unzureichende
geldwerte Einheiten gespeichert sind oder wenn ein vorgegebener
unterer Grenzwert erreicht oder unterschritten ist, vom Rechner
7 und/oder von der Abbuchungseinheit 8 wenigstens ein
Warnsignal W, beispielsweise WR bzw. WA, ausgegeben wird.
Dieses Warnsignal W soll den Betreiber daran erinnern, daß
seine Chipkarte 9 geladen werden muß. Beispielsweise können
beim Auftreten eines Warnsignals noch 10 km bis 50 km
zurückgelegt werden, um z. B. die nächste Tankstelle oder
Chipladestelle anfahren zu können.
Besonders vorteilhaft ist es, der Verbrennungseinheit 1 zu
ihrem üblicherweise vorhandenen Startsystem 10 eine
Steuereinheit 11 zuzuordnen. Der Steuereinheit 11 kann das
Warnsignal W, WR oder WA eingegeben werden. Über die
Steuereinheit 11 kann dann je nach auf der Chipkarte 9
vorhandenem Restwert der geldwerten Einheiten die Brennphase
der Verbrennungseinheit, beispielsweise die Laufzeit eines
Verbrennungsmotors, begrenzt und/oder nach Abstellung des
Brennprozesses ein Neustart verhindert werden. Insbesondere
wird ein Start dann verhindert, wenn die Chipkarte 9 überhaupt
nicht eingelegt ist oder die Chipkarte 9 zwar eingelegt, auf
dieser jedoch keine oder keine ausreichenden geldwerten
Einheiten gespeichert sind.
Die Steuereinheit 11 kann auch Teil des Rechners 7 bzw. der
Abbuchungseinheit 8 sein oder durch diesen bzw. diese
realisiert sein.
Gemäß einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Erfindung
wird je nach dem Restwert der geldwerten Einheiten auf der
Chipkarte 9 bzw. nicht eingegebener oder zwar eingegebener, aber
nicht geladener Chipkarte 9 jeweils ein anderes Warnsignal WR
bzw. WA ausgegeben. Die Warnsignale WX können als Audiosignale,
z. B. über Lautsprecher oder Piezopiepser und/oder als optische
Signale, z. B. über ein Display oder einen Bildschirm,
ausgegeben werden.
Die einzelnen Komponenten aus eventuell notwendigem Wandler 5,
Detektionseinheit 6, Rechner 7, Abbuchungseinheit 8 und
zugeordnetem bzw. zugeordneten Schadstoffsensor(en) 4 werden
vorteilhaft zu einer handelbaren Einheit bzw. zu einem handel
baren Set zusammengefaßt. Dadurch kann das gesamte Ab
buchungssystem in einfacher Weise bei allen Betreibern von
Verbrennungseinheiten 1 direkt im Objekt fest installiert bzw.
eingebaut werden. Beispielsweise kann das Abbuchungssystem in
ein Kraftfahrzeug fest eingebaut werden, so daß alle damit
ausgerüsteten Kraftfahrzeuge automatisch besteuert werden
können.
Der oder die Sensoren 4 werden bevorzugt in den Abgaskanal oder
in den Schalldämpfer 3 von Abgasanlagen 2 eingebaut oder sie
können an diese Teile von außen angebracht sein und mit dem
sensiblen Teil in den Abgaskanal oder in den Schalldämpfer 3
hineinragen.
In der Regel werden für das erfindungsgemäße Verfahren
Sensoren, insbesondere auf der Basis von Metalloxiden,
Halbleitern oder dgl. angewendet, da sich hierdurch kleine
Baueinheiten ergeben. Bei großen Projekten ist es auch möglich,
anstelle der Verwendung von Halbleitersensoren die Erfassung
und Auswertung der Abgas-Schadstoffe mittels Gaschromatographie-
Geräten durchzuführen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt bei
Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren und einer mit diesem
verbundenen Abgasanlage als Abgas-Schadstoff-Set eingesetzt.
Hierbei ist wenigstens ein Schadstoffsensor 4 vorgesehen, der
im Abgasstrom der Abgasanlage 2 angeordnet ist und auf
im Abgas enthaltene Schadstoffe reagiert und der ein der
ausgestoßenen Schadstoffmenge entsprechendes Signal S ausgibt.
Es ist ferner ein Rechner 7 vorgesehen, der das vom Schad
stoffsensor 4 ausgegebene Signal S verarbeiten und ein dem
Schadstoffgehalt entsprechendes Wertesignal S′′ ausgibt.
Schließlich ist eine als Chipkartenleser ausgebildete
Abbuchungseinheit 8 vorgesehen, über die ein dem Wertesignal
S′′ entsprechender Betrag von geldwerten Einheiten von einer
eingegebenen, mit geldwerten Einheiten geladenen Chipkarte 9
abbuchbar ist.
In Weiterbildung eines derartigen Kraftfahrzeugs ist ein
Schallerzeuger und/oder eine optische Anzeige vorgesehen, über
die wenigstens ein Ton- bzw. sichtbares Signal ausgebbar ist,
wenn die Chipkarte 9 nicht eingegeben ist oder die eingegebene
Chipkarte 9 nicht oder unzureichend mit geldwerten Einheiten
geladen ist.
Schließlich kann die Anordnung auch so getroffen werden, daß
das Startsignal des Kraftfahrzeugs über den Rechner 7 und/oder
die Abbuchungseinheit 8 derart steuerbar ist, daß bei nicht
eingegebener oder bei eingegebener, aber nicht oder
unzureichend mit geldwerten Einheiten geladener Chipkarte 9 ein
Start bzw. ein Neustart des Kraftfahrzeugs nicht möglich ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird aus
den von den Sensoren 4 bereitgestellten Signalen S über den
Rechner 7 ein Steuersignal ST zur Emissionswert-Steuerung oder
-Regelung ausgegeben und einer Steuereinheit 12 zugeleitet. Die
Steuereinheit 12 liefert Steuerbefehle STB an diejenige oder
diejenigen Vorrichtung(en) oder Einheit(en) 13, die der Ver
brennungseinheit 1 zugeordnet ist bzw. sind und die die
Brennstoff-Gemischaufbereitung oder -Zusammensetzung für die
Verbrennungseinheit 1 durchführen. Derartige Vorrichtungen oder
Einheiten 13 sind beispielsweise Vergaser, Einspritzvor
richtungen, Luftzufuhr-Regeleinheiten, Zündzeitpunkt-Verstell
einheiten oder dgl . . Über den Rechner 7 wird die Gemisch
zusammensetzung auf im Rechner 7 gespeicherte zulässige Werte
eingestellt oder eingeregelt oder derart gesteuert oder
geregelt, daß die Abgas-Emissionswerte optimiert werden oder
optimale Werte annehmen bzw. geringste Emissionswerte erhalten
werden.
Vorteilhaft kann die Steuerung oder Regelung derart erfolgen,
daß die Summe der Schadstoff-Emissionswerte einen zur Schonung
der Umwelt vertretbaren verträglichen oder verträglichsten oder
unschädlichen oder unschädlichsten Wert erreicht.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können
durch geeignete Sensoren oder Meßeinrichtungen der Kraftstoff
verbrauch, beispielsweise pro Abbuchungszeitraum und/oder die
Anzahl der gefahrenen Kilometer, Meilen oder dgl. je Ab
buchungszeiteinheit ermittelt und gegebenenfalls im Rechner 7
gespeichert werden. Diese ermittelten Werte bzw. daraus abge
leiteten Datensignale oder dgl. werden zusammen mit dem
Emissionswert der Berechnung eines abzubuchenden Geldwertes
herangezogen. Hierdurch können beispielsweise die Fahrweise
eines Benutzers eines Kraftfahrzeugs oder der Wirkungsgrad
eines Kraftfahrzeugs oder einer Verbrennungseinheit in die
Berechnung mit einbezogen werden.
Claims (15)
1. Verfahren zum Erfassen und/oder zur Zahlung eines
Entgelts für Schadstoffe im Abgas einer Verbrennungseinheit
(1), insbesondere eines Verbrennungsmotors, indem wenigstens
ein Schadstoffsensor (4) im Abgaskanal (2) der Verbrennungs
einheit (1) vorgesehen wird, der unmittelbar oder mittelbar
über einen Wandler (5) ein elektrisches Signal (S) erzeugt, das
einem Detektorgerät (6) zugeführt wird, welches das Signal (S)
an einen Rechner (7) in einer für diesen verarbeitbaren Form
als Steuersignal (S′) ausgibt, daß der Rechner (7) aus dem
Steuersignal (S′) an seinem Ausgang ein dem ermittelten
Schadstoffgehalt entsprechendes Wertesignal (S′′) bereitstellt,
welches einer nach Art eines Chipkartenlesers ausgebildeten
Abbuchungseinheit (8) mit entsprechenden Lesekontakten
zugeführt wird und an diesen Lesekontakten ein Abbuchungssignal
(S*) bereitgestellt wird, über das von einer in die
Abbuchungseinheit (8) eingegebenen, mit geldwerten Einheiten
geladenen Chipkarte (9) ein dem jeweiligen Schadstoffgehalt
entsprechender Betrag der geldwerten Einheiten abgebucht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
bei auf der Chipkarte (9) nicht vorhandenem oder unzureichendem
oder einem unteren Grenzwert entsprechendem Geldwert vom
Rechner (7) und/oder von der Abbuchungseinheit (8) wenigstens
ein Warnsignal (W; WR, WA) ausgegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Startsystem (10) der Verbrennungseinheit (1)
mit einer Steuereinheit (11) versehen und diese Steuereinheit
(11) das Warnsignal (W) eingegeben wird und daß die
Steuereinheit (11) je nach Restwert der geldwerten Einheiten
die Laufzeit der Verbrennungseinheit (1) oder die Fahrstrecke
eines damit ausgerüsteten Fahrzeugs begrenzt und/oder einen
Neustart der Verbrennungseinheit (1) oder des Fahrzeugs,
insbesondere bei nicht eingegebener Chipkarte (9) oder bei
eingegebener, jedoch nicht geladener Chipkarte (9), verhindert.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß je nach Restwert der geldwerten Einheiten
oder nichtgeladener oder nicht eingegebener Chipkarte (9) ein
anderes Warnsignal (W), gegebenenfalls mehrmals oder dauernd,
ausgegeben wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß aus dem gegebenenfalls notwendigen Wandler
(5), dem Detektorgerät (6), dem Rechner (7), der
Abbuchungseinheit (8) und dem wenigstens einen zuordenbaren
Schadstoffsensor (4) eine handelbare Einheit (Set) gebildet
wird und diese in oder an einem mit einer Verbrennungseinheit
(1), insbesondere einem Verbrennungsmotor, verbundenen Objekt,
insbesondere einem Kraftfahrzeug, fest installiert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Schadstoffsensor (4) für alle ein
schlägigen Schadstoffe verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß mehrere Schadstoffsensoren (4) für
unterschiedliche Schadstoffe oder Schadstoffanteile, wie COx,
NOx, SOx, Kohlenwasserstoffe oder dgl., vorgesehen werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der oder die Schadstoffsensor(en) (4) im
Schalldämpfer (3) oder in den Schalldämpfern (3) der Abgas
anlage (2) der Verbrennungseinheit (1), insbesondere eines
Verbrennungsmotors, hineinragend angebracht wird bzw. werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß es bei Fahrzeugen mit einem Ver
brennungsmotor oder mit einer Gasturbine angewendet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß über den Rechner (7) aus den von den
Sensoren (4) bereitgestellten Signalen (S) die Brennstoff-
Gemischaufbereitung bzw. -Gemischzusammensetzung für die Ver
brennungseinheit (1) derart gesteuert oder geregelt wird, daß
optimierte oder optimale, d. h. minimale Schadstoff-
Emissionswerte im Abgas erhalten werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerung oder Regelung derart erfolgt, daß die Summe
der Schadstoffemissionen auf einen zur Schonung der Umwelt ver
tretbaren unschädlichsten oder unschädlichen oder verträg
lichsten oder verträglichen Wert gesteuert oder geregelt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Messung der Emissionswerte
der Kraftstoffverbrauch und/oder die Anzahl der gefahrenen
Kilometer pro Abbuchungszeitraum ermittelt wird bzw. werden und
die diesen entsprechenden Werte zusammen mit dem Wert der
Schadstoffemission zur Berechnung des abzubuchenden Wertes
herangezogen werden.
13. Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor und einer mit
diesem verbundenen Abgasanlage sowie mit einer Einrichtung zur
Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 oder den folgenden
Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein
Schadstoffsensor (4) vorgesehen ist, der im Abgasstrom der
Abgasanlage (2) angeordnet ist und auf im Abgas enthaltene
Schadstoffe reagiert und der ein der ausgestoßenen
Schadstoffmenge entsprechendes Signal (S) ausgibt, daß ferner
ein Rechner (7) vorgesehen ist, der das vom Sensor (4)
ausgegebene Signal (S) verarbeitet und ein dem Schadstoffgehalt
entsprechendes Wertesignal (S′′) ausgibt, und daß eine als
Chipkartenleser ausgebildete Abbuchungseinheit (8) vorgesehen
ist, über die ein dem Wertesignal (S′′) entsprechender Betrag
von geldwerten Einheiten von einer eingegebenen, mit geldwerten
Einheiten geladenen Chipkarte (9) abbuchbar ist.
14. Kraftfahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Schallerzeuger und/oder eine optische Anzeige
vorgesehen ist, über die wenigstens ein Ton- bzw. sichtbares
Signal ausgebbar ist, wenn die Chipkarte (9) nicht eingegeben
ist oder die eingegebene Chipkarte (9) nicht oder unzureichend
mit geldwerten Einheiten geladen ist.
15. Kraftfahrzeug nach Anspruch 13 oder 14, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Startsystem des Kraftfahrzeugs über den
Rechner (7) und/oder die Abbuchungseinheit (8) derart steuerbar
ist, daß bei nicht eingegebener oder bei eingegebener, aber
nicht oder unzureichend mit geldwerten Einheiten geladener
Chipkarte (9) ein Start bzw. ein Neustart des Kraftfahrzeugs
nicht möglich ist.
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