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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung und Auswertung der Abgase von Brennkraftmaschinen, wobei das Abgas analysiert und die Absolutmengen der darin enthaltenen Schadstoffe ermittelt und mit Grenzwerten verglichen werden.
Aus der DE-OS 40 05 803 ist ein solches Verfahren bekannt, bei dem die im Abgas enthaltenen Schadstoffmengen selektiv ermittelt und angezeigt werden. Die Schadstoffmengen werden entsprechend vom Fahrer einzustellenden Belastungszonen gewichtet und zur Steuerermiztlung gespeichert. Somit wird der Fahrer eines Kraftfahrzeuges bei Verursachung hoher Schadstoffmengen zwar finanziell belastet, eine Einhaltung bestimmter Grenzwerte kann durch dieses Verfahren jedoch nicht gewährleistet werden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem die Einhaltung vorgegebener Grenzwerte für die erzeugten Schadstoffmengen pro Fahrstrecke gewährleistet wird.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.
Im Zusammenhang mir der in der Diskussion stehenden C02-steuer und der weiteren Reduzierung von schädlichen Abgasbesrandteilen wird für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge mir Brennkraftmaschinen, ein Verfahren zur Erfassung und Auswertung der Abgase vorgeschlagen, mit dem es neben der Erfassung und Speicherung der Abgaswerte während der Fahrer auch ermöglicht wird, die Einhaltung von Grenzwerten für die verschiedenen Schadstoffe
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zu erzwingen. Hierzu wird jedem Fahrzeug pro vorgegebener Fahrstrecke für die einzelnen Schadstoffkomponenten des Abgases eine bestimmte Absolutmenge zugebilligt. Hieraus werden dann GrenzMittelwerte für die einzelnen Schadstoffmengen berechnet.
Bei einem Vergleich der gemessenen Schadstoffmengen mit diesen Grenz-Mittelwerten kann dann festgestellt werden, ob die Schadstoffmengen die Grenzwerte überschreiten. Ist dies der Fall, so wird die maximale Fahrzeuggeschwindigkeit solange auf einen vorgegebenen Grenzwert beschränkt, bis die gemessenen SchadstoffMittelwerte wieder die Grenz-Mittelwerte unterschreiten. Durch die Beschränkung der Fahrgeschwindigkeit wird auch die Menge des produzierren Abgases beschränkt, so dass eine Einhaltung der Grenzwerte tatsächlich erzwungen werden kann.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen werden, dass aus den Betriebsparametern des Fahrzeugs die Ursache für die Grenzwertüberschreitung ermittelt wird. Hierbei wird unterschieden zwischen Grenzwerrüberschreitungen, die aufgrund der individuellen Fahrweise und solcher, die aufgrund einer Funktionsstörung einer Fahrzeugkomponente auftreten. Beim Vorliegen einer Funktionsstörung, beispielsweise bei einem Defekt des Katalysators, wird die Fahrgeschwindigkeit soweit begrenzt, dass das Fahrzeug nur noch im Notbetrieb gefahren werden kann. Die Aufhebung dieser Fahrgeschwindigkeitsbegrenzung kann nur nach dem Beheben der Funktionsstörung durch eine Werkstatt erfolgen.
Dadurch wird der Fahrer gezwungen, beim Auftreten einer Funk- tionsstörung möglichst umgehend eine Werkstatt aufzusuchen.
Tritt eine Grenzwerzüberschreitung aufgrund der individuellen Fahrweise des Fahrers auf, so wird dieser durch die Begrenzung der Fahrgeschwindigkeit dazu gezwungen, solange weniger Abgase zu erzeugen, bis der Grenzwert wieder unterschritten wird. Dieser erzieherische Effekt kann noch dadurch gesteigert werden, dass dem Fahrer sowohl die aktuellen Schadstoffwerte als auch die Grenzwerte angezeigz werden. Dadurch isT. er in der Lage, durch rechtzeitige Anpassung seiner Fahrweise eine Begrenzung der Fahrzeuggeschwindigkei zu vermeiden.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens liegt darin, dass sowohl auf Testzyklen zur Ermittlung der Abgaswerte als auch auf Abgasuntersuchungen zur Ermittlung von defekten Fahrzeugkomponenten verzichtet werden kann. Durch die Erfassung und speicherung der absoluten Schadstoffmengen können die Abgaswerte im Realbetrieb erfasst und anschliessend ausgelesen und ausgewertet werden. Die Abgasuntersuchung kann entfallen, da der Fahrer beim Vorliegen einer Funktionsstörung durch Umschalten auf Notbetrieb zur umgehenden Behebung der Störung gezwungen wird. Ausserdem können die gespeicherten Schadstoffwerte zur direkten und schadstoffmengenbezogenen Steuer-oder Abgabener- mittlung herangezogen werden.
Das Vorsehen einer Möglichkeit zum Unterbrechen des Verfahrens kann notwendig sein, um Gefahrensituationen zu vermeiden. Zum Beispiel kann eine Unterbrechung des Verfahrens notwendig werden, wenn während eines Überholvorgangs die Fahrgeschwindigkeit begrenzt wird. Um einen Missbrauch dieser Möglichkeit einzuschränken könnte in diesem Fall die anfallende Schadstoffmenge separat erfasst und mit einer um ein vielfaches höheren Abgabe belegt werden. Ausserdem kann eine zeitliche Begrenzung für die Unterbrechung des Verfahrens vorgesehen. werden.
Die Möglichkeit, in bestimmten Zeitabsränden die Qualität der Umgebungsluft zu analysieren und die Vorgabe der Grenzwerte und Fahrstrecken in Abhängigkeit von der Qualität der Umgebungsluft vorzunehmen, hat den Vorteil, dass in einer stärker belasteten Umgebung, beispielsweise in Ballungsräumen, der Schadstoffaus- sr. css stärker eingeschränkt wird, als in weniger belasteten Gebieten.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist nachstehend anhand einer Zeichnung, die einen Ablaufplan zeigt, näher beschrieben. Nach dem Start des Verfahrens in Block l wird im Block 2 das Abgas analysiert und die darin enthaltenen Schadstoffmengen Miss (i) selektiv erfasst und anschliessend im Block 3 abgespeichert.
Aus
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den gespeicherten Schadstoffmengen Mist (i) werden dann in Block 4 die Schadstoff-Mittelwerte Mist(i) über eine vorgegebene Fahrstrecke s berechnet und anschliessend in Block 5 mit entsprech-
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Mscnwell (i)M (/), so wird zum Block 7 gesprungen. Übersteigt dagegen einer der Schadstoff-Mittelwerte den entsprechenden Schwellwert Msenwed(i), so wird zum Block 6 verzweigt und ein Warnsignal für den Fahrer ausgegeben. Anschliessend wird das Verfahren in Block 7 fortgesetzt, wo die Schadstoff-Mittelwerte Mist(i) mit entsprechenden Grenz-Mittelwerten ii.
(i) verglichen werden. Übersteigt keiner der Schadstoff-Mittelwerte (i) den entsprechenden Grenz-
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MBlock 8 eine eventuell vorgegebene Maximalgeschwindigkeit Vgrenz für das Fahrzeug zurückgenommen beziehungsweise auf den Maximalwert Vmax zurückgesetzt ist, wird an den Beginn von Block 2 zurückgesprungen.
Übersteigt dagegen in Block 7 zumindest einer der SchadstoffMittelwerte Mist(i) den entsprechenden Grenz-Mittelwert Mmax(i), so wird in Block 9 überprüft, ob die Grenzwertüberschreitung aufgrund einer Funktionsstörung der Brennkraftmaschine oder einer anderen Fahrzeugkomponente erfolgt ist. Wird hierbei keine Funktionsstörung erkannt, so kann davon ausgegangen werden, dass die Grenzwertüberschereitung durch die individuelle Fahrweise des Fahrzeuglenkers verursacht wurde. In diesem Fall wird zum Block- 10 gesprungen, wo die maximale Fahrzeuggeschwindigkeit Vgrenz auf einen ersten Wert V begrenzt wird. Anschliessend wird das Verfahren in Block 2 fortgesetzt.
Wird in Block 9 dagegen eine Funktionsstörung erkannt, so wird zum Block 11 gesprungen, wo die maximale Fahrzeuggeschwindigkeit vgrenz auf einen zweiten Wert v2 begrenzt wird. Diese Geschwindigkeitsbegrenzung V2 bleibt solange wirksam, bis die Funktionsstörung in einer Werkstatt behoben wird. Erst bei diesem Werkstattbesuch 12 kann das Verfahren nach der Reparatur durch autorisiertes Fachpersonal zurückgesetzt und in Block 1 erneut
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gestartet werden. Die Geschwindigkeitsbegrenzung V2 wird zweckmässigerweise so gewählt, dass nur noch ein Notbetrieb des Fahrzeugs möglich ist. Durch die eingeschränkten Fahreigenschaften wird der Fahrer einerseits dazu angehalten, die Werkstatt umgehend aufzusuchen.
Andererseits sind die Fahreigenschaften aber nur soweit eingeschränkt, dass die Werkstatt noch aus eigener Kraft erreicht werden kann.
Die Erfassung der einzelnen Schadstoffmengen Mist (i) erfolgt in einem dazu geeigneten Analysazor, dem vorzugsweise ein definierter Teilabgasstrom, beispielsweise über ein Entnahmeventil, zugeführt wird. Die Analyse kann in vorgegebenen Zeitabständen oder nach vorgegebenen Fahrstrecken oder in Motorbetriebspunk- ten, die kennfeldabhängig vorbestimmt sind, durchgeführt werden.
Ebenso denkbar ist aber auch eine permanente Abgasenrnahme. Das Abgas wird dabei selektiv nach einzelnen Schadstoffkomponenten i, beispielsweise NOx, CO, HC oder Russpartikel, untersucht. Für jede Schadstoffkomponente i wird ein separater Grenz-Mittelwert Mmax(i) vorgegeben. Ein Überschreiten der zulässigen Grenz-Mittel-
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Zur Beurteilung des Schadtoffausstosses werden die Schadszoffkomponenten i über eine vorgegebene Fahrstrecke s gemittelt. Dadurch werden umgebundsbedingte oder von einzelnen Fahrsituationen abhängige Schwankungen ausgeglichen.
Ausserdem kann der Fahrzeuglenker durch eine vorausschauende Fahrweise während normalen Verkehrsbedingungen seine Abgaswerte soweit reduzieren, dass in kurzzeitigen Extremsiruationen, beispielsweise während eines überholvorgangs oder einer 3ergfahr, die Grenzwerte nicht sofort überschritten werden. Überschreitet er dennoch den Grenz-
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schwindigkeit Vgrenz der Schadstoffausstoss begrenzt und somit das Einhalten der Grenz-Mittelwerte Mmax(i) erzwungen. Passt der Fahrzeuglenker seine Fahrweise rrorz Überschreiten des Grenz-
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Zeitraum in seinen Fahreigenschaften eingeschränkt.
Reduziert er dagegen den Schadstoffausstoss durch angepasste Fahrweise, so wird die Geschwindigkeitseinschränkung Vgrenz relativ schnell wieder zurückgenommen. Die Geschwindigkeitsbegrenzung kann dabei beispielsweise über eine Drehzahl- oder eine Lastbegrenzung realisiert werden. Durch dieses System wird ausserdem die Anschaffung schadstoffarmer Fahrzeuge attraktiver, während bei Fahrzeugen mit'erhöhtem Schadstoffausstoss mit einer stärkeren Einschränkung der Freiheiten der individuellen Fahrweise gerechnet werden muss.
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somit eine Art Toleranzband unterhalb der Grenz-Mittelwerze Innerhalb des Toleranzbandes wird der Fahrer durch ein optisches und/oder akustisches Warnsignal vorgewarnt. Eine Begrenzung der Fahrgeschwindigkeit erfolgt nur dann, wenn trotz der Warnung die Schadstoff-Mittelwerte weiter steigen.
Nehmen die Schadstoff-Mittelwerte (Mist(i)) nach einer über-
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der Grenzwerte (i)unterschritten werden und somit mir einer Beschränkung der Fahrgeschwindigkeit nicht mehr gerechnet werden muss. In diesem Zusammenhang ist es aber auch denkbar, dass die Beschränkung der Fahrgeschwindigkeit erst dann wieder zurückgenommen wird, wenn die Schadstoff-Mittelwerte (Mst(i)) nicht nur unter die GrenzMittelwerte Mmax(i), sondere auch wieder unter die Schwellwerte Msenweil (i)gefallensind.
Die Freiheit, die dem Fahrzeuglenker zugebilligt wird, ist ab- hängig von der vorgegebenen Fahrstrecke s. Bei einer Mittelwertbildung über eine kurze Fahrstrecke s können nur geringe Schwankungen im Schadstoffaussross ausgeglichen werden. Bei einer Mittelwertbildung über lange Fahrstrecken s kann der Fahrzeuglenker Schadstoffmengen einsparen, die er dann bei späteren Fahrten aufbrauchen kann. Hierzu ist : es sinnvoll, dem Fahrer die
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aktuellen Schadstoffmengen A ( ) und die dazugehörigen Grenz-
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Neben einer festen Vorgabe können die Grenz-Mittelwerre M (z), die Schwellwerte die Fahrstrecke s oder der Gewichtungsfaktor für eine automatische Abgabenerhebung auch an lokale Gegebenheiten angepasst werden.
Hierzu kann der Analysator in bestimmten Abständen dazu benutzt werden, die Qualität der Umgebungsluft zu bestimmen. Abhängig von diesen Messwerten können dann die Vorgaben verändert werden. Damit kann der zulässige Schadstoffausstoss in besonders belasteten Gebieten, beispiels-
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können beispielsweise in einer bergigen Umgebung höhere Grenzwerte zugelassen werden, als im Flachland. Auch berücksichtigt werden kann dabei auch die Beladung beziehungsweise die Zahl der Insassen im Fahrzeug. In diesem Zusammenhang wäre es sinnvoll, die Vorgeschichte der Abgaserzeugung, beispielsweise eine Staufahrt, bei der Ermittlung der Vorgaben zu beachten.
Hierzu werden die Vorgabewerte über einen funktionalen Zusammenhang zwischen den Betriebszusränden, in denen sich das Fahrzeug während der vorgegeben Fahrstrecke befunden hat, und den Vorgabewerten berechnet. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Kennfeldbereiche, die während eines Messintervalls durchlaufen werden, markiert werden und anschlie- ssend bei der Ermittlung der Vorgabewerte mit unterschiedlicher Gewichtung beitragen.
Um den Missbrauch solcher Einrichtungen zu verhindern kann zusätzlich ein Täuschungsschutz vorgesehen werden. Hierzu kann beispielsweise aus Betriebsparametern die voraussichtliche Abgasmenge ermittelt und mit den am Analysaror ankommenden Abgasmengen verglichen werden. Wird hierbei ein Fehler erkannt, so wird sofort auf Norbe-crieb umgeschaltet, so dass der Fahrer zu einem Werksrar. tbesuch und zum Beheben des Fehlers gezwungen wird.
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Neben einer Beschränkung der Maximalgeschwindigkeit Vgrenz bei Überschreiten eines Grenz-Mittelwertes Mmax(i) ist es selbstver- ständlich auch möglich, durch andere Eingriffe in die Motorsteuerung einen erzieherischen Effekt auf den Fahrzeuglenker auszuüben.