WO2018015158A1 - Verfahren zum betreiben eines verbrennungsmotors - Google Patents

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WO2018015158A1
WO2018015158A1 PCT/EP2017/066797 EP2017066797W WO2018015158A1 WO 2018015158 A1 WO2018015158 A1 WO 2018015158A1 EP 2017066797 W EP2017066797 W EP 2017066797W WO 2018015158 A1 WO2018015158 A1 WO 2018015158A1
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gas temperature
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Christian LUZ
Joerg Frauhammer
Jens Damitz
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02D2200/702—Road conditions

Definitions

  • the present invention relates to a method according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a control device having the features of the independent device claim.
  • Such a method and such a control device is known, for example, from DE 10 2004 005 072 A1.
  • This document shows a method for controlling an internal combustion engine (10) in dependence on an expected value of a
  • Route data are first assigned fictitious engine operating data that are expected when driving through the expected route under certain conditions, and that calculated using this engine operating data, a first exhaust gas temperature expected value and a certain point or
  • Route section is assigned to the expected route that the expected route is divided into sections characterized by a set of parameters that each of these sections is assigned a predetermined second exhaust gas temperature expected value based on at least one exhaust gas temperature value previously measured for the same set of parameters, and the expected value of the temperature of the exhaust system component the basis of a linkage of the first exhaust gas temperature expected value with the second
  • the present invention differs from this prior art by the characterizing features of
  • Forecast horizon extended By predicting the temperatures of exhaust gas and exhaust system components based on the future
  • Driving distance are the engine control for future engine operation information on the thermal state of these components with a probable probability. This information can be used for
  • Exhaust gas temperature expected value is associated, which represents an exhaust gas temperature directly downstream of an exhaust gas discharge valve of the internal combustion engine. It is also preferable that the expected value of the temperature of the exhaust system component is calculated on the basis of the third exhaust temperature expectation value and on the basis of thermal characteristics of the exhaust gas and the exhaust system of the internal combustion engine.
  • the route data contain at least one of the following types of data: data of a GPS system of the motor vehicle, data of a navigation system (28) of the motor vehicle.
  • the route data is data of a
  • Traffic telematics system included.
  • a further preferred embodiment is characterized in that the route data also contain driving data from other motor vehicles that are located on the expected route.
  • route data additionally contain data
  • control unit is characterized in that it is designed to control the sequence of at least one of the above-mentioned embodiments of the method.
  • Figure 1 shows the technical environment of the invention
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the invention
  • FIG. 3 shows the object of FIG. 2 with further details
  • FIG. 1 shows an internal combustion engine 10 with a
  • Exhaust system 12 a controller 14 and various sensors and actuators.
  • the control unit 14 is preferably an engine control unit that, for example, the fuel metering, the air supply and the initiation of burns by auto-ignition or spark ignition of combustion chamber fillings of
  • the controller 14 processes input signals of various detectors to output signals with which actuators of the internal combustion engine are controlled.
  • the detectors include, for example, an air mass meter 16, a speed sensor 18, a first exhaust gas temperature sensor 20, a second exhaust temperature sensor 22, an exhaust gas sensor 24 detecting the composition of the exhaust gas or the concentration of an exhaust gas component, and a driver request generator 26 with which the driver requests torque.
  • this list does not claim to be complete and, on the other hand, not all of the sensors mentioned must necessarily be present.
  • controller 14 processes route data provided by a navigation system 28 of the motor vehicle.
  • a navigation system 28 of the motor vehicle In a
  • Embodiment also processes the control unit 14 route data, which by a data exchange between different vehicles, based on the same route, are available, or provided by a mobile network operator / traffic telematics system.
  • the data exchange between the vehicles takes place for example via the Internet. If a mathematical model is mentioned in this application, it is meant in each case a computer model with which in the control unit 14
  • the control unit 14 From the input signals, the control unit 14 forms output signals with which actuators of the motor vehicle are controlled. In the illustrated example, this is an air flow actuator 30, a fuel amount actuator 32, and, if it is a spark-ignition
  • the air quantity actuator 30 is an arrangement of intake valves 36 and
  • Control unit 14 is controlled.
  • the fuel quantity actuator 32 is a
  • the ignition device 34 has a spark plug.
  • Actuators are preferably provided individually for each combustion chamber 40 of the internal combustion engine 10.
  • the control unit 14 is set up, in particular programmed, to carry out the method according to the invention or an embodiment of the method in that it controls the respective
  • the exhaust system 12 has a first section 42, a first exhaust aftertreatment component 44, a second section 46, and a second exhaust aftertreatment component 48.
  • Exhaust after-treatment components 44, 48 are, for example, a particulate filter and a catalyst.
  • the exhaust gas sensor 24, for example a lambda sensor or a NOx sensor, is arranged here in the second section 46, and the second temperature sensor 22 is in or at the second one
  • Exhaust after-treatment component 48 is arranged, without the invention being limited to exactly this arrangement.
  • the exhaust gas temperatures in particular for at least one, but preferably for several or all sections of the
  • FIG. 2 shows a functional block diagram of a method for forming one or more temperature values T_abg of exhaust gases and / or temperature values T_komp of components of an exhaust system 12 of an internal combustion engine 10.
  • a first block 50 forms route data SD, which characterizes an anticipated driving route lying ahead of the motor vehicle. For example, this data is provided by the navigation system 28 and includes, for example, values of average speeds that can be expected and slope and grade values.
  • a second block 52 forms additional data which exert an expected influence on a temperature which can be expected for the exhaust system 12, be it the temperature of a component 44, 48 or of the exhaust gas in this component.
  • additional data ZD are, for example, driving and
  • driver-specific data is another example of additional data.
  • the individual driving style results in an individual influence on the driver
  • route segment-specific expected values TE for one or more temperatures of components 44, 48 and / or sections of the exhaust system 12 are calculated in advance.
  • a high exhaust gas and exhaust gas component temperature can be predicted for a usually driving with high engine power driver and congestion-free slope sections of sufficient length, which favors, for example, a regeneration of a particulate filter and / or desulfurization of a catalyst. These measures are then preferably carried out in this section.
  • track sections can be identified in advance for a Regeneration of desulfurization are rather unfavorable. These measures are then preferably carried out outside these sections. The risk that a once started regeneration or desulfurization must be prematurely terminated because the exhaust gas temperature, for example, unexpectedly decreases, thereby significantly reduced, which in sum over many
  • FIG. 3 shows an embodiment of the invention in one
  • FIG. 3 differs from FIG. 2 in the depiction of an internal structure of the third block 54. Incidentally, the description of FIG. 2 also applies to FIG. 3.
  • the block 54 has a block 54.1, in which a first
  • Exhaust temperature expected value TE1 is calculated from the route data provided by the block 50. This first
  • Exhaust gas temperature expectation value represents the motor outlet temperature prevailing immediately behind the exhaust valves 38 of the internal combustion engine 10.
  • first fictitious engine operating data are assigned to the route data which can be expected under certain conditions when driving through the expected driving route. This assignment is made by a mathematical model of the motor vehicle, in which, for example, the masses and aerodynamic drag to be accelerated, so the total driving resistance of the motor vehicle are processed.
  • Speed values are calculated operating parameters of the internal combustion engine 10, with which these torque values and speed values can be set.
  • an engine exhaust temperature is calculated using an exhaust gas temperature model, such as known from DE 44 24 81 1 C2 for currently measured engine operating data. This engine outlet temperature is associated with a point or
  • Track section of the expected route assigned This is done continuously for representative points or sections of the expected route.
  • the expected route is covered in by a set of
  • the set of parameters includes, for example, slope values and
  • each of these sections in block 54.2 a predetermined second
  • Exhaust gas temperature expected value TE2 assigned to at least one earlier, so in an earlier driving through a comparable
  • the predetermined second exhaust temperature expectation value TE2 is based on an exhaust gas temperature value previously measured for the same set of parameters.
  • the first exhaust temperature expectation value TE1 is linked to the second exhaust temperature expectation value TE2, and based on this link, also at block 54.3.
  • Temperature model of the exhaust line Expected values for temperatures T_abg of the exhaust gas at different points of the exhaust system and or
  • Components 44, 48 of the exhaust system 12 calculated.
  • FIG. 4 shows a flow chart of a method according to the invention.
  • the procedure, or the procedure of the method is of the
  • Control unit 14 controlled.
  • Block 60 corresponds to a parent program HP for
  • route data contain, for example, data from a GPS system 27 of the motor vehicle and / or data from a navigation system (28) of the vehicle
  • the route data contains data from a traffic telematics system. These data allow, for example, the consideration of congestion on the exhaust gas temperature. This applies analogously to embodiments in which the route data alternatively or additionally contain travel data from other motor vehicles which are located on the expected route. This allows in particular the
  • the route data additionally contain data on driver-specific routes and driving modes, because the exhaust-gas temperature also depends greatly on the personal driving style, at least when there is a free route.
  • Program module 64 first assigned fictitious engine operating data MD, which are expected when driving through the expected route under certain conditions.
  • a first exhaust temperature expectation value TE1 is calculated and assigned to a certain point or stretch of the expected running distance.
  • a step 68 the expected travel distance is subdivided into route sections that can be characterized by a set of parameters.
  • step 70 each of these links is assigned a predetermined second exhaust temperature expectation value TE2 based on at least one exhaust temperature value previously measured for the same set of parameters. Steps 68 and 70 together correspond to block 54.2.
  • Component of the exhaust system based on a linkage of the first exhaust gas temperature expected value with the second
  • Exhaust gas temperature expected value preferably weighted with a first weighting factor G1.
  • the second exhaust-gas temperature expected value is preferably weighted with a second weighting factor G2, and then in a third sub-step 72.3 of the program module, a combination of the weighted first exhaust-gas temperature expected value G1 times TE1 with the weighted second exhaust-gas temperature expected value G2 times TE2 to a third
  • Exhaust temperature expectation value TE representing an exhaust gas temperature immediately downstream of an exhaust valve of the internal combustion engine. This corresponds to block 54.3.
  • the weighting factors are preferably based on an estimate of the accuracy of the first
  • the second exhaust temperature expectation value TE2 is then assigned a high accuracy, for example, if the route data belong to a travel route repeatedly traveled under similar conditions, for example a daily commute.
  • a measure of the accuracy is formed, for example, by the fact that every time when a track section that can be characterized with certain route data is traversed, a counter reading is increased and the measure of the accuracy is formed as a function of the counter reading.
  • an exhaust gas temperature which can be measured in each case when driving through a route section is detected and as a learning value in the control device 14 as This section associated deposited, and / or it is a mobile data service available retrievable available.
  • the first exhaust temperature expectation value TE1 is then assigned a high accuracy if the route data is associated with an unused or rarely traveled route for which no or only a few exhaust temperature values measured on previous trips are stored.
  • a measure of the accuracy is formed, for example, by the fact that every time when a track section that can be characterized with certain route data is traversed, a counter reading is increased and the measure of the accuracy is formed as a function of the counter reading.
  • Prediction horizon and the accuracy of the temperature prediction which may require parallel modeling of multiple time horizons.

Abstract

Vorgestellt wird ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors (10) in Abhängigkeit von einem Erwartungswert einer Temperatur einer Komponente (44, 46) einer Abgasanlage (12), wobei Streckendaten (SD) einer erwartbaren Fahrstrecke Werte von Abgastemperaturen (TE1) zugeordnet werden. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass den Streckendaten (SD) Motorbetriebsdaten zugeordnet werden, die beim Durchfahren der erwartbaren Fahrstrecke erwartbar sind, und dass ein erster Abgastemperaturerwartungswert (TE1) berechnet und einem Streckenabschnitt zugeordnet wird, dass die Fahrstrecke in charakterisierbare Streckenabschnitte unterteilt wird, dass jedem dieser Streckenabschnitte ein vorbestimmter zweiter Abgastemperaturerwartungswert (TE2) zugewiesen wird, der auf mindestens einem früher gemessenen Abgastemperaturwert basiert, und dass der Erwartungswert der Temperatur der Komponente auf der Basis einer Verknüpfung des ersten Abgastemperaturerwartungswert (TE1) mit dem zweiten Abgastemperaturerwartungswert (TE2) gebildet wird. Ein unabhängiger Anspruch richtet sich auf ein zur Durchführung des Verfahrens eingerichtetes Steuergerät.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Steuergerät mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs.
Ein solches Verfahren und ein solches Steuergerät ist zum Beispiel aus der DE 10 2004 005 072 A1 bekannt. Diese Schrift zeigt ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors (10) in Abhängigkeit von einem Erwartungswert einer
Temperatur einer Komponente (44, 46) einer Abgasanlage (12) des
Verbrennungsmotors (10), wobei Streckendaten einer vor dem Kraftfahrzeug liegenden, erwartbaren Fahrstrecke Werte von Abgastemperaturen zugeordnet werden. Dabei wird zum Beispiel berücksichtigt, dass eine vor dem Fahrzeug liegende Steigungsstrecke zu einer Erhöhung der Abgastemperatur führt, was eine Regeneration eines Rußpartikelfilters begünstigt.
Offenbarung der Erfindung Von dem eingangs genannten Stand der Technik unterscheidet sich die vorliegende Erfindung in ihren Verfahrensaspekten dadurch, dass den
Streckendaten zunächst fiktive Motorbetriebsdaten zugeordnet werden, die beim Durchfahren der erwartbaren Fahrstrecke unter bestimmten Bedingungen erwartbar sind, und dass unter Verwendung dieser Motorbetriebsdaten ein erster Abgastemperaturerwartungswert berechnet und einem bestimmten Punkt oder
Streckenabschnitt der erwartbaren Fahrstrecke zugeordnet wird, dass die erwartbare Fahrstrecke in durch einen Satz von Parametern charakterisierbare Streckenabschnitte unterteilt wird, dass jedem dieser Streckenabschnitte ein vorbestimmter zweiter Abgastemperaturerwartungswert zugewiesen wird, der auf mindestens einem früher für den gleichen Satz von Parametern gemessenen Abgastemperaturwert basiert, und dass der Erwartungswert der Temperatur der Komponente der Abgasanlage auf der Basis einer Verknüpfung des ersten Abgastemperaturerwartungswert mit dem zweiten
Abgastemperaturerwartungswert gebildet wird.
In ihren Vorrichtungsaspekten unterscheidet sich die vorliegende Erfindung von diesem Stand der Technik durch die kennzeichnenden Merkmale des
unabhängigen Vorrichtungsanspruchs.
Durch diese Merkmale wird eine Vorhersage der Abgastemperatur und/oder Temperatur von Komponenten einer Abgasanlage verbessert und der
Vorhersagehorizont erweitert. Durch die Vorhersage der Temperaturen von Abgas und Abgasanlagenkomponenten auf der Basis der zukünftigen
Fahrstrecke liegen der Motorsteuerung auch für den zukünftigen Motorbetrieb Informationen über den thermischen Zustand dieser Komponenten mit einer schätzbaren Wahrscheinlichkeit vor. Diese Informationen können zur
Optimierung der Steuerung und/oder Regelung des Verbrennungsmotors in Bezug auf Erfordernisse der Abgasanlage verwendet werden. Dies führt zu einer Verringerung der Schadstoffemissionen, bei geringstmöglichem
Kraftstoffverbrauch, einer Optimierung von Diagnoseverfahren und einer Maximierung der Haltbarkeit von Komponenten der Abgasanlage.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Abgastemperaturerwartungswert mit einem ersten Gewichtungsfaktor gewichtet wird und der zweite Abgastemperaturerwartungswert mit einem zweiten Gewichtungsfaktor gewichtet wird und dass der gewichtete erste
Abgastemperaturerwartungswert mit dem gewichteten zweiten
Abgastemperaturerwartungswert zu einem dritten
Abgastemperaturerwartungswert verknüpft wird, der eine Abgastemperatur unmittelbar abgasstromabwärts eines Auslassventils des Verbrennungsmotors repräsentiert. Bevorzugt ist auch, dass der Erwartungswert der Temperatur der Komponente der Abgasanlage auf der Basis des dritten Abgastemperaturerwartungswert.es und auf der Basis thermischer Eigenschaften des Abgases und der Abgasanlage des Verbrennungsmotors berechnet wird.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Gewichtungsfaktoren auf einer Schätzung der Treffsicherheit des ersten
Abgastemperaturerwartungswert.es und/oder des zweiten
Abgastemperaturerwartungswert.es basieren.
Weiter ist bevorzugt, dass die Streckendaten wenigstens eine der folgenden Arten von Daten enthalten: Daten eines GPS-Systems des Kraftfahrzeugs, Daten eines Navigationssystems (28) des Kraftfahrzeugs.
Bevorzugt ist auch, dass die Streckendaten Daten eines
Verkehrstelematiksystems enthalten.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Streckendaten auch Fahrdaten von anderen Kraftfahrzeugen enthalten, die sich auf der erwartbaren Fahrstrecke befinden.
Bevorzugt ist auch, dass die Streckendaten zusätzlich Daten zu
fahrerspezifischen Strecken und Fahrweisen enthalten.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des Steuergeräts zeichnet sich dadurch aus, dass es zum Steuern des Ablaufs von wenigstens einer der oben genannten Ausgestaltungen des Verfahrens eingerichtet ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der
Beschreibung und den beigefügten Figuren.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren jeweils gleiche oder zumindest ihrer Funktion nach vergleichbare Elemente. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
Figur 1 das technische Umfeld der Erfindung;
Figur 2 eine Funktionsblockdarstellung der Erfindung;
Figur 3 den Gegenstand der Figur 2 mit weiteren Details; und
Figur 4 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Im Einzelnen zeigt die Figur 1 einen Verbrennungsmotor 10 mit einer
Abgasanlage 12, einem Steuergerät 14 und verschiedenen Sensoren und Stellgliedern.
Das Steuergerät 14 ist bevorzugt ein Motorsteuergerät, dass zum Beispiel die Kraftstoffzumessung, die Luftzufuhr und die Auslösung von Verbrennungen durch Selbstzündung oder Fremdzündung von Brennraumfüllungen des
Verbrennungsmotors 10 steuert. Zu diesem Zweck verarbeitet das Steuergerät 14 Eingangssignale verschiedener Detektoren zu Ausgangssignalen, mit denen Stellglieder des Verbrennungsmotors gesteuert werden. Zu den Detektoren zählt zum Beispiel ein Luftmassenmesser 16, ein Drehzahlsensor 18, ein erster Abgastemperatursensor 20, ein zweiter Abgastemperatursensor 22, ein die Zusammensetzung des Abgases oder die Konzentration eines Abgasbestandteils erfassender Abgassensor 24 und ein Fahrerwunschgeber 26, mit dem der Fahrer Drehmoment anfordert. Diese Liste erhebt einerseits keinen Anspruch auf Vollständigkeit und andererseits müssen auch nicht alle der genannten Sensoren zwingend vorhanden sein.
Darüber hinaus verarbeitet das Steuergerät 14 Streckendaten, die von einem Navigationssystem 28 des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden. In einer
Ausgestaltung verarbeitet das Steuergerät 14 auch noch Streckendaten, die durch einen Datenaustausch zwischen verschiedenen Fahrzeugen, die sich auf der gleichen Fahrtstrecke befinden, zur Verfügung stehen, oder die von einem Funknetzbetreiber/Verkehrstelematiksystem zur Verfügung gestellt werden. Der Datenaustausch zwischen den Fahrzeugen erfolgt zum Beispiel über das Internet. Wenn in dieser Anmeldung von einem Rechenmodell die Rede ist, so ist damit jeweils ein Rechenmodell gemeint, mit dem im Steuergerät 14 aus
Eingangsgrößen mit Hilfe von im Steuergerät abgelegten Gleichungen
Ausgangsgrößen wie Temperaturerwartungswerte berechnet werden. Diese Gleichungen repräsentieren jeweils das jeweilige Rechenmodell.
Aus den Eingangssignalen bildet das Steuergerät 14 Ausgangssignale, mit denen Stellglieder des Kraftfahrzeugs gesteuert werden. Im dargestellten Beispiel ist dies ein Luftmengenstellglied 30, ein Kraftstoffmengenstellglied 32, und, sofern es sich um einen mit Fremdzündung arbeitenden
Verbrennungsmotor handelt, eine Zündvorrichtung 34. Auch diese Auflistung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit, und es müssen auch nicht alle der genannten Stellglieder vorhanden sein. So ist zum Beispiel die Zündvorrichtung bei Dieselmotoren üblicherweise nicht vorhanden. Das Luftmengenstellglied 30 ist im dargestellten Beispiel eine Anordnung von Einlassventilen 36 und
Auslassventilen 38, deren Öffnung (Dauer und/oder Querschnitt) vom
Steuergerät 14 gesteuert wird. Das Kraftstoff mengenstellglied 32 ist ein
Einspritzventil. Die Zündvorrichtung 34 weist eine Zündkerze auf. Diese
Stellglieder sind bevorzugt für jeden Brennraum 40 des Verbrennungsmotors 10 individuell vorhanden. Im Übrigen ist das Steuergerät 14 dazu eingerichtet, insbesondere dazu programmiert, das erfindungsgemäße Verfahren oder eine Ausgestaltung des Verfahrens durchzuführen, indem es den jeweiligen
Verfahrensablauf steuert.
Die Abgasanlage 12 weist in dem dargestellten Beispiel einen ersten Abschnitt 42, eine erste Abgasnachbehandlungskomponente 44, einen zweiten Abschnitt 46 und eine zweite Abgasnachbehandlungskomponente 48 auf. Die
Abgasnachbehandlungskomponenten 44, 48 sind zum Beispiel ein Partikelfilter und ein Katalysator. Der Abgassensor 24, beispielsweise ein Lambdasensor oder ein NOx-Sensor, ist hier im zweiten Abschnitt 46 angeordnet, und der zweite Temperatursensor 22 ist in oder an der zweiten
Abgasnachbehandlungskomponente 48 angeordnet, ohne dass die Erfindung auf genau diese Anordnung beschränkt ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung modelliert das Steuergerät 14 die Abgastemperaturen insbesondere für wenigsten einen, bevorzugt aber für mehrere oder alle Abschnitte der
Abgasnachbehandlungskomponenten des Abgassystems. Figur 2 zeigt eine Funktionsblockdarstellung eines Verfahrens zum Bilden einer oder mehrerer Temperaturwerte T_abg von Abgasen und/oder Temperaturwerte T_komp von Komponenten einer Abgasanlage 12 eines Verbrennungsmotors 10. Ein erster Block 50 bildet Streckendaten SD, die eine vor dem Kraftfahrzeug liegende, erwartbare Fahrtstrecke charakterisieren. Diese Daten werden zum Beispiel von dem Navigationssystem 28 zur Verfügung gestellt und beinhalten zum Beispiel Werte erwartbarer Durchschnittsgeschwindigkeiten und Steigungsund Gefälle-Werte.
Ein zweiter Block 52 bildet Zusatzdaten, die einen erwartbaren Einfluss auf eine für die Abgasanlage 12 erwartbaren Temperatur, sei es die Temperatur einer Komponente 44, 48 oder des Abgases in dieser Komponente, ausüben. Bei diesen Zusatzdaten ZD handelt es sich zum Beispiel um Fahr- und
Streckendaten von anderen, zum Beispiel auf derselben Fahrstrecke
vorausfahrenden Fahrzeugen, die über eine direkte Mobilfunkverbindung oder indirekt über das Internet abrufbar sind. Ein weiteres Beispiel von Zusatzdaten sind fahrerspezifische Daten. Je nach Fahrer, der zum Beispiel über einen entsprechend programmierten Fahrzeugschlüssel erkannt wird, ergibt sich aufgrund individuellen Fahrstils ein individueller Einfluss auf die
Abgastemperatur.
Aus diesen vom ersten Block 50 zur Verfügung gestellten Streckendaten und den vom zweiten Block 52 zur Verfügung gestellten Zusatzdaten ZD werden im dritten Block 54 streckenabschnittindividuelle Erwartungswerte TE für ein oder mehrere Temperaturen von Komponenten 44, 48 und/oder Abschnitte der Abgasanlage 12 vorausberechnet. So kann zum Beispiel für einen üblicherweise mit hoher Motorleistung fahrenden Fahrer und staufreie Steigungsstrecken ausreichender Länge eine hohe Abgas- und Abgaskomponenten-Temperatur vorausgesagt werden, die zum Beispiel eine Regeneration eines Partikelfilters und/oder eine Entschwefelung eines Katalysators begünstigt. Diese Maßnahmen werden dann bevorzugt in diesem Streckenabschnitt durchgeführt. Analog dazu lassen sich Streckenabschnitte im Voraus identifizieren, die für eine Regeneration der Entschwefelung eher ungünstig sind. Diese Maßnahmen werden dann bevorzugt außerhalb dieser Streckenabschnitte durchgeführt. Das Risiko, dass eine einmal begonnene Regeneration oder Entschwefelung vorzeitig abgebrochen werden muss, weil die Abgastemperatur zum Beispiel unerwartet sinkt, werde dadurch erheblich reduziert, was in der Summe über viele
Regenerationszyklen/Entschwefelungszyklen zu verringerten
Schadstoffemissionen führt.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer
Funktionsblockdarstellung, die als solche sowohl Verfahrensaspekte als auch Vorrichtungsaspekte repräsentiert. Die Figur 3 unterscheidet sich von der Figur 2 durch die Darstellung einer inneren Struktur des dritten Blocks 54. Im Übrigen gilt die Beschreibung der Figur 2 auch für die Figur 3.
Der Block 54 weist einen Block 54.1 auf, in dem ein erster
Abgastemperaturerwartungswert TE1 aus den vom Block 50 zur Verfügung gestellten Streckendaten berechnet wird. Dieser erste
Abgastemperaturerwartungswert stellt die unmittelbar hinter den Auslassventilen 38 des Verbrennungsmotors 10 herrschende Motorauslasstemperatur dar. Für die Berechnung der Motorauslasstemperatur werden den Streckendaten zunächst fiktive Motorbetriebsdaten zugeordnet, die beim Durchfahren der erwartbaren Fahrstrecke unter bestimmten Bedingungen erwartbar sind. Diese Zuordnung erfolgt durch ein Rechenmodell des Kraftfahrzeuges, in dem zum Beispiel die zu beschleunigende Masse und Luftwiderstände, insgesamt also die Fahrwiderstände des Kraftfahrzeugs verarbeitet werden.
Aus diesen Fahrwiderstandswerten werden Werte für das vom
Verbrennungsmotor 10 zur
Überwindung der Fahrwiderstände nötige Drehmoment und geeignete
Drehzahlwerte ermittelt. Aus den so ermittelten Drehmomentwerten und
Drehzahlwerten werden Betriebsparameter des Verbrennungsmotors 10 berechnet, mit denen sich diese Drehmomentwerte und Drehzahlwerte einstellen lassen. Unter Verwendung dieser fiktiven Motorbetriebsdaten wird mit einem Abgastemperaturmodell, wie es zum Beispiel aus der DE 44 24 81 1 C2 für aktuell bemessene Motorbetriebsdaten bekannt ist, eine Motorauslasstemperatur berechnet. Diese Motorauslasstemperatur wird einem zugehörigen Punkt oder
Streckenabschnitt der erwartbaren Fahrstrecke zugeordnet. Dies erfolgt fortlaufend für repräsentative Punkte oder Streckenabschnitte der erwartbaren Fahrstrecke. Die erwartbare Fahrtstrecke wird in durch einen Satz von
Parametern charakterisierbare Streckenabschnitte unterteilt. Der Satz von Parametern umfasst zum Beispiel Steigungswerte und
Durchschnittsgeschwindigkeitswerte.
Beim Durchfahren der so charakterisierten Streckenabschnitte wird jedem dieser Streckenabschnitte im Block 54.2 ein vorbestimmter zweiter
Abgastemperaturerwartungswert TE2 zugewiesen, der auf mindestens einem bereits früher, also bei einem früheren Durchfahren einer vergleichbaren
Fahrstrecke, gemessenen Abgastemperaturwert basiert. Der vorbestimmte zweite Abgastemperaturerwartungswert TE2 basiert insbesondere auf einem früher für den gleichen Satz von Parametern gemessenen Abgastemperaturwert.
Abschließend wird der erste Abgastemperaturerwartungswert TE1 im Block 54.3 mit dem zweiten Abgastemperaturerwartungswert TE2 verknüpft, und auf der Basis dieser Verknüpfung wird, ebenfalls im Block 54.3. ein Erwartungswert TE der Temperatur der Komponente der Abgasanlage gebildet. Die Bildung erfolgt zum Beispiel nach der Gleichung TE = (1/(G1 +G2)) *(G1 *TE1 + G2*TE) mit G1 + G2 = 1. Im Block 56 werden aus diesem Erwartungswert TE mit einem
Temperaturmodell des Abgasstrangs Erwartungswerte für Temperaturen T_abg des Abgases an verschiedenen Stellen der Abgasanlage und oder
Erwartungswerte von Temperaturen T_komp von Komponenten wie den
Komponenten 44, 48 der Abgasanlage 12 berechnet.
Figur 4 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Verfahren, beziehungsweise der Ablauf des Verfahrens wird von dem
Steuergerät 14 gesteuert.
Der Block 60 entspricht einem übergeordneten Hauptprogramm HP zur
Steuerung des Verbrennungsmotors 10. Aus diesem Hauptprogramm heraus wird, für die erfindungsgemäß in Abhängigkeit von einem Erwartungswert einer Temperatur einer Komponente 44, 46 einer Abgasanlage 12 des Verbrennungsmotors 10 erfolgende Steuerung des Verbrennungsmotors 10 zunächst ein Schritt oder Programmodul 62 ausgelöst, in dem Streckendaten SD einer vor dem Kraftfahrzeug liegenden, erwartbaren Fahrstrecke ermittelt werden.
Diese Streckendaten enthalten zum Beispiel eines Daten eines GPS-Systems 27 des Kraftfahrzeugs und/oder Daten eines Navigationssystems (28) des
Kraftfahrzeugs und oder aus Daten eine Telematiksystems oder mobile Daten anderer Kraftfahrzeuge aus einem Mobilfunksystem 29 oder dem Internet, so dass insbesondere der Einfluss von Gefällstrecken und Steigungsstrecken auf die Abgastemperatur bei der Bildung des Abgastemperaturerwartungswert.es berücksichtigt werden kann. Alternativ oder ergänzend werden enthalten die Streckendaten Daten eines Verkehrstelematiksystems. Diese Daten erlauben zum Beispiel die Berücksichtigung von Staus auf die Abgastemperatur. Dies gilt analog für Ausgestaltungen, bei denen die Streckendaten alternativ oder ergänzend Fahrdaten von anderen Kraftfahrzeugen enthalten, die sich auf der erwartbaren Fahrstrecke befinden. Dies erlaubt insbesondere die
Berücksichtigung von möglichen und damit erwartbaren
Durchschnittsgeschwindigkeiten. In einer weiteren Ausgestaltung enthalten die Streckendaten zusätzlich Daten zu fahrerspezifischen Strecken und Fahrweisen, weil die Abgastemperatur zumindest bei freier Strecke auch stark von dem persönlichen Fahrstil abhängt.
Nach diesem Schritt 62 werden diesen Streckendaten im folgenden
Programmmodul 64 zunächst fiktive Motorbetriebsdaten MD zugeordnet, die beim Durchfahren der erwartbaren Fahrstrecke unter bestimmten Bedingungen erwartbar sind.
Nach diesem Schritt 66 wird unter Verwendung dieser Motorbetriebsdaten ein erster Abgastemperaturerwartungswert TE1 berechnet und einem bestimmten Punkt oder Streckenabschnitt der erwartbaren Fahrstrecke zugeordnet wird.
In einem Schritt 68 wird die erwartbare Fahrstrecke in durch einen Satz von Parametern charakterisierbare Streckenabschnitte unterteilt wird. Im Schritt 70 wird jedem dieser Streckenabschnitte ein vorbestimmter zweiter Abgastemperaturerwartungswert TE2 zugewiesen, der auf mindestens einem früher für den gleichen Satz von Parametern gemessenen Abgastemperaturwert basiert. Die Schritte 68 und 70 entsprechen zusammen dem Block 54.2.
Im Programmmodul 72 wird der Erwartungswert der Temperatur der
Komponente der Abgasanlage auf der Basis einer Verknüpfung des ersten Abgastemperaturerwartungswerts mit dem zweiten
Abgastemperaturerwartungswert gebildet. Dies entspricht dem Block 54.3.
Dazu wird in einem Teilschritt 72.1 des Progammmoduls 72 der erste
Abgastemperaturerwartungswert bevorzugt mit einem ersten Gewichtungsfaktor G1 gewichtet. Außerdem wird der zweite Abgastemperaturerwartungswert in einem zweiten Teilschritt 72.2 des Programmmoduls 72 bevorzugt mit einem zweiten Gewichtungsfaktor G2 gewichtet, und anschließend erfolgt in einem dritten Teilschritt 72.3 des Programmmoduls eine Verknüpfung des gewichteten ersten Abgastemperaturerwartungswert.es G1 mal TE1 mit dem gewichteten zweiten Abgastemperaturerwartungswert G2 mal TE2 zu einem dritten
Abgastemperaturerwartungswert TE, der eine Abgastemperatur unmittelbar abgasstromabwärts eines Auslassventils des Verbrennungsmotors repräsentiert. Dies entspricht dem Block 54.3. Die Gewichtungsfaktoren basieren bevorzugt auf einer Schätzung der Treffsicherheit des ersten
Abgastemperaturerwartungswert.es und/oder des zweiten
Abgastemperaturerwartungswert.es.
Dem zweiten Abgastemperaturerwartungswert TE2 wird zum Beispiel dann eine hohe Treffsicherheit zugewiesen, wenn die Streckendaten zu einer wiederholt unter ähnlichen Bedingungen befahrenen Fahrstrecke, beispielsweise einem täglichen Arbeitsweg, gehören. Ein Maß für die Treffsicherheit wird zum Beispiel dadurch gebildet, dass jedes Mal dann, wenn ein mit bestimmten Streckendaten charakterisierbarer Streckenabschnitt durchfahren wird, ein Zählerstand erhöht wird und dass das Maß für die Treffsicherheit als Funktion des Zählerstandes gebildet wird.
Zusätzlich wird eine beim Durchfahren eines Streckenabschnitts jeweils messbare Abgastemperatur erfasst und als Lernwert im Steuergerät 14 als diesem Streckenabschnitt zugehörig hinterlegt, und/oder es wird diese einem mobilen Datendienst abrufbar zur Verfügung gestellt.
Dem ersten Abgastemperaturerwartungswert TE1 wird zum Beispiel dann eine hohe Treffsicherheit zugewiesen, wenn die Streckendaten zu einer noch nicht befahrenen oder nur selten befahrenen Fahrstrecke gehören, für die noch kein oder nur wenige bei früheren Fahrten gemessene Abgastemperaturwerte gespeichert sind. Ein Maß für die Treffsicherheit wird zum Beispiel dadurch gebildet, dass jedes Mal dann, wenn ein mit bestimmten Streckendaten charakterisierbarer Streckenabschnitt durchfahren wird, ein Zählerstand erhöht wird und dass das Maß für die Treffsicherheit als Funktion des Zählerstandes gebildet wird.
Je nach Anwendungsfunktion sind die Anforderungen hinsichtlich des
Vorhersagehorizontes sowie der Genauigkeit der Temperaturvorhersage unterschiedlich, was gegebenenfalls eine Parallelmodellierung mehrerer Zeithorizonte erfordert.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors (10) in Abhängigkeit von einem Erwartungswert einer Temperatur einer Komponente (44, 48) einer Abgasanlage (12) des Verbrennungsmotors (10), wobei Streckendaten (SD) einer vor dem Kraftfahrzeug liegenden, erwartbaren Fahrstrecke Werte von
Abgastemperaturen zugeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass den Streckendaten (SD) zunächst fiktive Motorbetriebsdaten zugeordnet werden, die beim Durchfahren der erwartbaren Fahrstrecke unter bestimmten Bedingungen erwartbar sind, und dass unter Verwendung dieser
Motorbetriebsdaten ein erster Abgastemperaturerwartungswert (TE1 ) berechnet und einem bestimmten Punkt oder Streckenabschnitt der erwartbaren Fahrstrecke zugeordnet wird, dass die erwartbare Fahrstrecke in durch einen Satz von Parametern charakterisierbare Streckenabschnitte unterteilt wird, dass jedem dieser Streckenabschnitte ein vorbestimmter zweiter Abgastemperaturerwartungswert (TE2) zugewiesen wird, der auf mindestens einem früher für den gleichen Satz von Parametern gemessenen Abgastemperaturwert basiert, und dass der Erwartungswert (TE) der Temperatur der Komponente (44, 48) der Abgasanlage (12) auf der Basis einer Verknüpfung des ersten Abgastemperaturerwartungswerts (TE1 ) mit dem zweiten Abgastemperaturerwartungswert (TE2) gebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste
Abgastemperaturerwartungswert (TE1 ) mit einem ersten Gewichtungsfaktor (G1 ) gewichtet wird und der zweite Abgastemperaturerwartungswert (TE2) mit einem zweiten Gewichtungsfaktor (G2) gewichtet wird und dass der gewichtete erste Abgastemperaturerwartungswert mit dem gewichteten zweiten Abgastemperaturerwartungswert zu einem dritten
Abgastemperaturerwartungswert (TE) verknüpft wird, der eine
Abgastemperatur unmittelbar abgasstromabwärts eines Auslassventils (38) des Verbrennungsmotors (10) repräsentiert. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Erwartungswert der Temperatur der Komponente (44, 48) der Abgasanlage (12) auf der Basis des dritten Abgastemperaturerwartungswert.es (TE) und auf der Basis thermischer Eigenschaften des Abgases und der Abgasanlage (12) des Verbrennungsmotors (10) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtungsfaktoren (G1 , G2) auf einer Schätzung der Treffsicherheit des ersten Abgastemperaturerwartungswert.es (TE1 ) und/oder des zweiten Abgastemperaturerwartungswert.es (TE2) basieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Streckendaten (SD) wenigstens eine der folgenden Arten von Daten enthalten: Daten eines GPS-Systems (27) des
Kraftfahrzeugs, Daten eines Navigationssystems (28) des Kraftfahrzeugs.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Streckendaten (SD) Daten eines
Verkehrstelematiksystems enthalten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Streckendaten(SD) auch Fahrdaten von anderen Kraftfahrzeugen enthalten, die sich auf der erwartbaren Fahrstrecke befinden, oder ihre Daten von einer vorherigen Fahrt auf dieser Strecke einem mobilen Datendienst abrufbar zur Verfügung gestellt haben.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Streckendaten (SD) zusätzlich Daten zu
fahrerspezifischen Strecken und Fahrweisen enthalten.
Zum Steuern eines Verbrennungsmotors (10) eingerichtetes Steuergerät (14), das dazu eingerichtet, insbesondere dazu programmiert ist, einen Erwartungswert einer Temperatur einer Komponente (44, 48) einer
Abgasanlage (12) des Verbrennungsmotors (10) zu bilden, und dabei Streckendaten (SD) einer vor dem Kraftfahrzeug liegenden, erwartbaren Fahrstrecke Werte von Abgastemperaturen zuzuordnen, dadurch
gekennzeichnet, dass das Steuergerät (14) dazu eingerichtet, insbesondere dazu programmiert ist, den Streckendaten (SD) zunächst fiktive Motorbetriebsdaten zuzuordnen, die beim Durchfahren der erwartbaren Fahrstrecke unter bestimmten Bedingungen erwartbar sind, und unter Verwendung dieser Motorbetriebsdaten einen ersten
Abgastemperaturerwartungswert (TE1 ) zu berechnen und einem bestimmten Punkt oder Streckenabschnitt der erwartbaren Fahrstrecke zuzuordnen, die erwartbare Fahrstrecke in durch einen Satz von Parametern
charakterisierbare Streckenabschnitte zu unterteilen, jedem dieser
Streckenabschnitte einen vorbestimmten zweiten
Abgastemperaturerwartungswert (TE2) zuzuweisen, der auf mindestens einem früher für den gleichen Satz von Parametern gemessenen
Abgastemperaturwert basiert, und den Erwartungswert der Temperatur der Komponente (44. 46) der Abgasanlage (12) auf der Basis einer Verknüpfung des ersten Abgastemperaturerwartungswert (TE1 ) mit dem zweiten
Abgastemperaturerwartungswert (TE2) zu bilden.
10. Steuergerät (14) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es dazu eingerichtet, insbesondere dazu programmiert ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8 auszuführen.
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