WO2022053680A1 - Steuerung und verfahren zur steuerung einer vorheizung eines katalysators für ein fahrzeug - Google Patents

Steuerung und verfahren zur steuerung einer vorheizung eines katalysators für ein fahrzeug Download PDF

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catalytic converter
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temperature
controller
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Masoud Roschani
Jens Ziehn
David Hahn
Tobias BURGERT
Tobias Michler
Manuel BOPP
Moritz WÄSCHLE
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a control for preheating a catalytic converter, e.g., of a vehicle or internal combustion engine, and to a corresponding method. Further exemplary embodiments relate to a motor vehicle with a corresponding control. Another embodiment relates to a computer program.
  • a catalytic converter e.g., of a vehicle or internal combustion engine
  • Catalytic converters function efficiently when there is sufficient catalyst temperature.
  • the catalytic converter is typically heated via the hot exhaust gases.
  • start-stop functions in internal combustion engines it can happen that the catalytic converter cools down. If the engine is idle or switched off for too long, this leads to greatly increased pollutant emissions when restarting.
  • Disadvantages are, firstly, the lack of comfort and thus the lack of use with a manual setting, and (especially) secondly, the additional energy requirement, which has to be covered from scratch for heating, usually with electricity.
  • Compensating for the cooling of the catalytic converter via dedicated heating is a state-of-the-art approach.
  • Catalyst temperature control are already known in the prior art. These are described, for example, in EP 2987975 B1, US Pat. No. 5,155,995 A and EP 1643094 B1. Typically, heating occurs throughout the shutdown time. There are also approaches that, based on a manual input, heat up shortly before starting. There is a need for an improved approach to optimizing the catalyst temperature, especially in start-stop processes.
  • the object of the present invention is to create an optimization of the catalyst system or catalyst temperature control and catalyst efficiency.
  • Embodiments of the present invention provide a catalyst (vehicle/engine) preheating control.
  • the controller includes a calculation unit for estimating a switch-off time, for example of the motor, or, in general, for determining a (predetermined, calculated, estimated, statistically estimated%) switch-off time.
  • the controller is designed to activate the preheating as a function of the specific, predetermined switch-off time or to adapt and/or set the preheating as a function of the predetermined switch-off time or the predetermined stopping time. Both variants aim to increase the temperature of the catalytic converter.
  • the activation of the preheating or the temperature increase of the catalytic converter is carried out, for example, before the shutdown process.
  • the switch-off time represents in particular the switch-off time of the (combustion) engine or, according to further exemplary embodiments, is to be equated with the idle time.
  • the controller comprises a radio receiver, such as a V2X (vehicle-to-everything) receiver, such as vehicle-to-vehicle (V2V), vehicle-to-road (V2R), vehicle -to-infrastructure (V2I), ... , also referred to as Car2X) which is designed to receive information from the outside, e.g. B. from a traffic light and based on this information to determine the forthcoming shutdown time more precisely.
  • the information can be information regarding the red phase of a traffic light, traffic light information in general regarding the switching times of the traffic light, etc.
  • the information includes information regarding a traffic flow (e.g. received from another vehicle, an external sensor, an online service or read from a static offline map), which allows a conclusion to be drawn about the forthcoming shutdown time / idle time allows.
  • the heat from the running engine is used to warm up the catalytic converter to a temperature that prevents it from cooling down if the service life is known.
  • the information about the service life is obtained as V2X information, for example.
  • Exemplary embodiments of the present invention are based on the knowledge that by networking a vehicle with objects in its environment, e.g. B. other vehicles, infrastructure, such as traffic lights, etc., it is possible to determine information about the expected traffic flow and based on this an upcoming shutdown of the engine or downtime.
  • a corresponding temperature profile of the catalytic converter can optionally also be determined or estimated. This data can then be used to activate the pre-heating of the catalyst, e.g. B. to preheat it preventively.
  • the preheating takes place in such a way that the temperature at the end of the service life is still within the operating range of the catalytic converter. This greatly reduces pollutant emissions during start-stop processes.
  • the pre-heating is activated (and possibly deactivated again) before the start of the forthcoming switch-off time.
  • the pre-heating is activated at the beginning of the forthcoming off-time and deactivated during the determined pre-existing off-time. According to further embodiments, the pre-heating is activated during the determined pre-existing switch-off time and lasts until the end of the determined upcoming switch-off time. Optimally right at the end, which has the advantage that the target temperature can be set precisely. This is an advantage that is primarily aimed at comfort and thus readiness for use.
  • the information includes information about traffic light switching points, a red phase, for example the duration of the red phase, and/or general information that is transmitted by a traffic light or an infrastructure element. Additionally or alternatively, the information includes information regarding a traffic flow and/or generally information that is transmitted by another vehicle or a sensor.
  • further information such as a current ambient temperature or weather information (ambient thermometer or networked weather information) can also be obtained as V2X information.
  • the calculation unit is then also designed, based on the extended information, the cooling behavior - z. B. on the service life - to determine.
  • the determination can take place as follows: the traffic light can, for example, determine the duration of the red phase and broadcast it, or estimate the (average) standing time directly (in the sense of determining) and broadcast it. Based on the transmitted duration of the red phase / predicted downtime, the determination unit of the vehicle then determines its individual downtime, either by simply taking over the broadcast (average) downtime or by further calculating the broadcasted (average) downtime (e.g. broadcasted (average) downtime minus the time that has already elapsed). ). Alternatively, it can also be the case that typical idle times are entered in online maps, e.g. in Google Maps, or statistical maps on the vehicle. The determining unit can also, for example, carry out an estimation of the imminent stopping time.
  • the controller includes temperature determination means and/or a temperature sensor, which is designed to determine and/or determine and/or calculate a temperature of the catalytic converter and/or the environment.
  • the calculation unit is designed to predict a temperature profile of the catalytic converter during the forthcoming shutdown time and/or the appropriate technical parameters for preheating the catalytic converter, such as increasing the enthalpy of the exhaust gas flow while the engine is still in active operation.
  • a further exemplary embodiment creates a motor vehicle with a catalytic converter or an engine with a catalytic converter, preheating for the catalytic converter, and the control explained above.
  • the catalytic converter has a temperature that is above one of the minimum operating temperatures at the end of the specific, predetermined switch-off time.
  • the method it would also be conceivable for the method to include the step of receiving information for determining the forthcoming switch-off time in order to improve the determination.
  • the method can of course be computer-implemented.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of a controller for preheating a catalytic converter according to a basic embodiment
  • FIGS. 2a and 2b are schematic representations of the cooling behavior of a catalytic converter during the start-stop process to illustrate exemplary embodiments.
  • V2X This is communication between a vehicle and any other element, such as an infrastructure element, a traffic light, etc. According to exemplary embodiments, such communication connections as V2X or V2V enable networking.
  • Stopping time/duration or standing time/duration is understood to mean the duration of the vehicle during which the vehicle is essentially stationary (for example speed less than 3 km/h or 1 km/h or equal to 0 km/h).
  • the shutdown time can be defined as the time of shutdown (better: shutdown time).
  • the switch-off time is usually (not necessarily) shorter than the stopping time and describes the time in which the engine (combustion engine) is stopped or switched off or not rotating.
  • the "off duration" (... of the engine) represents a time interval during which the engine is off. It is therefore a system parameter that can be deliberately selected in order to achieve the functionality according to the invention.
  • Both the stopping time/standing time/standing time at the traffic light and the switch-off time can be determined in the sense of being forecast/predicted.
  • Statistical estimation methods also provide usable information about the service life.
  • heating before the first shutdown When heating, a distinction can also be made between “heating before the first shutdown” and “heating after the first shutdown”. Heating before the first switch-off or also over-preheating makes it possible to bring the catalytic converter to an operating temperature in advance, which then enables efficient exhaust gas treatment over a sufficient period of time after it has been switched off.
  • the excerpt from the drive train 10 includes at least one internal combustion engine 12, such as a car engine in combination with a starter 12g.
  • the exhaust gases from the internal combustion engine are discharged via an exhaust system 14a.
  • the exhaust line includes at least one catalytic converter 14.
  • the catalytic converter has a preheater 14v.
  • the starter 12g or the motor 12 and the preheater 14 are controlled via a central controller 20 with an integrated calculation unit.
  • Preheating can also be done by means of the internal combustion engine, for example by increasing the exhaust gas enthalpy by raising the exhaust gas temperature by retarding the ignition angle or, in the case of diesel engines, by retarding post-injection.
  • the catalytic converter works particularly efficiently when it has a sufficient temperature.
  • the catalytic converter 14 is heated or kept at temperature via the warm exhaust gases from the internal combustion engine 12, which are supplied through the exhaust system 14a.
  • the internal combustion engine 12 is switched off with conventional start-stop systems in traffic, that is to say, for example, when stopping at a traffic light, when rolling up to the traffic light or also during other journeys, in order to save fuel.
  • no hot exhaust gases are supplied to the catalytic converter 14, so that the catalytic converter cools down. This results in a cooling process or continuous cooling of the catalyst.
  • the catalytic converter 14 can drop below the required operating temperature. If the temperature is below the minimum operating temperature, the operation of the catalytic converter 14 and thus the exhaust gas aftertreatment is no longer possible efficiently. This is shown in FIG. 2a using the example of approaching a traffic light.
  • the preheating 14v of the catalytic converter 14 is provided. This can be operated electrically, for example, and is designed to bring the catalyst to an operating temperature, e.g. B. its minimum operating temperature to bring.
  • the heater 14v is activated via the controller 20. This activates the heater 14v in such a way that the cooling process or temperature profile of the catalytic converter 14 at the end of the cooling phase is adjusted such that the temperature here is above the minimum operating temperature. This is again shown in FIG. 2b using the example of the approach process.
  • the duration of the cooling phase and, for example, the cooling behavior are determined estimated / predicted.
  • a measure of the preheating behavior can be understood either as a heat output (eg strong/weak) or as a duration of activation.
  • the calculation unit of the controller 20 determines the cooling process, e.g. B. depending on the duration of the stopping of the engine 12. This is done z. B. based on the predicted stopping time of the vehicle.
  • external information is used for this purpose.
  • the external information can be obtained, for example, from a V2X receiver 22 that accesses external information via its radio interface.
  • the external information is, for example, information relating to the flow of traffic, such as a traffic light phase (V2X communication).
  • the V2X receiver 22 can receive information from the traffic light 30 with regard to the red light duration or with regard to the switching process or the switching time. This then determines the stopping time or the switch-off time. Based on this thus determined/predicted switch-off duration, the cooling behavior or the temperature profile of the catalytic converter can now be determined and the heater 14v can be activated accordingly.
  • one or more sensor data e.g. from a vehicle-internal camera that observes the traffic flow, can also be taken into account as an alternative or in addition, in order to estimate the stopping time. Data from one or more vehicles driving ahead (V2V communication) can also be taken into account.
  • the heating 14v is activated before the switch-off process, so that as little energy as possible is consumed during the stopping period.
  • the catalyst is heated to such a high temperature that a sufficient temperature still prevails at the end of the cooling phase or at the end of the holding period.
  • the information from traffic light 30 can be processed at such an early point in time that, according to exemplary embodiments, one or more switching points in time could be taken into account.
  • the heating it would also be conceivable for the heating to take place during the stop period or the switch-off period, e.g. B. at the beginning of the shutdown period or at the end of the shutdown period. In this case, the heating is then activated or deactivated during the stopping period.
  • the variant of over-preheating is the preferred one.
  • temperature determination means it would also be conceivable for temperature determination means to be used in order to determine the temperature of the catalytic converter and the heating energy that is then still required more precisely.
  • FIG. 2a shows a schematic representation of a vehicle rolling up to a traffic light without a forecast of the stopping time or the cooling behavior.
  • Fig. 2b the same situation is shown with an estimate of the service life and cooling.
  • FIG. 2a shows on the left side a car 5 at six different points in time t1 to t6.
  • the traffic light is green at time t1, yellow at time t2, red at time t3 to t5, and green again at time t6.
  • vehicle 5 rolls up to the traffic light that is turning red and then stops at time t4.
  • the catalyst temperature T1 at times t1 to t3 is in the operating range, as shown by the temperature symbol on the right.
  • the catalytic converter is still above the illustrated temperature threshold T IN at time t4, and cooling has already taken place.
  • the stopping process cf. point in time t5
  • the catalytic converter cools down and falls below the temperature TMIN (cf. T5). With this temperature below TMIN, the engine is then restarted at time t6, which leads to high emissions and greatly increased pollutant emissions.
  • the solution based on a networked vehicle 5 - networked with the traffic light 30 - is shown in Fig. 2b.
  • the driving condition at times t1 to t6 is identical to that Driving condition from Fig. 2a.
  • the vehicle 5 receives information from the traffic light 30 regarding a 20-second red phase or idle time, so that at this point in time the engine or the engine electronics can already prepare for the stopping process.
  • the fuel supply can be reduced and the catalytic converter preheating (see FIG. 1, 14v) activated. This then makes it possible for the catalytic converter temperature to rise to T2 (T2>T1) at time t2.
  • the rise also becomes even clearer based on the further increased temperature T3 at time t3.
  • the stopping process which lasts until t5, then begins at this point in time.
  • the catalytic converter is therefore heated during times t2 and t3, with the heating then being deactivated at time t4, that is to say shortly before the stop.
  • the catalytic converter cools down from time t4 to time t5, with the temperature T5′ or T6′ still being above the minimum temperature TMIN′.
  • a so-called SPaT message from the traffic light is used, for example, to predict the service life.
  • the vehicle 5 can also be networked with other objects in its environment (eg other vehicles, other infrastructure elements), so that information about the traffic flow to be expected can be obtained. These relate, for example, to the situation in which it is unlikely that the vehicle will be able to pass the traffic light at the next traffic light phase, so that the predicted travel time is also significantly shorter. In this respect, an expected traffic flow can be taken into account in the overall calculation.
  • a temperature profile of the catalytic converter can be estimated based on this traffic flow or the probable idle time or, if one also assumes that the engine is switched off during operation, based on the probable switch-off time of the engine.
  • a target initial temperature can then be calculated which, given the corresponding temperature profile, still allows a sufficient temperature above TMIN at the end of the stopping period.
  • the catalytic converter can then be preheated as a preventative measure using this target initial temperature. If it is determined that preheating would not be advantageous in terms of energy or emissions, the switch-off process can be dispensed with entirely in accordance with further exemplary embodiments.
  • preheating during the stopping phase i.e. before the engine stops
  • preheating processes e.g. B. during the stationary process or heating processes during the stationary process - would be possible in other additional operating modes - based on the pre-heating that has already taken place in advance.
  • the idle time is also taken into account when controlling the heating process, information from networked vehicles or from networks of vehicle and environment or infrastructure being also taken into account in accordance with preferred exemplary embodiments.
  • aspects have been described in the context of a device, it is understood that these aspects also represent a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Similarly, aspects described in connection with or as a method step also constitute a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.
  • Some or all of the method steps may be performed by hardware apparatus (or using a hardware Apparatus), such as a microprocessor, a programmable computer, or an electronic circuit. In some embodiments, some or more of the essential process steps can be performed by such an apparatus. Depending on particular implementation requirements, embodiments of the invention may be implemented in hardware or in software.
  • Implementation may be performed using a digital storage medium such as a floppy disk, DVD, Blu-ray Disc, CD, ROM, PROM, EPROM, EEPROM, or flash memory, hard disk or other magnetic or optical memory, on which electronically readable control signals are stored, which can interact with a programmable computer system in such a way or interact that the respective method is carried out. Therefore, the digital storage medium can be computer-readable.
  • a digital storage medium such as a floppy disk, DVD, Blu-ray Disc, CD, ROM, PROM, EPROM, EEPROM, or flash memory, hard disk or other magnetic or optical memory, on which electronically readable control signals are stored, which can interact with a programmable computer system in such a way or interact that the respective method is carried out. Therefore, the digital storage medium can be computer-readable.
  • some embodiments according to the invention comprise a data carrier having electronically readable control signals capable of interacting with a programmable computer system in such a way that one of the methods described herein is carried out.
  • embodiments of the present invention can be implemented as a computer program product with a program code, wherein the program code is operative to perform one of the methods when the computer program product runs on a computer.
  • the program code can also be stored on a machine-readable carrier, for example.
  • exemplary embodiments include the computer program for performing one of the methods described herein, the computer program being stored on a machine-readable carrier.
  • an exemplary embodiment of the method according to the invention is therefore a computer program that has a program code for performing one of the methods described herein when the computer program runs on a computer.
  • a further exemplary embodiment of the method according to the invention is therefore a data carrier (or a digital storage medium or a computer-readable medium) on which the Computer program for performing one of the methods described herein is recorded.
  • the data carrier, digital storage medium, or computer-readable medium is typically tangible and/or non-transitory.
  • a further exemplary embodiment of the method according to the invention is therefore a data stream or a sequence of signals which represents the computer program for carrying out one of the methods described herein.
  • the data stream or sequence of signals may be configured to be transferred over a data communication link, such as the Internet.
  • Another embodiment includes a processing device, such as a computer or programmable logic device, configured or adapted to perform any of the methods described herein.
  • a processing device such as a computer or programmable logic device, configured or adapted to perform any of the methods described herein.
  • Another embodiment includes a computer on which the computer program for performing one of the methods described herein is installed.
  • a further exemplary embodiment according to the invention comprises a device or a system which is designed to transmit a computer program for carrying out at least one of the methods described herein to a recipient.
  • the transmission can take place electronically or optically, for example.
  • the recipient may be a computer, mobile device, storage device, or similar device.
  • the device or the system can, for example, comprise a file server for transmission of the computer program to the recipient.
  • a programmable logic device e.g., a field programmable gate array, an FPGA
  • a field programmable gate array may cooperate with a microprocessor to perform any of the methods described herein.
  • the methods are performed on the part of any hardware device. This can be hardware that can be used universally, such as a computer processor (CPU), or hardware that is specific to the method, such as an ASIC.
  • the devices described herein may be implemented, for example, using hardware apparatus, or using a computer, or using a combination of hardware apparatus and a computer.
  • the devices described herein, or any components of the devices described herein may be implemented at least partially in hardware and/or in software (computer program).
  • the methods described herein may be implemented, for example, using hardware apparatus, or using a computer, or using a combination of hardware apparatus and a computer.

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Abstract

Steuerung (20) für eine Vorheizung eines Katalysators (14) eines Fahrzeuges (5), mit folgenden Merkmalen: einer Berechnungseinheit zum Bestimmen einer bevorstehenden Abschaltzeit, wobei die Steuerung (20) ausgebildet ist, um in Abhängigkeit von der vorbestimmten Abschaltzeit die Vorheizung (14v) zu aktivieren.

Description

Steuerung und Verfahren zur Steuerung einer Vorheizung eines Katalysators für ein Fahrzeug
Beschreibung
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Steuerung für eine Vorheizung eines Katalysators, z.B. eines Fahrzeuges bzw. Verbrennungsmotors, sowie auf ein entsprechendes Verfahren. Weitere Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Kraftfahrzeug mit einer entsprechenden Steuerung. Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Computerprogramm.
Katalysatoren funktionieren effizient, wenn eine ausreichende Katalysatortemperatur vorliegt. Der Katalysator wird typischerweise über die heißen Abgase geheizt. Bei Start-Stopp- Funktionen von Verbrennungsmotoren kommt es vor, dass der Katalysator auskühlt. Bei zu langen Stillstandsphasen beziehungsweise Abschaltzeiten des Motors führt dies beim Wiederstart zu einem stark erhöhten Schadstoffausstoß. Nachteilig sind, erstens, der mangelnde Komfort und damit die mangelnde Nutzung bei einer manuellen Einstellung, sowie (insbesondere), zweitens der zusätzliche Energiebedarf, der vollkommen neu zur Heizung gedeckt werden muss, i.d.R. durch Elektrizität.
Das Auskühlen des Katalysators über eine dedizierte Aufheizung (Vorheizung) zu kompensieren, ist ein Stand-der-Technik-Ansatz. Katalysatortemperierungen sind bereits im Stand der Technik bekannt. Diese sind beispielsweise in der EP 2987975 B1 , US 5,155,995 A und EP 1643094 B1 beschrieben. Typischerweise erfolgt das Aufheizen während der gesamten Abschaltzeit. Auch gibt es Ansätze, die ausgehend von einer manuellen Eingabe hin, kurz vor dem Anfahren heizen. Zur Optimierung der Katalysatortemperatur, insbesondere bei Start-Stopp-Vorgängen, besteht der Bedarf nach verbessertem Ansatz.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Optimierung des Katalysatorsystems bzw. der Katalysatortemperierung und Katalysatoreffizienz zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen eine Steuerung für eine Vorheizung eines Katalysators (eines Fahrzeugs / Verbrennungsmotors). Die Steuerung umfasst eine Berechnungseinheit zur Schätzung einer Abschaltzeit z.B. des Motors bzw., allgemein, zur Bestimmung einer (vorbestimmten, berechneten, geschätzten, statistisch geschätzt...) Abschaltzeit. Die Steuerung ist ausgebildet, in Abhängigkeit von der bestimmten vorbestimmten Abschaltzeit, die Vorheizung entsprechend zu aktivieren bzw. um in Abhängigkeit von der vorbestimmten Abschaltzeit oder der vorbestimmten Anhaltedauer die Vorheizung anzupassen und/oder einzustellen. Beide Varianten haben das Ziel um eine Temperaturerhöhung des Katalysators zu erreichen. Das Aktivieren der Vorheizung oder die Temperaturerhöhung des Katalysators wird beispielsweise vor dem Abschaltvorgang durchgeführt.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Abschaltzeit insbesondere die Abschaltzeit des (Verbrennungs-)Motors darstellt oder entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen mit der Standzeit gleichzusetzen ist.
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen weist die Steuerung einen Funkempfänger, wie zum Beispiel einen V2X-Empfänger (Vehicle-to-Everything/Fahrzeug-zu-Allem, wie z.B. Fahrzeug-zu-Fahrzeug (V2V), Fahrzeug-zu-Straße (V2R), Fahrzeug-zu-lnfrastruktur (V2I), ... , auch als Car2X bezeichnet) auf, der ausgebildet ist, eine Information von extern, z. B. von einer Ampel zu empfangen und ausgehend von dieser Information die bevorstehende Abschaltzeit genauer zu bestimmen. Beispielsweise kann es sich bei der Information um eine Information bezüglich der Rotphase einer Ampel, allgemein eine Ampelinformation bezüglich der Schaltzeiten der Ampel, etc. handeln. Ferner wäre es auch denkbar, dass die Information eine Information bezüglich eines Verkehrsflusses umfasst (z.B. empfangen von einem weiteren Fahrzeug, einem externen Sensor, einem Online-Dienst oder gelesen aus einer statischen Offline-Karte), die einen Rückschluss auf die bevorstehende Abschaltzeit / Standzeit zulässt.
In anderen Worten heißt das, dass eine deutlich effizientere Heizung vor Stillstand durch heißere Motorverbrennung oder die Erhöhung des heißen Massenstroms vom Motor zum Katalysator (spezifisch: durch Erhöhung des Enthalpie-Stroms) erreicht wird. Hier wird die Hitze des laufenden Motors genutzt, um den Katalysator auf die Temperatur anzuwärmen, die bei bekannter Standzeit ein Unter-Auskühlen vermeidet. Die Information über die Standzeit wird beispielsweise als V2X-lnformationen erhalten. Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung liegt also die Erkenntnis zugrunde, dass durch die Vernetzung eines Fahrzeuges mit Objekten in seiner Umgebung, z. B. anderen Fahrzeugen, Infrastruktur, wie Ampeln, etc., es möglich ist, Informationen über den zu erwartenden Verkehrsfluss und ausgehend hiervon eine bevorstehende Abschaltzeit des Motors beziehungsweise Standzeit zu bestimmen. Basierend auf der bevorstehenden Abschaltzeit des Motors beziehungsweise die bevorstehende Standzeit kann optionaler Weise auch ein entsprechender Temperaturverlauf des Katalysators bestimmt oder abgeschätzt werden. Diese Daten können dann genutzt werden, um die Vorheizung des Katalysators zu aktivieren, z. B. um diesen dann präventiv vorzuheizen. Das Vorheizen erfolgt in entsprechend bevorzugten Ausführungsbeispielen so, dass die Temperatur am Ende der Standzeit immer noch im Betriebsbereich des Katalysators liegt. Der Schadstoffausstoß bei Start- Stopp-Vorgängen wird hierdurch stark reduziert. Durch die Nutzung von V2X-Daten kann eine situationsspezifische Temperierung des Katalysators stattfinden, indem frühzeitig eine möglichst effiziente Energiequelle zur Heizung bestimmt wird, wobei auch ein Überheizen des Katalysators in Betracht gezogen werden kann, wenn mittels dessen effizient vermieden wird, dass die minimale Betriebstemperatur beim Auskühlen im Stand unterschritten wird. Hieraus ergibt sich also der Vorteil, dass das Vorheizen erfolgt solange keine zusätzliche (z.B. elektrische) Energie benötigt wird. Wenn hingegen ohnehin gespeicherte Energie abgerufen werden muss (z.B. aus der Batterie), wäre es entsprechend Ausführungsbeispielen effizienter, es kurz vor Anfahrt zu tun, anstatt teuer zu „Überheizen“ und auskühlen zu lassen. Das „Überheizen und Auskühlen“ ist sinnvoll, wenn das frühzeitige Überheizen mit laufendem Motor wesentlich effizienter ist, als das spätere punktgenaue Aufwärmen aus dem Stand. Es wird erwartet, dass dies die optimale Strategie zur Emissionsreduzierung darstellt.
Entsprechend Ausführungsbeispielen wird die Vorheizung vor dem Beginn der bevorstehenden Abschaltzeit aktiviert (und ggf. wieder deaktiviert).
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen wird die Vorheizung am Anfang der bevorstehenden Abschaltzeit aktiviert und während der bestimmten vorbestehenden Abschaltzeit deaktiviert. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen wird die Vorheizung während der bestimmten vorbestehenden Abschaltzeit aktiviert und bis zum Ende der bestimmten bevorstehenden Abschaltzeit andauert. Optimaler Weise genau zum Ende, was den Vorteil hat, das die Zieltemperatur genau eingestellt werden kann. Dies ist ein Vorteil, der in erster Linie auf Komfort und damit Nutzungsbereitschaft zielt. Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Information eine Information über Ampelschaltpunkte, eine Rotphase, z.B. eine Dauer der Rotphase, und/oder eine allgemein Information, die von einer Ampel oder einem Infrastrukturelement ausgesendet wird. Additiv oder alternativ umfasst die Information eine Information bezüglich eines Verkehrsflusses und/oder allgemein eine Information, die von einem weiteren Fahrzeug oder einem Sensor ausgesendet wird.
Entsprechend Ausführungsbeispielen können auch weitere Informationen, wie zum Beispiel eine aktuelle Umgebungstemperatur oder Wetterinformationen (Umgebungsthermometer oder vernetzte Wetterinformationen) als V2X-lnformation erhalten werden. Die Berechnungseinheit ist dann ferner ausgebildet, ausgehend von den erweiterten Informationen das Abkühlverhalten - z. B. über die Standdauer - zu bestimmen.
Entsprechend Ausführungsbeispielen kann das Bestimmen wie folgt erfolgen: Die Ampel kann z.B. die Dauer der Rotphase bestimmen und broadcasten oder direkt die (durchschnittliche) Standzeit schätzen (im Sinne von Bestimmen) und broadcasten. Ausgehend von der übermittelten Dauer der Rotphase / prognostizierten Standzeit bestimmt dann die Bestimmungseinheit des Fahrzeugs seine individuelle Standzeit, entweder durch einfache Übernahme der gebroadcasteten (durchschnittlichen) Standzeit oder durch Weiterverrechnen der gebroadcasteten (durchschnittlichen) Standzeit (z.B. gebroadcastete (durchschnittliche) Standzeit minus bereits verstrichene Zeitdauer). Alternativ kann es auch sein, dass typische Standzeiten in Online-Karten, z.B. in Google Maps, oder fahrzeugseitige statistische Karten eingetragen werden. Auch kann die Bestimmungseinheit z.B. eine Schätzung der bevorstehenden Anhaltedauer durchführen.
Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Steuerung Temperaturbestimmungsmittel und/oder einen Temperatursensor, der ausgebildet ist, um eine Temperatur des Katalysators und/oder der Umgebung zu bestimmen und/oder zu ermitteln und/oder zu berechnen. Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Berechnungseinheit ausgebildet, um einen Temperaturverlauf des Katalysators während der bevorstehenden Abschaltzeit zu prognostizieren und/oder die geeignete technische Parameter zur Vorheizung des Katalysators, wie beispielsweise die Erhöhung der Enthalpie des Abgasstroms während der Motor noch im aktiven Betrieb ist. Ein weiteres Ausführungsbeispiel schafft ein Kraftfahrzeug mit einem Katalysator beziehungsweise einem Motor mit einem Katalysator, einer Vorheizung für den Katalysator, sowie der oben erläuterten Steuerung.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel schafft ein Verfahren mit folgenden Schritten:
Bestimmen einer bevorstehenden Abschaltzeit;
Aktivieren der Vorheizung basierend auf der bestimmten vorbestimmten Abschaltzeit bzw. dem prognostizierten Temperaturverlauf. Das Aktivieren erfolgt z.B. so, dass beim Wiederstart die minimale / erforderliche Betriebstemperatur im Katalysator vorliegt / nicht unterschritten wird. Also erfolgt entsprechend Ausführungsbeispielen so dass am Ende der bestimmten vorbestimmten Abschaltzeit der Katalysator eine Temperatur aufweist, die oberhalb einer der minimalen Betriebstemperatur liegt. Alternativ beziehungsweise additiv wäre es auch denkbar, dass das Verfahren den Schritt des Empfangens einer Information zur Bestimmung der bevorstehenden Abschaltzeit umfasst, um die Bestimmung zu verbessern.
Das Verfahren kann selbstverständlich computerimplementiert sein.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Steuerung für eine Vorheizung eines Katalysators gemäß einem Basisausführungsbeispiel; und
Fig. 2a und 2b schematische Darstellungen des Abkühlverhaltens eines Katalysators beim Start-Stopp-Vorgang zur Illustration von Ausführungsbeispielen.
Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erläutert werden, sei darauf hingewiesen, dass gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die Beschreibung derer aufeinander anwendbar beziehungsweise austauschbar ist. Nachfolgend werden einige Begrifflichkeiten, die bei der Beschreibung von Ausführungsbeispielen verwendet werden, definiert.
Einige bevorzugte Ausführungsbeispiele basieren auf V2X : Hierbei handelt es sich um eine Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und einem beliebigen weiteren Element, wie zum Beispiel einem Infrastrukturelement, einer Ampel, etc. Entsprechend Ausführungsbeispielen ermöglichen solche Kommunikationsverbindungen wie V2X oder V2V eine Vernetzung.
Bei nachfolgenden Ausführungsbeispielen wird eine Unterscheidung zwischen Abschaltzeit, Anhaltedauer / Standzeit gemacht. Unter AnhaltezeitAdauer beziehungsweise Stand- zeitAdauer wird die Dauer des Fahrzeuges verstanden, in welcher das Fahrzeug im Wesentlichen unbewegt ist (beispielsweise Geschwindigkeit kleiner 3 km/h oder 1 km/h oder gleich 0 km/h). Hier kann die Differenzierung zwischen Abschaltzeit und Abschaltdauer gemacht werden. Die Abschaltzeit kann definiert werden als Zeitpunkt der Abschaltung (besser: Abschaltzeitpunkt). Die Abschaltzeit ist meistens (nicht zwingend) kleiner als die Anhaltedauer und bezeichnet die Zeit, in welcher der Motor (Verbrennungsmotor) angehalten oder ausgeschaltet ist bzw. nicht rotiert. Die „Abschaltedauer“ (... des Motors) stellt ein Zeitintervall dar, währenddessen der Motor ausgeschaltet ist. Sie ist also ein Systemparameter, der bewusst gewählt werden kann zur Erreichung der erfindungsgemäßen Funktionalität.
Sowohl die Anhaltedauer / Standdauer / Standzeit an der Ampel als auch die Abschaltedauer kann bestimmt im Sinne von prognostiziert / prädiziert werden. Auch statistische Schätzverfahren liefern eine nutzbare Information über die Standzeit.
Auch kann beim Heizen eine Unterscheidung gemacht werden zwischen „Heizen vor der ersten Abschaltung“ und „Heizen nach der ersten Abschaltung“. Das Heizen vor der ersten Abschaltung oder auch ein Über-Vorheizen ermöglicht, den Katalysator bereits vorneweg in eine Betriebstemperatur zu bringen, der dann nach Abschaltung einen effiziente Abgasbehandlung über eine ausreichende Zeitdauer ermöglicht.
Fig. 1 zeigt exemplarisch einen Antriebsstrang 10 beziehungsweise einen Ausschnitt aus einem Antriebsstrang 10 eines Fahrzeuges mit einer Steuerung 20 des Antriebsstrangs 10 sowie einem exemplarisch dargestellten Infrastrukturelement 30 (hier eine Ampel). Der Auszug aus dem Antriebsstrang 10 umfasst zumindest einen Verbrennungsmotor 12, wie zum Beispiel einen Automotor in Kombination mit einem Anlasser 12g. Die Abgase des Verbrennungsmotors werden über einen Abgasstrang 14a abgeführt. Der Abgasstrang umfasst zumindest einen Katalysator 14. Der Katalysator weist eine Vorheizung 14v auf. Der Anlasser 12g beziehungsweise der Motor 12 sowie der Vorheizer 14 werden über eine zentrale Steuerung 20 mit integrierte Berechnungseinheit gesteuert. Hierbei kann es sich beispielsweise um das Motorsteuergerät, ein eigenes Steuergerät (ECU), eine eigene Berechnungseinheit, oder einen Verbund aus mehreren Steuergeräten handeln (ECU + zusätzliche Berechnungseinheit). Das Vorheizen kann auch mittels des Verbrennungsmotors erfolgen, z.B. über Abgas-Enthalpie-Erhöhung durch Anheben der Abgastemperatur mittels Zündwinkelspätverstellung oder, bei Diesel-Motoren, durch späte Nacheinspritzung.
Wie eingangs bereits erläutert, arbeitet der Katalysator insbesondere dann effizient, wenn er eine ausreichende Temperatur hat. Typischerweise wird der Katalysator 14 über die warmen Abgase des Verbrennungsmotors 12, die durch den Abgasstrang 14a zugeführt werden, geheizt bzw. bei Temperatur gehalten. Der Verbrennungsmotor 12 wird mit herkömmlichen Start-Stopp-Systemen im Verkehr, das heißt also beispielsweise beim Anhalten an einer Ampel, beim Heranrollen an die Ampel oder auch während der sonstigen Fahrt, abgeschaltet, um Treibstoff zu sparen. Während des Abschaltvorgangs werden keine heißen Abgase dem Katalysator 14 zugeführt, so dass es zu einer Abkühlung des Katalysators kommt. Hierdurch stellt sich ein Abkühlungsverlauf beziehungsweise eine kontinuierliche Abkühlung des Katalysators ein. Infolge des Abkühlungsverlaufes kann der Katalysator 14 unter die erforderliche Betriebstemperatur sinken. Wenn die Temperatur unterhalb der minimalen Betriebstemperatur liegt, ist der Betrieb des Katalysators 14 und damit die Abgasnachbehandlung nicht mehr effizient möglich. Das ist am Beispiel des Heranrollens an eine Ampel in Fig. 2a gezeigt.
Um dem entgegenzuwirken, ist die Vorheizung 14v des Katalysators 14 vorgesehen. Diese kann beispielsweise elektrisch betrieben sein und ist ausgebildet, um den Katalysator in eine Betriebstemperatur, z. B. seine minimale Betriebstemperatur, zu bringen. Die Aktivierung der Heizung 14v erfolgt über die Steuerung 20. Diese aktiviert die Heizung 14v so, dass der Abkühlverlauf beziehungsweise Temperaturverlauf des Katalysators 14 am Ende der Abkühlphase sich so einstellt, dass hier eine Temperatur vorliegt, die oberhalb der minimalen Betriebstemperatur liegt. Wiederum am Beispiel des Heranrollvorgangs ist das in Fig. 2b gezeigt. Um das richtige Maß der Vorheizung mittels der Vorheizung 14 zu bestimmen, wird die Dauer der Abkühlphase bestimmt und beispielsweise das Abkühlverhalten geschätzt / prädiziert. Als Maß für das Vorheizverhalten kann entweder eine eingebrachte Heizleistung (z.B. stark/schwach) oder eine Dauer der Aktivierung verstanden werden. Hierzu ermittelt die Berechnungseinheit der Steuerung 20 den Abkühlverlauf, z. B. abhängig von der Dauer des Stoppens des Motors 12. Das erfolgt z. B. ausgehend von der prognostizierten Anhaltedauer des Fahrzeuges.
Entsprechend einer bevorzugten Variante werden hierzu externe Informationen hinzugezogen. Die externen Informationen können beispielsweise von einem V2X-Empfänger 22 erhalten werden, der über seine Funkschnittstelle auf externe Informationen zugreift. Bei den externen Informationen handelt es sich beispielsweise um eine Informationen bezüglich des Verkehrsflusses, wie zum Beispiel einer Ampelphase (V2X-Kommunikation). Entsprechend Ausführungsbeispielen kann der V2X-Empfänger 22 von der Ampel 30 eine Information bezüglich der Rotlichtdauer beziehungsweise bezüglich des Umschaltvorgangs beziehungsweise der Schaltzeit erhalten. Hierdurch wird dann die Anhaltedauer beziehungsweise die Abschaltzeit bestimmt. Ausgehend von dieser so bestimmten / prognostizierte Abschaltdauer kann nun das Abkühlverhalten beziehungsweise der Temperaturverlauf des Katalysators ermittelt werden und die Heizung 14v entsprechend aktiviert werden. Entsprechend einer weiteren Variante kann alternativ oder additiv ein oder mehrere Sensordaten, z.B. von einer fahrzeuginternen Kamera, die den Verkehrsfluss beobachtet, mit berücksichtigt werden, um die Anhaltedauer abzuschätzen. Auch können Daten von einem oder mehreren vorrausfahrenden Fahrzeugen (V2V-Kommunikation) berücksichtigt werden.
Entsprechend Ausführungsbeispielen erfolgt das Aktivieren der Heizung 14v vor dem Abschaltvorgang, so dass maximal wenig Energie während der Anhaltedauer verbraucht wird. Bei dieser Variante wird der Katalysator auf eine so hohe Temperatur erwärmt, dass am Ende der Abkühlphase bzw. am Ende der Anhaltedauer immer noch eine ausreichende Temperatur vorherrscht. Hierbei kann entsprechend Ausführungsbeispielen die Information der Ampel 30 bereits zu einem so frühen Zeitpunkt verarbeitet werden, dass entsprechend Ausführungsbeispielen eine oder mehrere Schaltzeitpunkte Berücksichtigung finden könnten. Entsprechend einer weiteren Variante wäre es auch denkbar, dass das Heizen während der Anhaltedauer beziehungsweise der Abschaltdauer erfolgt, z. B. am Anfang der Abschaltdauer oder am Ende der Abschaltdauer. Hierbei wird also dann während der Anhaltedauer die Heizung aktiviert oder deaktiviert.
Entsprechend Ausführungsbeispielen gibt es folgende Kern-Anwendungen / Basis-Varianten für die Ansteuerung: Über-Vorheizen mit Abgasenergie vor Stillstand, um keine elektrische Energie zu verbrauchen und die zusätzlichen Motoremissionen zu minimieren.
Elektrisches Vorheizen punktgenau auf „Grünschalten“ der Ampel Kombination: Über-Vorheizen, und falls Auskühlung doch stärker als erwartet, Temperatur nochmal elektrisch minimal „anheben“.
- Alternativ wäre auch eine Kombination denkbar: Über-Vorheizen, und falls Auskühlung doch stärker als erwartet, Temperatur nochmal elektrisch minimal „anheben“.
Die Variante des Über-Vorheizens ist entsprechend Ausführungsbeispielen die zu bevorzugende.
Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel wäre es auch denkbar, dass Temperaturbestimmungsmittel eingesetzt werden, um die Temperatur des Katalysators und die dann noch notwendige Heizenergie genauer zu ermitteln.
Nachfolgend wird Bezug nehmend auf Fig. 2a und 2b ein konkretes Beispiel des Abkühlverhaltens mit und ohne prognostizierter Abschaltdauer beziehungsweise prognostiziertem Temperaturverlauf erläutert.
Fig. 2a zeigt eine schematische Darstellung eines an eine Ampel heranrollenden Fahrzeuges ohne Prognose der Anhaltedauer beziehungsweise des Abkühlverhaltens. In Fig. 2b ist dieselbe Situation unter Abschätzung der Standzeit und der Auskühlung dargestellt.
Fig. 2a zeigt auf der linken Seite einen PKW 5 zu sechs verschiedenen Zeitpunkten t1 bis t6. Zum Zeitpunkt t1 ist die Ampel grün, zum Zeitpunkt t2 gelb, zum Zeitpunkt t3 bis t5 rot, zum Zeitpunkt t6 wieder grün. In dem Zeitpunkt t1 bis t3 rollt das Fahrzeug 5 an die rot werdende Ampel heran und stoppt dann zum Zeitpunkt t4. Die Katalysatortemperatur T1 zu den Zeitpunkten t1 bis t3 ist im Betriebsbereich, wie rechts anhand des Temperatursymbols gezeigt ist. Auch noch zum Zeitpunkt t4 ist der Katalysator oberhalb der dargestellten Temperaturschwelle T IN, wobei schon ein Abkühlen stattgefunden hat. Während des Stoppvorgangs (vgl. Zeitpunkt t5) kühlt der Katalysator aus und fällt unter die Temperatur TMIN (vgl. T 5). Mit dieser Temperatur unterhalb von TMIN wird dann der Motor im Zeitpunkt t6 wieder gestartet, was zu hoher Emission und stark erhöhtem Schadstoffausstoß führt.
Die Lösung ausgehend von einem vernetzten Fahrzeug 5 - vernetzt mit der Ampel 30 - ist in Fig. 2b dargestellt. Der Fahrzustand in den Zeitpunkten t1 bis t6 ist identisch mit dem Fahrzustand aus Fig. 2a. Zum Zeitpunkt t1 beziehungsweise t2 erhält das Fahrzeug 5 von der Ampel 30 eine Information bezüglich einer 20-sekündigen Rotphase, beziehungsweise Standzeit, so dass zu diesem Zeitpunkt bereits der Motor, beziehungsweise die Motorelektronik, sich auf den Stoppvorgang vorbereiten kann. Beispielsweise kann die Kraftstoffzufuhr zurückgenommen werden und die Katalysatorvorheizung (vgl. Fig. 1 , 14v) aktiviert werden. Hierdurch ist es dann möglich, dass zum Zeitpunkt t2 die Katalysatortemperatur auf T2 (T2>T1) steigt. Das Steigen wird auch noch deutlicher anhand der weiter gesteigerten Temperatur T3 zum Zeitpunkt t3. An diesem Zeitpunkt beginnt dann der Stoppvorgang, der bis t5 dauert. Während den Zeitpunkten t2 und t3 wird also der Katalysator geheizt, wobei das Heizen dann zum Zeitpunkt t4, das heißt also, kurz vor dem Stopp, deaktiviert wird. Insofern kühlt ab dem Zeitpunkt t4 bis zum Zeitpunkt t5 der Katalysator aus, wobei die Temperatur T5‘ beziehungsweise T6‘ sich immer noch oberhalb der Mindesttemperatur TMIN‘ befinden.
Insofern ist es also möglich, durch vernetzte Informationen eine Abschätzung der Standzeit t3 bis t5 beziehungsweise t6 durchzuführen, so dass der Katalysator im Vorfeld, das heißt also noch im Motorbetrieb, auf eine Temperatur T3‘ vorgeheizt werden kann und zwar so autorisiert, dass beim Auskühlen in den Zeitpunkten t4 und t5 die kritische Mindesttemperatur TMIN nicht unterschritten wird.
Zur Prädiktion der Standzeit dient beispielsweise eine sogenannte SPaT-Nachricht der Ampel. Auch ist eine Vernetzung des Fahrzeuges 5 mit anderen Objekten in seiner Umgebung (z. B. anderen Fahrzeugen, anderen Infrastrukturelementen) möglich, so dass Informationen über den zu erwartenden Verkehrsfluss gewonnen werden können. Diese betreffen beispielsweise die Situation, dass wohl nicht damit zu rechnen ist, dass das Fahrzeug bei der nächsten Ampelphase die Ampel passieren kann, so dass die prognostizierte Fahrtzeit auch signifikant geringer ist. Insofern kann bei der gesamten Kalkulation ein zu erwartender Verkehrsfluss mitberücksichtigt werden. Basierend auf diesem Verkehrsfluss beziehungsweise der voraussichtlichen Standzeit beziehungsweise, wenn man auch davon ausgeht, dass der Motor während des Betriebs ausgeschaltet wird, basierend auf der voraussichtlichen Ausschaltzeit des Motors, kann ein Temperaturverlauf des Katalysators abgeschätzt werden. Ausgehend von diesem abgeschätzten Temperaturverlauf ist dann eine Soll-Anfangstemperatur berechenbar, die bei dem entsprechenden Temperaturverlauf immer noch eine ausreichende Temperatur oberhalb von TMIN am Ende der Anhaltedauer ermöglicht. Mit dieser Soll-Anfangstemperatur kann dann der Katalysator präventiv vorgeheizt werden. Wenn festgestellt wird, dass das Vorheizen energetisch bzw. emissionstechnisch nicht vorteilhaft wäre, kann auf den Abschaltvorgang entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen ganz verzichtet werden.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass das Vorheizen während der Anhaltephase, das heißt also, vor dem Motorstopp, ein Ausführungsbeispiel darstellt, wobei auch andere Vorheizvorgänge, z. B. während des Standvorgangs oder Heizvorgänge während des Standvorgangs - ausgehend von der bereits im Vorfeld erfolgten Vorheizung - in anderen zusätzlichen Betriebsarten möglich wären. Diese haben alle das Ziel einer Emissionsreduktion oder Effizienzsteigerung bei Verbrennungsmotoren, insbesondere beim Startvorgang. In allen Ausführungsbeispielen ist gemeint, dass die Standzeit bei der Ansteuerung des Heizprozesses mitberücksichtigt wird, wobei entsprechend bevorzugten Ausführungsbeispielen hierzu Informationen von vernetzten Fahrzeugen beziehungsweise von Vernetzungen von Fahrzeug und Umgebung beziehungsweise Infrastruktur mitberücksichtigt werden.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass bei obigen Ausführungsbeispielen bei der Katalysatorvorheizung immer von einem elektrischen Vorheizer im Sinne einer Katalysator- Heizung ausgegangen wird. An dieser Stelle sei auch darauf hingewiesen, dass eine Vorheizung mittels des Verbrennungsmotors stattfinden kann, indem die Abgas-Enthalpie erhöht wird um den Katalysator entsprechend vorzuheizen. Insofern muss entsprechend einem Ausführungsbeispiel gar keine separate Vorheizung am Katalysator vorgesehen sein, sondern es können die sowieso vorhandenen Bordmittel verwendet werden.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Hardware-Apparats), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung ausgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden. Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines Flash-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart Zusammenwirken können oder Zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.
Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahingehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft.
Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.
Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.
Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist. Der Datenträger, das digitale Speichermedium oder das computerlesbare Medium sind typischerweise gegenständlich und/oder nicht-vergänglich bzw. nicht-vorübergehend.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahingehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahingehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung oder ein System, die bzw. das ausgelegt ist, um ein Computerprogramm zur Durchführung zumindest eines der hierin beschriebenen Verfahren zu einem Empfänger zu übertragen. Die Übertragung kann beispielsweise elektronisch oder optisch erfolgen. Der Empfänger kann beispielsweise ein Computer, ein Mobilgerät, ein Speichergerät oder eine ähnliche Vorrichtung sein. Die Vorrichtung oder das System kann beispielsweise einen Datei-Server zur Übertragung des Computerprogramms zu dem Empfänger umfassen.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor Zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC. Die hierin beschriebenen Vorrichtungen können beispielsweise unter Verwendung eines Hardware-Apparats, oder unter Verwendung eines Computers, oder unter Verwendung einer Kombination eines Hardware-Apparats und eines Computers implementiert werden.
Die hierin beschriebenen Vorrichtungen, oder jedwede Komponenten der hierin beschriebenen Vorrichtungen können zumindest teilweise in Hardware und/oder in Software (Computerprogramm) implementiert sein.
Die hierin beschriebenen Verfahren können beispielsweise unter Verwendung eines Hardware-Apparats, oder unter Verwendung eines Computers, oder unter Verwendung einer Kombination eines Hardware-Apparats und eines Computers implementiert werden.
Die hierin beschriebenen Verfahren, oder jedwede Komponenten der hierin beschriebenen Verfahren können zumindest teilweise durch Hardware und/oder durch Software ausgeführt werden.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.

Claims

Patentansprüche
1. Steuerung (20) für eine Vorheizung eines Katalysators (14) eines Fahrzeuges (5), wobei das Fahrzeug einen Verbrennungsmotor (12) aufweist, mit folgenden Merkmalen: einer Berechnungseinheit zum Bestimmen einer bevorstehenden Abschaltzeit des Verbrennungsmotors (12) und/oder Anhaltedauer des Fahrzeuges (5), wobei die Steuerung (20) ausgebildet ist, um in Abhängigkeit von der vorbestimmten Abschaltzeit oder der vorbestimmten Anhaltedauer die Vorheizung (14v) zu aktivieren oder um in Abhängigkeit von der vorbestimmten Abschaltzeit oder der vorbestimmten Anhaltedauer die Vorheizung (14v) anzupassen und/oder einzustellen, um eine Temperaturerhöhung des Katalysators (14) zu erreichen; wobei das Aktivieren der Vorheizung (14v) oder die Temperaturerhöhung des Katalysators (14) vor dem Abschaltvorgang durchgeführt wird.
2. Steuerung (20) gemäß Anspruch 1 , wobei die Abschaltzeit eine Standzeit umfasst oder wobei die Abschaltzeit von einer Standzeit abhängig ist oder wobei die Abschaltzeit die Abschaltung eines Verbrennungsmotors betrifft; und/oder wobei die Abschaltzeit eine Zeitdauer umfasst.
3. Steuerung (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorheizung (14v) derart aktiviert wird, dass ein Heizen des Katalysators (14) auf ein Temperaturniveau erfolgt, so dass am Ende der bestimmten bevorstehenden Abschaltzeit der Katalysator (14) eine Temperatur aufweist, die oberhalb einer vorbestimmten minimalen Betriebstemperatur (TMIN) des Katalysators (14) liegt.
4. Steuerung (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorheizung (14v) vor dem Beginn der bevorstehenden Abschaltzeit aktiviert wird; oder wobei die Vorheizung (14v) vor dem Beginn der bevorstehenden Abschaltzeit aktiviert und wieder deaktiviert wird; und/oder wobei die Vorheizung (14v) am Anfang der bevorstehenden Abschaltzeit aktiviert wird und während der bestimmten vorbestehenden Abschaltzeit deaktiviert wird; o- der wobei die Vorheizung (14v) während der bestimmten vorbestehenden Abschaltzeit aktiviert wird und bis zum Ende der bestimmten bevorstehenden Abschaltzeit andauert.
5. Steuerung (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Berechnungseinheit ausgebildet ist, um einen Temperaturverlauf des Katalysators (14) während der bevorstehenden Abschaltzeit zu prognostizieren; oder wobei die Berechnungseinheit ausgebildet ist, um einen Temperaturverlauf des Katalysators (14) während der bevorstehenden Abschaltzeit zu prognostizieren und in Abhängigkeit von dem prognostizierten T emperaturverlauf das Aktivieren zu steuern oder die Einstellung der Vorwärmung anzupassen oder die Heizleistung zu variieren.
6. Steuerung (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, die ferner einen Funkempfänger (22) umfasst, der ausgebildet ist, um eine Information von extern zu empfangen und wobei die Berechnungseinheit ausgebildet ist, um die Bestimmung der bevorstehenden Abschaltzeit auf Basis der empfangenen Information zu ermitteln.
7. Steuerung (20) gemäß Anspruch 6, wobei der Funkempfänger (22) ein V2X-Emp- fänger ist.
8. Steuerung (20) gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die Information eine Information über Ampelschaltpunkte und/oder eine Rotphase und/oder eine Dauer der Rotphase und/oder eine Information, die von einer Ampel ausgesendet wird, umfasst; und/oder wobei die Information eine Information bezüglich eines Verkehrsflusses umfasst und/oder wobei die Information von einem weiteren Fahrzeug (5) oder einem Sensor ausgesendet wird.
9. Steuerung (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuerung (20) Temperaturbestimmungsmittel und/oder einen Temperatursensor umfasst, der ausgebildet ist, um eine Temperatur des Katalysators (14) und/oder der Umgebung zu bestimmen und/oder zu ermitteln und/oder zu berechnen.
10. Steuerung (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Bestimmen der bevorstehenden Abschaltzeit ein Schätzen der bevorstehenden Abschaltzeit umfasst.
11. Steuerung (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorheizung (14v) durch den Verbrennungsmotor (12) realisiert ist, und/oder wobei die Steuerung (20) ausgebildet ist, den Verbrennungsmotor (12) anzupassen, um durch Erhöhung oder Überhöhung der Abgas-Enthalpie die Beheizung des Katalysators (14) zu erreichen.
12. Kraftfahrzeug mit folgenden Merkmalen: einem Katalysator (14) oder einem Verbrennungsmotor mit Katalysator (14); einer Vorheizung (14v) für den Katalysator (14); und einer Steuerung (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche.
13. Verfahren zur Steuerung (20) einer Vorheizung (14v) eines Katalysators (14) eines Fahrzeuges (5), wobei das Fahrzeug einen Verbrennungsmotor (12) aufweist, mit folgenden Schritten:
Bestimmen einer bevorstehenden Abschaltzeit des Verbrennungsmotors (12) und/oder Anhaltedauer des Fahrzeuges (5);
Aktivieren der Vorheizung (14v) in Abhängigkeit von der bestimmten vorbestimmten Abschaltzeit oder Einstellen oder Variieren der Heizleistung der Vorheizung (14v) in Abhängigkeit von der bestimmten vorbestimmten Abschaltzeit, um eine Temperaturerhöhung des Katalysators (14) zu erreichen; wobei das Aktivieren der Vorheizung (14v) oder die Temperaturerhöhung des Katalysators (14) vor dem Abschaltvorgang durchgeführt wird.
14. Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei das Aktivieren derart erfolgt, dass am Ende der bestimmten vorbestimmten Abschaltzeit der Katalysator (14) eine Temperatur aufweist, die oberhalb einer vorbestimmten minimalen Betriebstemperatur (TMIN) liegt.
15. Verfahren gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei das Verfahren den Schritt des Emp- fangens einer Information zur Bestimmung der bevorstehenden Abschaltzeit umfasst.
16. Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 13, 14 oder 15, wenn das Verfahren auf einem Computer abläuft.
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