WO2019121690A1 - Method for complying with legal limiting values for emissions when operating a motor vehicle with an internal combustion engine - Google Patents

Method for complying with legal limiting values for emissions when operating a motor vehicle with an internal combustion engine Download PDF

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Definitions

  • the invention is based on the object to resolve the conflict of goals in accordance with the legal requirements.
  • An inventive method relates to the operation of a motor vehicle with a drive system with at least one internal combustion engine.
  • This can be, for example, a purely internal combustion engine drive system or even a hybrid drive system with at least one combustion engine and one electric motor as the traction engine.
  • the mass of the at least one combustion engine per Ver combustion process emitted substance is calculated according to an operating state of the drive system according to the invention. The limit can be prescribed by law.
  • the composition of the emissions i.
  • the ratio of the emitted masses of the substances to one another depends, among other things, on the fuel used and on an operating state of the internal combustion engine.
  • the calculation according to the invention of the emitted mass of a substance therefore takes place as a function of the operating state of the drive system.
  • the operating state of the drive system comprises at least one loading operating state of the internal combustion engine.
  • the operating state of the drive system is characterized, inter alia, by an instantaneous power, torque, or rotational speed and / or temperature of the drive components. It can be differentiated between stationary or dynamic ferry operation.
  • the current state data are übli chholder available in an engine control and can be evaluated to implement the method according to the invention.
  • the entire drive system is in a perfect condition.
  • the calculation is estimated, preferably based on a corresponding model that has been previously implemented.
  • an advantageous variant of the method according to the invention also comprises, as a preceding step, the implementation of a model for calculating a mass of at least one substance emitted by the internal combustion engine per combustion process as a function of an operating state of the drive system.
  • the calculation of the substances emitted per combustion process is estimated.
  • the accuracy of the calculation can be increased if, in addition to the operating state of the drive
  • environmental parameters and / or information about the resources used are taken into account.
  • Environmental parameters may be, for example, information about a prevailing atmospheric pressure, temperature or humidity.
  • the Be used operating means such as the quality of the fuel used to be considered.
  • the nitrogen oxide output can be included in a measured value determined by a NOx sensor.
  • the consideration of the measured values can either be incorporated directly into the calculation of the mass of material emitted, or such measured values can be used for model matching to correct the implemented model.
  • raw emissions can be expected be.
  • a catalyst efficiency is taken into account in the calculation.
  • the values for raw emissions estimated using the calculation can be linked to a catalyst efficiency. This can be taken into account, for example aging effects of the catalyst.
  • a dependency on the aging process of the catalyst can also be integrated directly in the calculation model so that the model directly calculates post-cat emissions.
  • Legal limits for limiting emissions of a particular substance are generally not applied to instantaneous values, but to averaged values.
  • the calculated masses of at least one substance emitted by the internal combustion engine per combustion process are therefore summed over all relevant combustion processes in a predefined interval, in accordance with an advantageous development of the method according to the invention.
  • the resulting sum is related set to a reference characterizing the interval. This results in a specific value (MAX-IST) for the masses emitted.
  • the interval is characterized by a length of a distance traveled, for example the last traveled x km, where x may be 10, 50 or 100, for example.
  • the interval may also consist, for example, of a total distance or a partial length of the current journey.
  • the calculated emissions of all combustion processes within this traveled route are then preferably summed up.
  • the reference characterizing the interval is then in each case the length of the route traveled in the interval. Then it is then divided by the length of the distance traveled to obtain a MAX-IST value.
  • the calculated MAX ACTUAL value thus corresponds to an average emission value per distance traveled in the relevant interval.
  • the interval could also be temporally characterized, e.g. by a journey time or any other characteristic technical quantity that reflects the use of the drive. Further examples of this are a power or CO 2 reference, such as according to the current "Emroad" method.
  • combustion events are summed up in the relevant interval.
  • all combustion events within the interval are relevant. Only in exceptional cases should individual combustion processes be disregarded in accordance with statutory regulations. It may also be prescribed by law for the determination of average emissions a special algorithm.
  • the specific value (MAX-IST) for a mass of a substance emitted during operation of the vehicle is then calculated in accordance with an algorithm (for example prescribed by the legislator).
  • masses of the combustion engine emitted by combustion engine per combustion material are also based on.
  • an average movement cycle (moving average) value can be specified for the evaluation of the emissions during operation, the so-called RDE (Real Driving Emission).
  • the thus calculated MAX-ACTUAL VALUE is then preferably a maximum value, which was delivered in the worst case to the environment.
  • the MAX ACTUAL value thus corresponds to a maximum output of the considered substance per kilometer, or per reference size.
  • an initialization of the MAX ACTUAL value is preferably carried out on the basis of the preceding drive cycle or a previously defined defined route. This can be determined by further parameters which are relevant for emission technology, such as e.g. the shutdown duration or operating parameters of the system will experience an extension of the definition.
  • the thus calculated maximum pollutant emissions per reference variable (MAX actual value) is then compared according to a preferred development with the predetermined limit value. If the calculated MAX-IST value for the emissions of the substance is greater than or equal to the predetermined limit and / or greater than a predetermined threshold below the predetermined limit, measures are preferably taken to reduce the emission of the substance.
  • a predetermined threshold value below the (eg legal) limit value can be predetermined in order to preferably mark a critical range below the limit value. If this predetermined threshold has been exceeded below the limit, the MAX ACT value is already close to the limit and measures will be taken to reduce the
  • Suitable measures for limiting emissions may be, for example, a limitation of the operating range, displacement of a current operating point or a shift of drive power to other less polluting drive subsystems.
  • hybrid vehicles can be used for example reinforced the electric motor.
  • Other measures include the temporary shutdown of subsystems, such as the air conditioning or ventilation, etc.
  • the measures can be strengthened to the extent in which increases the currently driven route.
  • the measures are preferably intensified to the extent that the limit value or the threshold value is exceeded. In this way you can react to how critical the limit violation is or how close the MAX-ACTUAL value is to the limit value violation.
  • a tendency of the MAX actual value is recorded and determined, and the measures for reducing the emissions are increased or reduced as a function of this tendency.
  • the measures can be stepped up. If the
  • MAX-IST value is already decreasing or if it is probable that the limit value or the threshold value is undershot, the measures can be reduced. This can avoid unnecessary performance losses or restrictions of comfort if this is not required for compliance with the legal limit.
  • Further efficiency improvement in the initiation of action can be achieved by additionally considering predicted information on future journeys.
  • route information about preceding journeys may be present, for example by entering a destination in a navigation device.
  • information about journeys ahead can also be obtained through machine learning.
  • Tracking systems or navigation devices may also be used to predict future trips to a limited extent without destination entry. For example, when driving uphill on a mountain pass is likely to take place a subsequent downhill. Further information about the routes ahead can be obtained, for example, via a communication between vehicle and infrastructure, vehicle to other vehicles or vehicle to a backend. In addition to information about the upcoming routes and legs, weather information and weather forecasts, for example, may also be taken into account when adjusting the measures to reduce emissions.
  • the method according to the invention is preferably carried out in an in-vehicle control device.
  • the control device may be a central control device of the vehicle, in which, for example, a motor control is integrated in.
  • the control device can also initiate measures to reduce emissions. There is no intervention by a driver. On the other hand, additional measures can be initiated by the driver if the driver is aware that a limit is exceeded, and in addition, the acceptance of the automatically initiated measures can be increased. Therefore, preferably the specific MAX ACTUAL value, which designates the maximum substance emission per kilometer and / or the initiation of measures or proposed measures for reducing the emissions to the driver of the vehicle are shared. This can be done acoustically or haptically or visually via suitable interfaces. A message about external devices such as smartphones, tablets and external displays or speakers is conceivable.
  • a control device with a processor unit which is adapted to carry out the method according to the invention, as well as a motor vehicle with a corresponding Steuervor direction are independent aspects of the invention.
  • Figure 1 A motor vehicle with an internal combustion engine and a control device for carrying out the method according to the invention.
  • Figure 2 is a flowchart of a preferred Ausry tion variant of the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle 100 with a drive system 200 with an internal combustion engine 201 and with a Steuervor device 300, which is adapted to carry out the method according to the invention.
  • step 10 a model for calculating the mass of a substance emitted per combustion process is implemented.
  • step 20 the calculation is based on the implemented model taking into account environmental parameters, such as Temperature and humidity and considering a fuel quality. The calculation is done according to the implemented model as post-cat emission.
  • step 30 the calculated emissions per combustion process are summed over all combustion events of the last x km traveled, xz.B. 100 km can be.
  • step 40 the distance x km is divided to obtain a specific MAX-IST value.
  • step 50 A comparison of the calculated MAX-IST value is performed in step 50.
  • step 60 a case distinction is made: If the calculated MAX-IST value is below a threshold value S below the legal limit value G, the method is ended, or it is continued and updated again in step 20.
  • step 60 If, however, it is determined in step 60 that the calculated MAX-IST value is above the threshold value S, then measures for reducing emissions are initiated in step 70. At closing, the method is continued with step 20.

Abstract

A method for complying with a legal limiting value for at least one material which is emitted during the operation of a motor vehicle with a drive system with an internal combustion engine, wherein a mass of at least one material which is emitted by the internal combustion engine per combustion process is calculated as a function of an operating state of the drive system.

Description

Beschreibung description
Verfahren zur Einhaltung gesetzlicher Grenzwerte für Emissionen beim Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit Verbrennungsmotor Method for compliance with legal limits for emissions during operation of a motor vehicle with an internal combustion engine
Der Betrieb von Kraftfahrzeugen mit Verbrennungskraftmaschine unterliegt einer strengen Gesetzgebung hinsichtlich der durch die Verbrennung verursachten Emissionen. Der Gesetzgeber fordert unter anderem die Einhaltung gesetzlich vorgegebener Emissi onsgrenzwerte im Realbetrieb und eine Reduzierung des CO2 Ausstoßes, bzw. des Kraftstoffverbrauchs. The operation of motor vehicles with internal combustion engines is subject to strict legislation regarding the emissions caused by combustion. Among other things, the legislator requires compliance with legally prescribed emission limits in real operation and a reduction in CO2 emissions and fuel consumption.
Dazu kommen systemspezifische Ziele (Optimierungskriterien) , die die Anwendung eines Systems bestimmen (Komponentenschutz, Komponentenverschleiß, Dauerhaltbarkeit, Komfort und Fahr performance . In addition, there are system-specific goals (optimization criteria) that determine the application of a system (component protection, component wear, durability, comfort and driving performance.
Diese Ziele stehen beim Betrieb der Verbrennungsmaschine teilweise miteinander in Konflikt. Beispielsweise erhöht sich bei einem Dieselfahrzeug bei einer Kalibrierung, welche auf ein C02-Minimum ausgelegt ist, in der Regel der NOx-Rohemissions Ausstoß. Dieser Zielkonflikt lässt sich durch innovative Ab gasnachbehandlung nur bedingt auflösen. These goals are partially in conflict with the operation of the internal combustion engine. For example, in a diesel vehicle with a calibration which is designed for a C0 2 minimum, as a rule the NOx raw emission output increases. This conflict of objectives can only be resolved to a limited extent by innovative exhaust aftertreatment.
Darüber hinaus gibt es im realen Fährbetrieb Fahrzustände oder Randbedingungen, bei denen eine Bewertung in Bezug auf die vorgegebenen Grenzwerte nicht möglich oder nicht sinnvoll ist, und die deswegen von der Gesetzgebung ausgenommen sind, oder bei denen eine Bewertung nicht vorgeschrieben ist. In addition, in real ferry operations there are driving conditions or constraints where assessment of the given limit values is not possible or useful, and therefore exempted from the legislation, or where a rating is not required.
Die durch den Gesetzgeber vorgegebenen und einzuhaltenden Emissionsgrenzwerte sind bislang in Masse pro gefahrene Distanz (Kilometer) vorgegeben, die auch beim realen Fährbetrieb im Feld eingehalten werden müssen. Um alle in der Realität auftretenden Randbedingungen wie Steigungen, Umgebungstemperaturen, Vari ation der Fahrzeugzuladung zu berücksichtigen, zeichnet sich in der (zukünftigen) Gesetzgebung ein Emissionsbezug zur abge gebenen Leistung und Geschwindigkeit ab. Dabei kommen mathe- matische Filter zum Einsatz, die es möglich machen, die vom Gesetzgeber definierte Repräsentanz des gefahrenen Profils und der dabei emittierten Emissionen zu bewerten. The emission limit values prescribed and to be observed by the legislator are previously given in mass per distance traveled (kilometers), which must also be observed during real ferry operations in the field. In order to take account of all boundary conditions that occur in reality, such as inclines, ambient temperatures, vehicle load variations, an (emission) reference to the given power and speed is emerging in (future) legislation. Mathematic It uses filters that make it possible to assess the representation of the profile driven and the emissions emitted by the legislator.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den Zielkonflikt gemäß den gesetzlichen Vorgaben aufzulösen. The invention is based on the object to resolve the conflict of goals in accordance with the legal requirements.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Steuervorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Wei terbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. The object is achieved by a method and a control device according to the independent claims. Advantageous developments are given in the dependent claims.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren betrifft den Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit einem Antriebssystem mit mindestens einem Verbrennungsmotor. Dies kann beispielsweise ein rein ver brennungsmotorisches Antriebssystem sein oder auch ein Hyb ridantriebssystem mit je mindestens einem Verbrennungs- und Elektromotor als Traktionsmaschine. Zur Einhaltung mindestens eines vorgegebenen Grenzwertes für mindestens einen, beim Betrieb des Kraftfahrzeuges mit einem Antriebssystem mit einem Verbrennungsmotor emittierten Stoff, wird erfindungsgemäß die Masse des mindestens einen vom Verbrennungsmotor pro Ver brennungsvorgang emittierten Stoffes in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Antriebssystems berechnet. Der Grenzwert kann gesetzlich vorgegeben sein. An inventive method relates to the operation of a motor vehicle with a drive system with at least one internal combustion engine. This can be, for example, a purely internal combustion engine drive system or even a hybrid drive system with at least one combustion engine and one electric motor as the traction engine. In order to comply with at least one predetermined limit value for at least one emitted during operation of the motor vehicle with a drive system with an internal combustion engine, the mass of the at least one combustion engine per Ver combustion process emitted substance is calculated according to an operating state of the drive system according to the invention. The limit can be prescribed by law.
Beim Betrieb eines Verbrennungsmotors zum Antrieb eines When operating an internal combustion engine to drive a
Kraftfahrzeuges entstehen verschiedene Produkte, welche hauptsächlich über den Abgasstrang des Fahrzeugs emittiert werden. Diese emittierten Stoffe haben teilweise negative Auswirkungen auf die Umwelt, das Klima, oder die Gesundheit von Menschen und Tieren. Demnach werden einige dieser Stoffe als Schadstoffe bezeichnet. Für solche, als schädlich angesehene Stoffe sind vom Gesetzgeber teilweise Grenzwerte festgelegt worden, welche die Emissionen beim Betrieb eines Fahrzeuges nicht überschreiten dürfen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für solche, als Schadstoffe bezeichnete Stoffe vorgesehen, für welche vom Gesetzgeber Grenzwerte vorgesehen sind. Die Erfindung ist jedoch ausdrücklich nicht eingeschränkt auf Schadstoffe, sondern kann auf sämtliche vom Verbren nungsmotor emittierten Stoffe angewendet werden, auch wenn eine schädliche Wirkung zum Zeitpunkt der Anmeldung nicht bekannt ist . Motor vehicle arise various products, which are emitted mainly via the exhaust system of the vehicle. These emitted substances sometimes have negative effects on the environment, the climate, or the health of humans and animals. Accordingly, some of these substances are referred to as pollutants. For substances regarded as harmful, legislators have set limits in some cases which must not exceed the emissions during operation of a vehicle. The process according to the invention is provided in particular for substances designated as pollutants, for which limit values are provided by the legislature. However, the invention is expressly not restricted to pollutants but can be applied to all substances emitted by the combustion engine, even if a harmful effect at the time of notification is not known.
Für die verschiedenen beim Betrieb des Verbrennungsmotors emittierten Stoffe können unterschiedliche Grenzwerte fest gelegt sein. Die Zusammensetzung der Emissionen, d.h. das Verhältnis der emittierten Massen der Stoffe zueinander ist unter anderem vom verwendeten Kraftstoff und von einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors abhängig. Die erfindungsgemäße Be rechnung der emittierten Masse eines Stoffes erfolgt daher in Abhängigkeit des Betriebszustandes des Antriebssystems. Wobei der Betriebszustand des Antriebssystems mindestens einen Be triebszustand des Verbrennungsmotors umfasst. For the different substances emitted during operation of the internal combustion engine, different limit values can be defined. The composition of the emissions, i. The ratio of the emitted masses of the substances to one another depends, among other things, on the fuel used and on an operating state of the internal combustion engine. The calculation according to the invention of the emitted mass of a substance therefore takes place as a function of the operating state of the drive system. Wherein the operating state of the drive system comprises at least one loading operating state of the internal combustion engine.
Der Betriebszustand des Antriebssystems ist beispielsweise unter anderem durch eine momentane Leistung, Drehmoment, bzw. Drehzahl und/oder Temperatur der Antriebskomponenten gekennzeichnet. Es kann zwischen stationärem oder dynamischem Fährbetrieb un terschieden werden. Die momentanen Zustandsdaten sind übli cherweise in einer Motorsteuerung verfügbar und können zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgewertet werden. The operating state of the drive system is characterized, inter alia, by an instantaneous power, torque, or rotational speed and / or temperature of the drive components. It can be differentiated between stationary or dynamic ferry operation. The current state data are übli cherweise available in an engine control and can be evaluated to implement the method according to the invention.
Vorzugsweise wird für die Berechnung der emittierten Stoffmassen angenommen, dass sich das gesamte Antriebssystem in einem einwandfreien Zustand befindet. Die Berechnung erfolgt schätzungsweise, vorzugsweise anhand eines entsprechenden Modells, welches zuvor implementiert wurde. Preferably, it is assumed for the calculation of the emitted masses that the entire drive system is in a perfect condition. The calculation is estimated, preferably based on a corresponding model that has been previously implemented.
Daher umfasst eine vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens auch als vorhergehenden Schritt, das Implementieren eines Modells zur Berechnung einer Masse mindestens eines vom Verbrennungsmotor pro Verbrennungsvorgang emittierten Stoffes in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Antriebssystems. Therefore, an advantageous variant of the method according to the invention also comprises, as a preceding step, the implementation of a model for calculating a mass of at least one substance emitted by the internal combustion engine per combustion process as a function of an operating state of the drive system.
Die Berechnung der pro Verbrennungsvorgang emittierten Stoffe erfolgt schätzungsweise. Die Genauigkeit der Berechnung kann erhöht werden, wenn neben dem Betriebszustand des Antriebs- Systems zusätzlich auch Umgebungsparameter und/oder Informa tionen über verwendete Betriebsmittel berücksichtigt werden. Umgebungsparameter können beispielsweise Informationen über einen herrschenden Luftdruck, Temperatur oder Luftfeuchtigkeit sein. Zusätzlich oder alternativ können die verwendeten Be triebsmittel, wie beispielsweise die Qualität des verwendeten Kraftstoffes berücksichtigt werden. The calculation of the substances emitted per combustion process is estimated. The accuracy of the calculation can be increased if, in addition to the operating state of the drive In addition, environmental parameters and / or information about the resources used are taken into account. Environmental parameters may be, for example, information about a prevailing atmospheric pressure, temperature or humidity. Additionally or alternatively, the Be used operating means, such as the quality of the fuel used to be considered.
Zu weiteren Erhöhung der Genauigkeit der Berechnung können zusätzlich Sensordaten berücksichtigt werden, welche einen Rückschluss auf das tatsächliche Emissionsverhalten liefern. So kann beispielsweise der Stickoxidausstoß über einen von einem NOx-Sensor ermittelten Messwert miteinberechnet werden. Die Berücksichtigung der gemessenen Werte kann entweder direkt in die Berechnung der emittierten Stoffmasse einfließen, oder solche gemessenen Werte können zum Modellabgleich zur Korrektur des implementierten Modells herangezogen werden. To further increase the accuracy of the calculation, additional sensor data can be taken into account, which provide a conclusion on the actual emission behavior. Thus, for example, the nitrogen oxide output can be included in a measured value determined by a NOx sensor. The consideration of the measured values can either be incorporated directly into the calculation of the mass of material emitted, or such measured values can be used for model matching to correct the implemented model.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Rohemissionen be rechnet werden. Vorzugsweise wird aber bei der Berechnung ein Katalysatorwirkungsgrad berücksichtigt . Dafür können die mit der Berechnung abgeschätzten Werte für Rohemissionen mit einem Katalysatorwirkungsgrad verknüpft werden. Damit können bei spielsweise Alterungseffekte des Katalysators berücksichtigt werden. Eine Abhängigkeit vom Alterungsvorgang des Katalysators kann auch direkt im Berechnungsmodell integriert sein, so dass durch das Modell unmittelbar Nach-Kat-Emissionen berechnet werden . With the method according to the invention raw emissions can be expected be. Preferably, however, a catalyst efficiency is taken into account in the calculation. For this purpose, the values for raw emissions estimated using the calculation can be linked to a catalyst efficiency. This can be taken into account, for example aging effects of the catalyst. A dependency on the aging process of the catalyst can also be integrated directly in the calculation model so that the model directly calculates post-cat emissions.
Gesetzliche Grenzwerte für die Begrenzung von Emissionen eines bestimmten Stoffes gelten in der Regel nicht für Momen-tanwerte, sondern für gemittelte Werte. Für eine Bewertung der Emissionen in Bezug auf gesetzlich vorgegebene Grenzwerte werden daher - gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens - die berechneten Massen mindestens eines vom Verbrennungsmotor pro Verbrennungsvorgang emittierten Stoffes über alle relevanten Verbrennungsvorgänge in einem vorgegebenen Intervall summiert. Die sich daraus ergebene Summe wird in Bezug gesetzt zu einer das Intervall charakterisierenden Bezugsgröße. Daraus ergibt sich ein spezifischer Wert (MAX-IST) für die emittierten Stoffmassen. Legal limits for limiting emissions of a particular substance are generally not applied to instantaneous values, but to averaged values. For an evaluation of the emissions in relation to legally prescribed limit values, the calculated masses of at least one substance emitted by the internal combustion engine per combustion process are therefore summed over all relevant combustion processes in a predefined interval, in accordance with an advantageous development of the method according to the invention. The resulting sum is related set to a reference characterizing the interval. This results in a specific value (MAX-IST) for the masses emitted.
Beispielsweise ist das Intervall durch eine Länge einer ge fahrenen Strecke charakterisiert, beispielsweise die letzten gefahrenen x km, wobei x zum Beispiel 10, 50 oder 100 betragen kann. Das Intervall kann auch beispielsweise aus einer Ge samtstrecke oder einer Teilstrecke der aktuellen Fahrt bestehen. Es werden dann vorzugsweise die berechneten Emissionen aller Verbrennungsvorgänge innerhalb dieser gefahrenen Strecke aufsummiert. Die das Intervall charakterisierende Bezugsgröße ist dann jeweils die Länge der in dem Intervall gefahrenen Strecke. Anschließend wird dann durch die Länge der gefahrenen Strecke dividiert, um einen MAX-IST Wert zu erhalten. Der berechnete MAX-IST-Wert entspricht somit einem durchschnitt lichen Emissionswert pro gefahrener Strecke in dem maßgeblichen Intervall . For example, the interval is characterized by a length of a distance traveled, for example the last traveled x km, where x may be 10, 50 or 100, for example. The interval may also consist, for example, of a total distance or a partial length of the current journey. The calculated emissions of all combustion processes within this traveled route are then preferably summed up. The reference characterizing the interval is then in each case the length of the route traveled in the interval. Then it is then divided by the length of the distance traveled to obtain a MAX-IST value. The calculated MAX ACTUAL value thus corresponds to an average emission value per distance traveled in the relevant interval.
Das Intervall könnte aber beispielsweise auch zeitlich cha rakterisiert sein, z.B. durch eine Fahrtdauer oder eine andere charakteristische, technische Größe, die die Nutzung des An triebs wiederspiegelt. Weitere Beispiele hierfür sind ein Leistungs- oder C02-Bezug, wie beispielsweise gemäß dem ak tuellen „Emroad"-Verfahren . However, the interval could also be temporally characterized, e.g. by a journey time or any other characteristic technical quantity that reflects the use of the drive. Further examples of this are a power or CO 2 reference, such as according to the current "Emroad" method.
Vorzugsweise wird über alle Verbrennungsvorgänge in dem maß geblichen Intervall summiert. Es könnte jedoch sein, dass bestimmte Situationen auftreten, z. B. bei einem Werkstatt besuch, bei dem irreguläre Emissionen auftreten, welche für die Bewertung nicht zu berücksichtigen sind. Daher ist vorgesehen, in dem betreffenden Intervall nur über die relevanten Ver brennungsvorgänge zu summieren. Vorzugsweise sind jedoch alle Verbrennungsvorgänge innerhalb des Intervalls relevant. Le diglich in Ausnahmefällen sollen einzelne Verbrennungsvorgänge entsprechend den gesetzlichen Regelungen unberücksichtigt sein können . Es kann auch für die Ermittlung der durchschnittlichen Emissionen ein spezieller Algorithmus durch den Gesetzgeber vorgeschrieben sein. Gemäß einer alternativen Weiterbildung des erfindungs gemäßen Verfahrens wird dann der spezifische Wert (MAX-IST) für eine im Betrieb des Fahrzeugs emittierte Masse eines Stoffes gemäß einem (beispielsweise durch den Gesetzgeber) vorgegebenen Algorithmus berechnet. Hierfür werden ebenfalls die anhand eines erfindungsgemäßen Verfahrens berechneten Massen des vom Ver brennungsmotor pro Verbrennungsvorgang emittierten Stoffes zu Grunde gelegt. Beispielsweise kann für die Bewertung der Emissionen im Betrieb, die sog. RDE-Bewertung (RDE - real driving emission) ein durchschnittlicher Bewegungszyklus (moving average) Wert vorgegeben sein. Preferably, all combustion events are summed up in the relevant interval. However, it could be that certain situations occur, such. For example, visit a workshop where irregular emissions occur, which are not considered for the evaluation. Therefore, it is envisaged to add only the relevant combustion processes in the relevant interval. Preferably, however, all combustion events within the interval are relevant. Only in exceptional cases should individual combustion processes be disregarded in accordance with statutory regulations. It may also be prescribed by law for the determination of average emissions a special algorithm. According to an alternative development of the method according to the invention, the specific value (MAX-IST) for a mass of a substance emitted during operation of the vehicle is then calculated in accordance with an algorithm (for example prescribed by the legislator). For this purpose, the calculated using a method according to the invention masses of the combustion engine emitted by combustion engine per combustion material are also based on. For example, an average movement cycle (moving average) value can be specified for the evaluation of the emissions during operation, the so-called RDE (Real Driving Emission).
Der somit berechnete MAX-IST-WERT ist dann vorzugsweise ein Maximalwert, der im ungünstigsten Fall an die Umwelt abgegeben wurde. Der MAX-IST-WERT entspricht somit einem maximalen Ausstoß des berücksichtigten Stoffes pro Kilometer, bzw. pro Bezugs größe . The thus calculated MAX-ACTUAL VALUE is then preferably a maximum value, which was delivered in the worst case to the environment. The MAX ACTUAL value thus corresponds to a maximum output of the considered substance per kilometer, or per reference size.
Vorzugsweise wird bei der Berechnung des MAX-IST-Wertes gemäß einem der beiden beschriebenen Varianten eine Initialisierung des MAX-IST-Wertes anhand des vorausgegangenen Fahrzyklus oder einer vorausgegangenen definierten Strecke vorgenommenen. Diese kann über weitere Parameter, die emissionstechnisch relevant sind, wie z.B. der Abstelldauer oder Betriebsparameter des Systems eine Erweiterung der Definition erfahren. In the calculation of the MAX ACTUAL value according to one of the two variants described, an initialization of the MAX ACTUAL value is preferably carried out on the basis of the preceding drive cycle or a previously defined defined route. This can be determined by further parameters which are relevant for emission technology, such as e.g. the shutdown duration or operating parameters of the system will experience an extension of the definition.
Der somit berechnete maximale Schadstoffausstoß pro Bezugsgröße (MAX-IST-Wert ) wird dann gemäß einer bevorzugten Weiterbildung mit dem vorgegebenen Grenzwert verglichen. Falls der berechnete MAX-IST-Wert für die Emissionen des Stoffes größer oder gleich dem vorgegebenen Grenzwert und/oder größer einem vorgegebenen Schwellwert unterhalb des vorgegebenen Grenzwertes ist, werden vorzugsweise Maßnahmen eingeleitet, um die Emission des Stoffes zu verringern. Ein vorgegebener Schwellwert unterhalb des (z.B. gesetzlichen) Grenzwertes kann vorgegeben sein, um vorzugsweise einen kri tischen Bereich unterhalb des Grenzwertes zu kennzeichnen. Wenn dieser vorgegebene Schwellwert unterhalb des Grenzwertes überschritten wurde, ist der MAX-IST-Wert bereits nahe an dem Grenzwert, und es werden Maßnahmen zur Verringerung der The thus calculated maximum pollutant emissions per reference variable (MAX actual value) is then compared according to a preferred development with the predetermined limit value. If the calculated MAX-IST value for the emissions of the substance is greater than or equal to the predetermined limit and / or greater than a predetermined threshold below the predetermined limit, measures are preferably taken to reduce the emission of the substance. A predetermined threshold value below the (eg legal) limit value can be predetermined in order to preferably mark a critical range below the limit value. If this predetermined threshold has been exceeded below the limit, the MAX ACT value is already close to the limit and measures will be taken to reduce the
Emissionen vorteilhaft, um eine Überschreitung des Grenzwertes von vorneherein zu vermeiden. Emissions advantageous to avoid exceeding the limit from the outset.
Geeignete Maßnahmen zur Einschränkung der Emissionen können beispielsweise eine Einschränkung des Betriebsbereichs, Ver schiebung eines aktuellen Betriebspunktes oder eine Verschiebung von Antriebsleistung auf andere, weniger schadstoffrelevante Antriebssubsysteme sein. Bei Hybridfahrzeugen kann bei spielsweise verstärkt der Elektromotor zum Einsatz kommen. Andere Maßnahmen sind das temporäre Abschalten von Subsystemen, zum Beispiel der Klimaanlage oder Lüftung, etc. Vorteilhaft können die Maßnahmen in dem Maße verstärkt werden, in welchem die aktuell gefahrene Strecke zunimmt. Suitable measures for limiting emissions may be, for example, a limitation of the operating range, displacement of a current operating point or a shift of drive power to other less polluting drive subsystems. In hybrid vehicles can be used for example reinforced the electric motor. Other measures include the temporary shutdown of subsystems, such as the air conditioning or ventilation, etc. Advantageously, the measures can be strengthened to the extent in which increases the currently driven route.
Sofern der Grenzwert und/oder der Schwellwert bereits über schritten werden, werden vorzugsweise die Maßnahmen in dem Maße verstärkt, indem der Grenzwert oder der Schwellwert über schritten wird. Auf diese Weise kann darauf reagiert werden, wie kritisch die Grenzüberschreitung bzw. wie nahe der MAX-IST-Wert an der Grenzwertüberschreitung ist. If the limit value and / or the threshold value have already been exceeded, the measures are preferably intensified to the extent that the limit value or the threshold value is exceeded. In this way you can react to how critical the limit violation is or how close the MAX-ACTUAL value is to the limit value violation.
Um vorausschauend eine Überschreitung des Grenzwertes zu vermeiden, wird gemäß einer bevorzugten Weiterbildung eine Tendenz des MAX-IST-Wertes erfasst und ermittelt und die Maßnahmen zur Verringerung der Emissionen werden in Abhängigkeit dieser Tendenz verstärkt oder verringert. Falls also der MAX-IST-Wert zunimmt und nahe an einer Grenzwertüberschreitung ist, können die Maßnahmen verstärkt werden. Falls der In order to anticipate exceeding the limit value, according to a preferred development, a tendency of the MAX actual value is recorded and determined, and the measures for reducing the emissions are increased or reduced as a function of this tendency. Thus, if the MAX ACTUAL value increases and is close to a limit violation, the measures can be stepped up. If the
MAX-IST-Wert bereits abnimmt oder eine Unterschreitung des Grenzwertes bzw. des Schwellwertes wahrscheinlich ist, können die Maßnahmen verringert werden. Damit können unnötige Leis tungseinbußen oder Einschränkungen des Komforts vermieden werden, wenn dies für die Einhaltung des gesetzlichen Grenzwerts nicht erforderlich ist. MAX-IST value is already decreasing or if it is probable that the limit value or the threshold value is undershot, the measures can be reduced. This can avoid unnecessary performance losses or restrictions of comfort if this is not required for compliance with the legal limit.
Eine weitere Effizienzverbesserung bei der Einleitung der Maßnahmen kann erzielt werden, wenn zusätzlich prädizierte Informationen über zukünftige Fahrten berücksichtigt werden. Beispielsweise können Routeninformationen über vorausliegende Fahrten vorliegen, beispielsweise durch Eingabe eines Fahrziels in einem Navigationsgerät. Bei wiederholt befahrenen Strecken können Informationen über vorausliegende Fahrten auch durch maschinelles Lernen gewonnen werden. Further efficiency improvement in the initiation of action can be achieved by additionally considering predicted information on future journeys. By way of example, route information about preceding journeys may be present, for example by entering a destination in a navigation device. For repeated journeys, information about journeys ahead can also be obtained through machine learning.
Ortungssysteme oder Navigationsgeräte können unter Umständen auch ohne Zieleingabe in eingeschränktem Umfang zur Vorhersage von zukünftigen Fahrten verwendet werden. Beispielsweise bei einer Bergauffahrt an einer Passstraße wird mit hoher Wahr scheinlichkeit eine anschließende Bergabfahrt stattfinden. Weitere Informationen über die vorausliegenden Strecken können beispielsweise über eine Kommunikation zwischen Fahrzeug und Infrastruktur, Fahrzeug zu anderen Fahrzeugen oder Fahrzeug zu einem Backend erhalten werden. Zusätzlich zu den Informationen über die bevorstehenden Routen und Teilstrecken können auch beispielsweise Wetterinformationen und Wettervorhersagen für die Anpassung der Maßnahmen zur Verringerung der Emissionen berücksichtigt werden. Tracking systems or navigation devices may also be used to predict future trips to a limited extent without destination entry. For example, when driving uphill on a mountain pass is likely to take place a subsequent downhill. Further information about the routes ahead can be obtained, for example, via a communication between vehicle and infrastructure, vehicle to other vehicles or vehicle to a backend. In addition to information about the upcoming routes and legs, weather information and weather forecasts, for example, may also be taken into account when adjusting the measures to reduce emissions.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise in einer fahrzeuginternen Steuervorrichtung durchgeführt. Die Steuer vorrichtung kann eine zentrale Steuervorrichtung des Fahrzeuges sein, in welcher beispielsweise auch eine Motorsteuerung in tegriert ist. Durch die Steuervorrichtung können auch Maßnahmen zur Verringerung der Emissionen eingeleitet werden. Dafür ist kein Eingreifen eines Fahrers vorgesehen. Andererseits können durch den Fahrer zusätzliche Maßnahmen eingeleitet werden, wenn dem Fahrer bewusst ist, dass eine Grenzwertüberschreitung droht, und zusätzlich kann die Akzeptanz der automatisch eingeleiteten Maßnahmen erhöht werden. Daher werden vorzugsweise der spezifische MAX-IST-Wert , welcher die maximale Stoffemission pro Kilometer bezeichnet und/oder die Einleitung von Maßnahmen oder vorgeschlagene Maßnahmen zur Verringerung der Emissionen an den Fahrer des Fahrzeugs mit geteilt. Dies kann über geeignete Schnittstellen beispielsweise akustisch oder haptisch oder visuell geschehen. Auch eine Mitteilung über externe Geräte zum Beispiel Smartphones, Tablets sowie externe Displays oder Lautsprecher ist denkbar. The method according to the invention is preferably carried out in an in-vehicle control device. The control device may be a central control device of the vehicle, in which, for example, a motor control is integrated in. The control device can also initiate measures to reduce emissions. There is no intervention by a driver. On the other hand, additional measures can be initiated by the driver if the driver is aware that a limit is exceeded, and in addition, the acceptance of the automatically initiated measures can be increased. Therefore, preferably the specific MAX ACTUAL value, which designates the maximum substance emission per kilometer and / or the initiation of measures or proposed measures for reducing the emissions to the driver of the vehicle are shared. This can be done acoustically or haptically or visually via suitable interfaces. A message about external devices such as smartphones, tablets and external displays or speakers is conceivable.
Eine Steuervorrichtung mit einer Prozessoreinheit, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist, sowie ein Kraftfahrzeug mit einer entsprechenden Steuervor richtung sind unabhängige Aspekte der Erfindung. A control device with a processor unit, which is adapted to carry out the method according to the invention, as well as a motor vehicle with a corresponding Steuervor direction are independent aspects of the invention.
Im Folgenden soll die Erfindung exemplarisch anhand der Figuren weiter erläutert werden. Es zeigen schematisch: In the following, the invention will be explained by way of example with reference to the figures. They show schematically:
Figur 1 : Ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer Steuervorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und Figure 1: A motor vehicle with an internal combustion engine and a control device for carrying out the method according to the invention; and
Figur 2: ein Ablaufdiagramm zu einer bevorzugten Ausfüh rungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens. Figure 2 is a flowchart of a preferred Ausfüh tion variant of the method according to the invention.
Figur 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 100 mit einem Antriebssystem 200 mit einem Verbrennungsmotor 201 sowie mit einer Steuervor richtung 300, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. 1 shows a motor vehicle 100 with a drive system 200 with an internal combustion engine 201 and with a Steuervor device 300, which is adapted to carry out the method according to the invention.
Der Ablauf des Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsvariante ist in Figur 2 dargestellt. The sequence of the method according to a first embodiment variant is shown in FIG.
In Schritt 10 wird ein Modell zur Berechnung der pro Ver brennungsvorgang emittierten Masse eines Stoffes implementiert. In Schritt 20 folgt die Berechnung anhand des implementierten Modells unter Berücksichtigung von Umgebungsparametern, wie der Temperatur und Luftfeuchtigkeit sowie unter Berücksichtigung einer Kraftstoffqualität . Die Berechnung erfolgt gemäß dem implementierten Modell als Nach-Kat-Emission . In Schritt 30 werden die berechneten Emissionen pro Verbren nungsvorgang über alle Verbrennungsvorgänge der letzten ge fahrenen x km summiert, wobei xz.B. 100 km sein können . In Schritt 40 wird durch die Strecke x km dividiert, um einen spezifischen MAX-IST Wert zu erhalten. In step 10, a model for calculating the mass of a substance emitted per combustion process is implemented. In step 20, the calculation is based on the implemented model taking into account environmental parameters, such as Temperature and humidity and considering a fuel quality. The calculation is done according to the implemented model as post-cat emission. In step 30, the calculated emissions per combustion process are summed over all combustion events of the last x km traveled, xz.B. 100 km can be. In step 40, the distance x km is divided to obtain a specific MAX-IST value.
Ein Vergleich des errechneten MAX-IST Wertes wird in Schritt 50 durchgeführt. In Schritt 60 erfolgt eine Fallunterscheidung: Liegt der berechnete MAX-IST Wert unterhalb eines Schwellwertes S unterhalb des gesetzlichen Grenzwertes G, so ist das Verfahren beendet, bzw. es wird wieder in Schritt 20 fortgeführt und aktualisiert . A comparison of the calculated MAX-IST value is performed in step 50. In step 60, a case distinction is made: If the calculated MAX-IST value is below a threshold value S below the legal limit value G, the method is ended, or it is continued and updated again in step 20.
Wird aber in Schritt 60 festgestellt, dass der berechnete MAX-IST Wert oberhalb des Schwellwertes S liegt, so werden in Schritt 70 Maßnahmen zur Verringerung der Emissionen eingeleitet. An schließend wird das Verfahren mit Schritt 20 fortgeführt. If, however, it is determined in step 60 that the calculated MAX-IST value is above the threshold value S, then measures for reducing emissions are initiated in step 70. At closing, the method is continued with step 20.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zur Einhaltung mindestens eines vorgegebenen Grenzwertes (G) für mindestens einen, beim Betrieb eines Kraftfahrzeuges (100) mit einem Antriebssystem (200) mit einem Verbrennungsmotor (201) emittierten Stoff Anspruch [en] A method for maintaining at least one predetermined limit value (G) for at least one substance emitted during operation of a motor vehicle (100) with a drive system (200) with an internal combustion engine (201)
mit den Schritten:  with the steps:
- Berechnen (20) einer Masse des mindestens einen vom Verbrennungsmotor (201) pro Verbrennungsvorgang emit tierten Stoffes in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Antriebssystems.  - Calculating (20) a mass of the at least one of the internal combustion engine (201) per combustion process emit-oriented substance as a function of an operating condition of the drive system.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, mit dem vorausgehenden Schritt: 2. The method according to claim 1, with the preceding step:
- Implementieren eines Modells zur Berechnung einer Masse mindestens eines vom Verbrennungsmotor (201) pro Ver brennungsvorgang emittierten Stoffes in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Antriebssystems.  Implementing a model for calculating a mass of at least one substance emitted by the internal combustion engine (201) per combustion process as a function of an operating state of the drive system.
3. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, 3. Method according to one of the preceding claims,
wobei das Berechnen einer Masse mindestens eines vom Verbrennungsmotor (201) pro Verbrennungsvorgang emit tierten Stoffes  wherein calculating a mass of at least one of the internal combustion engine (201) per combustion process emit-oriented substance
zusätzlich in Abhängigkeit von Umgebungsparametern und/oder von verwendeten Betriebsmitteln erfolgt.  in addition, depending on environmental parameters and / or used resources.
4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, 4. Method according to one of the preceding claims,
wobei das Berechnen einer Masse mindestens eines vom Verbrennungsmotor (201) pro Verbrennungsvorgang emit tierten Stoffes zusätzlich in Abhängigkeit von Sensordaten erfolgt, welche Rückschluss auf das tatsächliche Emis sionsverhalten liefern.  wherein the calculation of a mass of at least one of the internal combustion engine (201) per combustion process emit-oriented substance additionally takes place as a function of sensor data, which provide conclusions on the actual emis sion behavior.
5. Verfahren gemäß Anspruch einem der vorhergehenden An 5. The method according to claim one of the preceding An
sprüche,  claims,
wobei das Berechnen einer Masse mindestens eines vom Verbrennungsmotor (201) pro Verbrennungsvorgang emit- tierten Stoffes zusätzlich unter Berücksichtigung eines Katalysatorwirkungsgrades erfolgt . wherein calculating a mass of at least one of the internal combustion engine (201) emit per combustion process Substance additionally takes place under consideration of a catalyst efficiency.
6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, 6. Method according to one of the preceding claims,
mit den weiteren Schritten:  with the further steps:
- Summierung der berechneten Massen mindestens eines vom Verbrennungsmotor (201) pro Verbrennungsvorgang emit tierten Stoffes über alle relevanten Verbrennungsvorgänge in einem vorgegebenen Intervall; und  - summation of the calculated masses of at least one of the internal combustion engine (201) per combustion process emitted substance over all relevant combustion processes in a predetermined interval; and
- in Bezug setzen der sich daraus ergebenden Summe zu einer das Intervall charakterisierenden Bezugsgröße, woraus sich ein spezifischer Wert (MAX-IST) für die emittierte  - relating the resulting sum to a reference characterizing the interval, resulting in a specific value (MAX-IST) for the emitted
Stoffmasse ergibt.  Mixture results.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, 7. The method according to any one of claims 1 to 5,
mit dem weiteren Schritt:  with the further step:
- Berechnung eines spezifischen Werts (MAX-IST) für eine im Betrieb des Fahrzeugs (100) emittierte Masse eines Stoffes gemäß einem vorgegebenen Algorithmus anhand der gemäß einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 berechneten Massen des vom Verbrennungsmotor (201) pro Verbren nungsvorgang emittierten Stoffes.  - Calculating a specific value (MAX-IST) for an emitted during operation of the vehicle (100) mass of a substance according to a predetermined algorithm on the basis of a method according to any one of claims 1 to 5 calculated masses of the internal combustion engine (201) per combustion process emitted substance.
8. Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6 mit dem weiteren 8. The method according to claim 5 or 6 with the other
Schritten :  Steps:
- Vergleichen des berechneten MAX-IST-Werts mit dem vorgegebenen Grenzwert (G) für den emittierten Stoff; und Comparing the calculated MAX-IST value with the predetermined limit value (G) for the emitted substance; and
- falls der berechnete Max-IST Wert größer oder gleich dem vorgegebenen Grenzwert (g) und/oder größer einem vorge gebenen Schwellwert (S) unterhalb des vorgegebenen - If the calculated maximum actual value is greater than or equal to the predetermined limit value (g) and / or greater than a predetermined threshold value (S) below the predetermined
Grenzwertes (G) ist,  Limit value (G) is,
- Einleiten von Maßnahmen um die Emission des Stoffes zu verringern .  - Take measures to reduce the emission of the substance.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei, 9. The method according to claim 8, wherein
wenn der Grenzwert und/oder der Schwellwert überschritten werden, die Maßnahmen in dem Maße verstärkt werden, in dem der Grenzwert (G) oder der Schwellwert (S) überschritten wird . if the limit value and / or the threshold value are exceeded, the measures are intensified to the extent that the limit value (G) or the threshold value (S) is exceeded becomes .
10. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 8 oder 9, wobei eine Tendenz des spezifischen MAX-IST Wertes ermittelt wird und die Maßnahmen in Abhängigkeit der Tendenz verstärkt oder verringert werden. 10. The method according to any one of the preceding claims 8 or 9, wherein a tendency of the specific MAX-IST value is determined and the measures are increased or decreased depending on the tendency.
11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, 11. The method according to any one of claims 8 to 10,
wobei die Maßnahmen in Abhängigkeit von prädizierten Informationen über zukünftige Fahrten angepasst werden.  the measures being adjusted according to predicted information about future journeys.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei der spezifische Wert (MAX-IST) für die emittierte Stoffmasse und/oder Maßnahmen zur Verringerung der Emissionen an einen Fahrer des Fahrzeugs (100) mitgeteilt werden. 12. The method according to any one of claims 6 to 11, wherein the specific value (MAX-IST) for the emitted mass and / or measures to reduce emissions to a driver of the vehicle (100) are communicated.
13. Steuervorrichtung (300) mit einer Prozessoreinheit die zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist. 13. Control device (300) with a processor unit which is set up to carry out a method according to one of the preceding claims.
14. Kraftfahrzeug (100) mit einem Verbrennungsmotor (201) und mit einer Steuervorrichtung (300) gemäß Anspruch 13. 14. Motor vehicle (100) with an internal combustion engine (201) and with a control device (300) according to claim 13.
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