EP4656853A1 - Verfahren zur onboard-überwachung von emissionen in einem nutzfahrzeug - Google Patents

Verfahren zur onboard-überwachung von emissionen in einem nutzfahrzeug

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Publication number
EP4656853A1
EP4656853A1 EP25178289.2A EP25178289A EP4656853A1 EP 4656853 A1 EP4656853 A1 EP 4656853A1 EP 25178289 A EP25178289 A EP 25178289A EP 4656853 A1 EP4656853 A1 EP 4656853A1
Authority
EP
European Patent Office
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commercial vehicle
emission
work
σnox
vector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP25178289.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Foelser
Nico Klettmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daimler Truck Holding AG
Original Assignee
Daimler Truck AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler Truck AG filed Critical Daimler Truck AG
Publication of EP4656853A1 publication Critical patent/EP4656853A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/026—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting NOx
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1402—Exhaust gas composition

Definitions

  • the invention relates to a method for onboard monitoring of emissions in a commercial vehicle according to the preamble of claim 1.
  • the moving average window procedure is prescribed, which involves calculating emissions based on defined work references.
  • EP 3 803 076 B1 describes a method for determining a reference value for the presence of at least one substance in an exhaust stream of an internal combustion engine, wherein the at least one substance is subjected to exhaust gas treatment, the exhaust gas treatment being carried out according to the reference value, wherein: when the combustion engine is started and the starting of the combustion engine fulfills a first criterion: Accumulation of the occurrence of the at least one substance downstream of the exhaust gas treatment is carried out in a first period, wherein the criterion includes a criterion by which it is determined whether the start of the internal combustion engine is to be classified as a cold start or not, and wherein it is determined whether the reference value is to be recalculated on the basis of the accumulated occurrence of the at least one substance, and the reference value is recalculated if the accumulated occurrence of the at least one substance exceeds a first limit value.
  • the invention is based on the objective of providing a novel method for onboard monitoring of emissions in a commercial vehicle.
  • the problem is solved according to the invention by a method for onboard monitoring of emissions in a commercial vehicle with the features of claim 1.
  • a method for onboard monitoring of emissions in a commercial vehicle is proposed, wherein the method is implemented in an electronic control unit of the commercial vehicle, and a calculation of a moving average of an emission species is performed.
  • a plurality N of accumulators is used to accumulate emission values from an input vector recorded during the journey of the commercial vehicle, wherein a first accumulator accumulates the emission values of the input vector from the beginning of a journey until the work performed by the commercial vehicle since the beginning of this accumulation corresponds to a predetermined reference work, wherein after each Nth of the reference work, a further accumulator accumulates the emission values of the input vector until the work performed by the commercial vehicle since the beginning of this accumulation corresponds to the predetermined reference work, wherein the emission values accumulated by the accumulators are categorized into a vector which has a number of elements with emission value ranges with associated emission value frequencies, wherein a sorting process is applied to the vector to determine the hundredth and ninetieth percentiles for each journey.
  • the solution according to the invention enables the mapping of ISC (In Service Compliance) and emission calculation in a control unit with possible compliance with new emission control law requirements.
  • a method for onboard monitoring of emissions in a commercial vehicle is proposed.
  • the method can be implemented in an electronic control unit of the commercial vehicle.
  • cascaded accumulators ⁇ NOX are used to accumulate work W done by the commercial vehicle from the start of the journey until the work W done matches a predetermined reference work W_ref.
  • the cascaded accumulators ⁇ NOX are used together with a dynamic window start based on accumulated work W instead of fixed time intervals.
  • the procedure involves querying emission values to determine percentiles P100 and P90 after a window has ended.
  • the percentiles P100 and P90 are categorized and a sorting process is applied to them.
  • the procedure ensures compliance with legal requirements and provides valuable insight into the emission performance of a commercial vehicle.
  • a real-time calculation of the moving average of an emission species is performed with subsequent statistical determination of the percentile P100, P90 from the created data series in the control unit.
  • Cascaded summation blocks are provided for calculating and displaying the moving average.
  • the frequency and the magnitude of the value are represented by creating a histogram vector, followed by determining the percentile sizes.
  • Figure 1 This is a schematic view of a procedure for onboard monitoring of emissions in a commercial vehicle.
  • At least one input vector NOXtp, NH3tp is
  • Emission values are used, for example for nitrogen oxide emissions, which are obtained from sensors located behind an exhaust pipe, such as NOx sensors.
  • An onboard monitoring unit contains a calculation module 1 for calculating a moving average NOX_MAW, NH3_MAW from the input vector NOXtp, NH3tp.
  • Calculation module 1 also receives an exhaust mass flow rate (MFR) and the current power output Pwr of the commercial vehicle's engine.
  • the onboard monitoring unit (OBM) contains a calculation module 2 for calculating percentiles P100, P90 from the moving average NOX_MAW, NH3_MAW and a counter value WdwCtr for a number of windows. The values from the individual windows are sorted (from smallest to largest) using a multi-digit vector containing the moving average NOX_MAW, NH3_MAW from calculation module 1.
  • a cumulative emission value (in mg/kWh) is determined, for example, using two summation blocks for the respective emission species and the work performed.
  • a calculation module 3 is located in the onboard monitoring unit (OBM). After the ignition (Z) is switched off, this module stores the emission result (mg/kWh) for each trip in non-volatile memory (e.g., EEPROM). A vector is used for this purpose, which can, for example, have ten positions to store the last ten trip results. When the last position is filled, the next trip result is written to the first position, and so on.
  • a module 4 is located in the onboard monitoring unit (OBM), which can record any potential emission exceedances and forward them to other software instances.
  • the onboard monitoring unit (OBM) is presented in a clear and concise manner.
  • the subsequent "Percentile/Cumulative" module determines the 100th and 90th percentiles. This is achieved by sorting the values from the individual windows (MAW Calculation) using a 50-digit vector (smallest to largest). The respective percentiles can then be determined accordingly. Furthermore, the module calculates the cumulative emission value in mg/kWh using two summation blocks for the respective species and the energy generated.
  • the present invention deviates from the standardized, time-based approach. Instead, a new approach with a number N of, for example, 20 cascaded accumulators ⁇ NOX is proposed.
  • Figure 2 This is a schematic view of the cascaded approach compared to the time-based approach.
  • an accumulator ⁇ NOX begins accumulating at the start of the journey, for example, when the ignition Z is switched on, until the work done W equals the reference work W_ref, which is typically derived from the WHTC (World Harmonised Transient Cycle) emissions test cycle for commercial vehicles. Once the reference work W_ref is reached, a new accumulation cycle begins.
  • W_ref World Harmonised Transient Cycle
  • a first accumulator ⁇ NOX begins accumulating data at the start of the journey, for example, when the ignition Z is switched on, until the work performed W corresponds to the reference work W_ref, which is typically derived from the WHTC (World Harmonised Transient Cycle) exhaust gas test cycle for commercial vehicles.
  • W_ref typically derived from the WHTC (World Harmonised Transient Cycle) exhaust gas test cycle for commercial vehicles.
  • N number of accumulators ⁇ NOX a new window can be started by another accumulator ⁇ NOX after every Nth of the reference work W_ref.
  • a new window can be started by another accumulator ⁇ NOX after every twentieth of the reference work W_ref.
  • Figure 3 is a schematic view of the method for determining the P90 and P100 percentiles.
  • the cumulative NOx MAW emission values are categorized into a vector V containing multiple elements. Emission value ranges (EWB) with corresponding emission value frequencies (EWH) are stored in vector V. A sorting process is applied to vector V to determine the hundredth and nintieth percentiles (P100) for each trip.
  • the data obtained by the inventive method can be displayed and output in ISC diagrams for in-service compliance (ISC). For example, a cumulative distribution function (CDF) can be displayed.
  • the value from the window method (MAW) can be shown as normally distributed, with the percentiles determined after the test run.
  • a diagram can display the percentile readings generated "online” by software. They are calculated. This is a significant difference from the conventional methodology (post-test - post-processing). While the software must have a value for the percentile available at every point in time and does not know when the journey ends, in common practice the entire population of the measurement is known.
  • the approach according to the invention offers an efficient means of monitoring emissions with optimized use of computing power, ensures compliance with legal requirements and provides valuable insight into the emission performance of a commercial vehicle.
  • the inventive approach can also be used in particular with upcoming legal regulations such as Euro 7 for measurements in operation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Onboard-Überwachung von Emissionen in einem Nutzfahrzeug, wobei das Verfahren in einer elektronischen Steuereinheit des Nutzfahrzeugs implementiert ist, wobei eine Berechnung eines gleitenden Mittelwertes einer Emissionsspezies durchgeführt wird, wobei eine Vielzahl N von Akkumulatoren (ΣNOX) zur Akkumulierung von während der Fahrt des Nutzfahrzeugs erfassten Emissionswerten aus einem Eingangsvektor (NOXtp, NH3tp) verwendet wird, wobei mittels eines ersten Akkumulators (ΣNOX) eine Akkumulierung der Emissionswerte desEingangsvektors (NOXtp, NH3tp) ab dem Beginn einer Fahrt erfolgt, bis die durch das Nutzfahrzeug seit dem Beginn dieser Akkumulierung verrichtete Arbeit (W) einer vorgegebenen Referenzarbeit (W_ref) entspricht, wobei nach je einem N-tel der Referenzarbeit (W_ref) ein weiterer Akkumulator (ΣNOX) eine Akkumulierung der Emissionswerte des Eingangsvektors (NOXtp, NH3tp) durchführt, bis die durch das Nutzfahrzeug seit dem Beginn dieser Akkumulierung verrichtete Arbeit (W) der vorgegebenen Referenzarbeit (W_ref) entspricht, wobei die durch die Akkumulatoren (ΣNOX) kumuliertenEmissionswerte (NOX MAW) in einen Vektor (V) kategorisiert werden, der eine Anzahl von Elementen mit Emissionswerte-Bereichen (EWB) mit dazugehörigen Emissionswert-Häufigkeiten (EWH) aufweist, wobei auf den Vektor (V) ein Sortierprozess angewandt wird, um die hundertsten und neunzigsten Perzentilen (P90, P100) für jede Fahrt zu bestimmen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Onboard-Überwachung von Emissionen in einem Nutzfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die kontinuierliche Überwachung von Emissionen, insbesondere NOx, NH3, und Feinstaub, während jeder Fahrt eines Nutzfahrzeugs ist ein notwendiges Erfordernis für die Einhaltung von Umwelt-Auflagen. Dieser Prozess, auch als Onboard-Monitoring bezeichnet, beinhaltet die Echtzeit-Messung und -Bewertung von Emissionen bei jeder Fahrt zwischen dem Motorstart und dem Abstellen des Motors.
  • Zur Einhaltung der gesetzlichen Vorgaben ist das Verfahren der Fenster des gleitenden Durchschnittswerts (Moving Average Windows) vorgeschrieben, welches die Berechnung von Emissionen basierend auf definierten Arbeitsreferenzen beinhaltet.
  • EP 3 803 076 B1 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung eines Referenzwertes für das Vorhandensein wenigstens einer Substanz in einem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors, wobei die wenigstens eine Substanz einer Abgasbehandlung unterzogen wird, wobei die Abgasbehandlung je nach Referenzwert durchgeführt wird, wobei:
    wenn der Verbrennungsmotor gestartet wird und das Starten des Verbrennungsmotors ein erstes Kriterium erfüllt:
    Akkumulieren des Vorkommens der wenigstens einen Substanz stromabwärts der Abgasbehandlung in einem ersten Zeitraum durchgeführt wird, wobei das Kriterium ein Kriterium umfasst, anhand dessen bestimmt wird, ob der Start des Verbrennungsmotors als Kaltstart zu klassifizieren ist oder nicht, und wobei bestimmt wird, ob der Referenzwert anhand des akkumulierten Vorkommens der wenigstens einen Substanz neu zu bestimmen ist, und der Referenzwert neu bestimmt wird, wenn das akkumulierte Vorkommen der wenigstens einen Substanz einen ersten Grenzwert überschreitet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zur Onboard-Überwachung von Emissionen in einem Nutzfahrzeug anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Onboard-Überwachung von Emissionen in einem Nutzfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Es wird ein Verfahren zur Onboard-Überwachung von Emissionen in einem Nutzfahrzeug vorgeschlagen, wobei das Verfahren in einer elektronischen Steuereinheit des Nutzfahrzeugs implementiert ist, wobei eine Berechnung eines gleitenden Mittelwertes einer Emissionsspezies durchgeführt wird. Erfindungsgemäß wird eine Vielzahl N von Akkumulatoren zur Akkumulierung von während der Fahrt des Nutzfahrzeugs erfassten Emissionswerten aus einem Eingangsvektor verwendet, wobei mittels eines ersten Akkumulators eine Akkumulierung der Emissionswerte des Eingangsvektors ab dem Beginn einer Fahrt erfolgt, bis die durch das Nutzfahrzeug seit dem Beginn dieser Akkumulierung verrichtete Arbeit einer vorgegebenen Referenzarbeit entspricht, wobei nach je einem N-tel der Referenzarbeit ein weiterer Akkumulator eine Akkumulierung der Emissionswerte des Eingangsvektors durchführt, bis die durch das Nutzfahrzeug seit dem Beginn dieser Akkumulierung verrichtete Arbeit der vorgegebenen Referenzarbeit entspricht, wobei die durch die Akkumulatoren kumulierten Emissionswerte in einen Vektor kategorisiert werden, der eine Anzahl von Elementen mit Emissionswerte-Bereichen mit dazugehörigen Emissionswert-Häufigkeiten aufweist, wobei auf den Vektor ein Sortierprozess angewandt wird, um die hundertsten und neunzigsten Perzentilen für jede Fahrt zu bestimmen.
  • Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht die Abbildung von ISC (In Service Compliance) und Emissionsberechnung in einem Steuergerät mit möglicher Erfüllung neuer Abgas-Gesetzesvorgaben.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
    • Fig. 1:
    eine schematische Ansicht eines Verfahrens zur Onboard-Überwachung von Emissionen in einem Nutzfahrzeug,
    Fig. 2:
    eine schematische Ansicht eines kaskadierten Ansatzes im Vergleich mit dem zeitbasierten Ansatz, und
    Fig. 3:
    eine schematische Ansicht eines Verfahrens zur Bestimmung von Perzentilen.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Onboard-Überwachung von Emissionen in einem Nutzfahrzeug vorgeschlagen. Das Verfahren kann in einer elektronischen Steuereinheit des Nutzfahrzeugs implementiert sein.
  • In dem Verfahren werden kaskadierte Akkumulatoren ΣNOX verwendet, um vom Nutzfahrzeug verrichtete Arbeit W vom Beginn der Fahrt an zu akkumulieren bis die verrichtete Arbeit W mit einer vorgegebenen Referenzarbeit W_ref übereinstimmt.
  • Die kaskadierten Akkumulatoren ΣNOX werden zusammen mit einem dynamischen Fenster-Beginn basierend auf akkumulierter Arbeit W anstelle fester Zeitintervalle verwendet.
  • Bei dem Verfahren werden Emissionswerte abgefragt, um Perzentile P100, P90 zu bestimmen, nachdem ein Fenster beendet wurde.
  • Die Perzentile P100, P90 werden kategorisiert und ein Sortierprozess darauf angewandt.
  • Das Verfahren stellt sicher, dass gesetzliche Vorgaben eingehalten werden und bietet wertvollen Einblick in die Emissions-Leistung eines Nutzfahrzeugs.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt eine Echtzeit-Berechnung des gleitenden Mittelwertes einer Emissionsspezies mit anschließender statistischer Bestimmung des Perzentils P100, P90 aus der geschaffenen Datenreihe im Steuergerät.
  • Dabei sind kaskadierte Summationsblöcke zur Berechnung und Darstellung des gleitenden Mittelwertes vorgesehen.
  • Ferner erfolgt eine Abbildung der Häufigkeit und der Wertegröße über die Bildung eines Histogrammvektors mit anschließender Ermittlung der Perzentilgrößen.
  • Figur 1 ist eine schematische Ansicht eines Verfahrens zur Onboard-Überwachung von Emissionen in einem Nutzfahrzeug.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung, die als Software in einem Steuergerät eines Nutzfahrzeugs implementiert sein kann, wird mindestens ein Eingangsvektor NOXtp, NH3tp von
  • Emissionswerten verwendet, beispielsweise für Stickstoffoxid-Emissionen, die aus hinter einem Auspuff angeordneten Sensoren, beispielsweise NOx-Sensoren, gewonnen werden.
  • In einer Onboard-Überwachungs-Einheit OBM ist ein Berechnungsmodul 1 zur Berechnung eines gleitenden Mittelwerts NOX_MAW, NH3_MAW aus dem Eingangsvektor NOXtp, NH3tp angeordnet. Dem Berechnungsmodul 1 werden ferner ein Abgasmassenstrom MFR und eine aktuell von einem Motor des Nutzfahrzeugs erbrachte Leistung Pwr zugeführt. Ferner ist in der Onboard-Überwachungs-Einheit OBM ein Berechnungsmodul 2 zur Berechnung von Perzentilen P100, P90 aus dem gleitenden Mittelwert NOX_MAW, NH3_MAW und einem Zählerwert WdwCtr für eine Fensteranzahl angeordnet. Dabei werden über einen Sammelvektor mit einer Vielzahl von Stellen die Werte aus den einzelnen Fenstern mit den gleitenden Mittelwerten NOX_MAW, NH3_MAW aus dem Berechnungsmodul 1 einsortiert (von klein nach groß). Danach können die jeweiligen Perzentile bestimmt werden. Des Weiteren wird in dem Berechnungsmodul 2 ein kumulativer Emissionswert Cumul bestimmt (in mg/kWh), beispielsweise über zwei Summationsblöcke für die jeweilige Emissionsspecies und die geleistet Arbeit. Ferner ist in der Onboard-Überwachungs-Einheit OBM ein Berechnungsmodul 3 angeordnet. Dieses speichert nach dem Ausschalten der Zündung Z das Emissionsergebnis (mg/kWh) pro Fahrt in einem nichtflüchtigen Speicher (beispielsweise EEPROM). Hierfür wird ein Vektor verwendet, der beispielsweise zehn Stellen aufweisen kann, um die letzten zehn Fahrtergebnisse zu sichern. Mit Belegung der letzten Stelle wird das nächste Fahrtergebnis auf die erste Stelle geschrieben usw. Ferner ist in der Onboard-Überwachungs-Einheit OBM ein Modul 4 angeordnet, welches eine mögliche Emissionsüberschreitung aufnehmen und an andere Softwareinstanzen weitergeben kann.
  • Figur 1 stellt die Onboard-Überwachungs-Einheit OBM plakativ dar. Im weiteren Modul "Percentile/Cumulative" wird zum einen die Perzentile 100. und 90. bestimmt. Dabei wird über einen Sammelvektor mit 50 Stellen die Werte aus den einzelnen Fenstern (MAW Calculation) einsortiert (der Größe nach klein --> groß). Danach können die jew. Perzentile entsprechend bestimmt werden. Des Weiteren wird in dem Modul der kummulative Emissionswert bestimmt in mg/kWh über zwei Summationsblöcke für die jew. Species und die gel. Arbeit.
  • Infolge von Beschränkungen der Rechenleistung wird in der vorliegenden Erfindung vom standardisierten, zeitbasierten Ansatz abgewichen. Stattdessen wird ein neuer Ansatz mit einer Anzahl N von beispielsweise 20 kaskadierten Akkumulatoren ΣNOX vorgeschlagen.
  • Figur 2 ist eine schematische Ansicht des kaskadierten Ansatzes im Vergleich mit dem zeitbasierten Ansatz.
  • Beim bisherigen zeitbasierten Ansatz beginnt ein Akkumulator ΣNOX die Akkumulierung bei Beginn der Fahrt, beispielsweise beim Einschalten der Zündung Z, bis die verrichtete Arbeit W der Referenzarbeit W_ref entspricht, die typischerweise vom WHTC-Abgastestzyklus (World Harmonized Transient Cycle) für Nutzfahrzeuge abgeleitet ist. Bei Erreichen der Referenzarbeit W_ref wird eine neue Akkumulierung gestartet.
  • Beim erfindungsgemäßen Ansatz beginnt ein erster Akkumulator ΣNOX die Akkumulierung bei Beginn der Fahrt, beispielsweise beim Einschalten der Zündung Z, bis die verrichtete Arbeit W der Referenzarbeit W_ref entspricht, die typischerweise vom WHTC-Abgastestzyklus (World Harmonized Transient Cycle) für Nutzfahrzeuge abgeleitet ist. Bei Verwendung einer Anzahl N von Akkumulatoren ΣNOX kann nach je einem N-tel der Referenzarbeit W_ref ein neues Fenster durch einen weiteren Akkumulator ΣNOX gestartet werden. Im beispielhaft gezeigten Fall kann bei Verwendung einer Anzahl N von 20 Akkumulatoren ΣNOX nach je einem Zwanzigstel der Referenzarbeit W_ref ein neues Fenster durch einen weiteren Akkumulator ΣNOX gestartet werden. Dieser Ansatz stellt sicher, dass die Steuereinheit des Nutzfahrzeugs nicht mit Daten überschwemmt wird und reibungslos arbeitet. Sobald ein Fenster beendet ist, stellt es einen Wert MAW_value in mg/kWh oder g/kWh bereit.
  • Im unteren Bereich der Figur 2 ist ein Diagramm kumulierter Emissionswerte NOX MAW über der Zeit t dargestellt. Dabei zeigt die Kurve K1 die Werte für das erfindungsgemäße Verfahren und die Kurve K2 die Werte für das aus dem Stand der Technik bekannte, zeitbasierte Verfahren.
  • Diese Werte werden dann verwendet, um Perzentilen P90, P100 zu bestimmen.
  • Figur 3 ist eine schematische Ansicht des Verfahrens zur Bestimmung der Perzentilen P90, P100. Die kumulierten Emissionswerte NOX MAW werden in einen Vektor V kategorisiert, der eine Mehrzahl von Elementen aufweist. In dem Vektor V sind Emissionswerte-Bereiche EWB mit dazugehörigen Emissionswert-Häufigkeiten EWH gespeichert. Auf den Vektor V wird ein Sortierprozess angewandt, um die hundertsten Perzentilen P100 und neunzigsten Perzentilen P90 für jede Fahrt zu bestimmen. Die durch das erfindungsgemäße Verfahren gewonnenen Daten können zur In-Service-Compliance (ISC) in ISC-Diagrammen dargestellt und ausgegeben werden. Beispielsweise kann eine CDF (Cumulative distribution function) dargestellt werden. Dabei kann der Wert aus der Fenstermethode (MAW) normalverteilt mit Bestimmung der Perzentile nach dem Testlauf dargestellt werden. Ferner kann in einem Diagramm die Ablesung der Perzentile dargestellt, welche von einer Software "online" berechnet werden. Das ist ein wesentlicher Unterschied zur herkömmlichen Methodik (nach dem Test - post processing). Während die Software zu jedem Zeitpunkt einen Wert für die Perzentile bereithalten muss und das Fahrt-Ende nicht kennt, ist bei der gängigen Praxis die Grundgesamtheit der Messung bekannt.
  • Der erfindungsgemäße Ansatz bietet ein effizientes Mittel zur Überwachung von Emissionen bei optimiertem Einsatz von Rechenleistung, stellt die Übereinstimmung mit gesetzlichen Anforderungen sicher und bietet wertvollen Einblick in die Emissions-Leistung eines Nutzfahrzeugs.
  • Der erfindungsgemäße Ansatz kann insbesondere auch mit kommenden gesetzlichen Regelungen wie Euro 7 für Messungen im Betrieb zum Einsatz kommen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Berechnungsmodul
    2
    Berechnungsmodul
    3
    Berechnungsmodul
    4
    Modul
    100th perc avg
    100. Perzentile (Mittelwert)
    90th perc avg
    90. Perzentile (Mittelwert)
    Cumul
    kumulativer Emissionswert
    Cumul avg
    Mittelwert der Kumulierung
    EWB
    Emissionswert-Bereich
    EWH
    Emisionswert-Häufigkeit
    K1, K2
    Kurve
    MAW_value
    Wert
    MFR
    Abgasmassenstrom
    N
    Anzahl, Vielzahl
    NOXtp, NH3tp
    Eingangsvektoren
    NOX MAW, NH3_MAW
    kumulierte Emissionswerte
    Pwr
    Leistung
    P100
    Perzentil
    P90
    Perzentil
    OBM
    Onboard-Überwachungs-Einheit
    t
    Zeit
    W
    Arbeit
    WdwCtr
    Zähler für Fensteranzahl (gültig)
    W_ref
    Referenzarbeit
    Z
    Zündung
    ΣNOX
    Akkumulator

Claims (1)

  1. Verfahren zur Onboard-Überwachung von Emissionen in einem Nutzfahrzeug, wobei das Verfahren in einer elektronischen Steuereinheit des Nutzfahrzeugs implementiert ist, wobei eine Berechnung eines gleitenden Mittelwertes einer Emissionsspezies durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl N von Akkumulatoren (ΣNOX) zur Akkumulierung von während der Fahrt des Nutzfahrzeugs erfassten Emissionswerten aus einem Eingangsvektor (NOXtp, NH3tp) verwendet wird, wobei mittels eines ersten Akkumulators (ΣNOX) eine Akkumulierung der Emissionswerte des Eingangsvektors (NOXtp, NH3tp) ab dem Beginn einer Fahrt erfolgt, bis die durch das Nutzfahrzeug seit dem Beginn dieser Akkumulierung verrichtete Arbeit (W) einer vorgegebenen Referenzarbeit (W_ref) entspricht, wobei nach je einem N-tel der Referenzarbeit (W_ref) ein weiterer Akkumulator (ΣNOX) eine Akkumulierung der Emissionswerte des Eingangsvektors (NOXtp, NH3tp) durchführt, bis die durch das Nutzfahrzeug seit dem Beginn dieser Akkumulierung verrichtete Arbeit (W) der vorgegebenen Referenzarbeit (W_ref) entspricht, wobei die durch die Akkumulatoren (ΣNOX) kumulierten Emissionswerte (NOX MAW) in einen Vektor (V) kategorisiert werden, der eine Anzahl von Elementen mit Emissionswerte-Bereichen (EWB) mit dazugehörigen Emissionswert-Häufigkeiten (EWH) aufweist, wobei auf den Vektor (V) ein Sortierprozess angewandt wird, um die hundertsten und neunzigsten Perzentilen (P90, P100) für jede Fahrt zu bestimmen.
EP25178289.2A 2024-05-28 2025-05-22 Verfahren zur onboard-überwachung von emissionen in einem nutzfahrzeug Pending EP4656853A1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102024114884.5A DE102024114884A1 (de) 2024-05-28 2024-05-28 Verfahren zur Onboard-Überwachung von Emissionen in einem Nutzfahrzeug

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EP4656853A1 true EP4656853A1 (de) 2025-12-03

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Application Number Title Priority Date Filing Date
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DE (1) DE102024114884A1 (de)

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