CN112648094A - 用于针对内燃机进行基于排放的轨迹规划的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于针对内燃机进行基于排放的轨迹规划的方法。本发明涉及一种用于针对机动车的内燃机进行基于排放的轨迹规划（10）的方法。根据所述内燃机的过去的排放和/或当前的排放（21）和/或所预测的排放（22），在机动车的至少一个协调器中采取措施（60）。

Description

用于针对内燃机进行基于排放的轨迹规划的方法

技术领域

本发明涉及一种用于针对机动车的内燃机进行基于排放的轨迹规划的方法。此外，本发明涉及一种计算机程序，该计算机程序实施该方法的每个步骤；以及本发明涉及一种机器可读的存储介质，该机器可读的存储介质存储该计算机程序。最后，本发明涉及一种电子控制设备，该电子控制设备设立来以便实施该方法。

背景技术

在汽油内燃机的发动机控制设备软件中存在如下软件包：所述软件包对***的部分建模，该***包括内燃机和其废气后处理装置。例如，对催化器或者颗粒过滤器进行建模。此外，软件具有协调器（Koordinator）。不同的包彼此进行通信，并且在此向另外的包发送要求和状态。目前，经由应用程序保证，寄存有具有优先级的不同要求，并且借此保证确定的流程。在该应用程序的情况下，此外规定了如下策略：所述策略在内燃机连续运行中不再被改变。该策略涉及根据***状态对要求进行优先排列，并且由此同时涉及所发出的排放。

在没有观测排放的情况下，进行用于实行驾驶员期望扭矩的扭矩调节。除了在遵守法律极限值方面对当前排放进行调节之外，也不考虑通过内燃机驱动的机动车的驾驶行为。

发明内容

在用于针对机动车的内燃机（尤其是汽油机）进行基于排放的轨迹规划的方法中，根据内燃机的过去的排放和/或当前的排放和/或所预测的排放，在机动车的至少一个协调器中采取措施。在此，可以不采取措施、采取一个措施或者采取多个措施。所预测的排放尤其是可以通过如下方式获得：考虑过去的驾驶行为，以便可以进行对针对将来的行为的预测。如果例如基于导航数据存在将来的行车路程，则在预测时可以考虑所述将来的行车路程。

在此，内燃机可以是机动车的唯一的驱动装备，或者也在混合方案中（例如与电动机互相配合地）得到使用。

本方法使得能够针对每个可能的驾驶方式（real driving（真实驾驶））保证，遵守排放目标值。不同于对运行策略的惯例选择，本方法能够实现智能的排放评估，所述惯例选择限定了对内燃机的一个或者多个调节器的操控（Ansteuerung），在所述调节器处通过应用程序将措施持久地链接到确定的状况上，如例如链接到发动机起动或者发动机暖机过程上。借此可能的是，设计一种***，该***相对于所有行驶状况是稳健的（robust）。在此，不必发生到最坏情形场景（Worst-Case-Szenario）的***应用，由此在标准场景中常常会产生不必要高的二氧化碳排放物。在本方法中可以集中地规定关于排放的***策略，并且因此给管理机构在认证范围中良好地指明关于排放的***策略。

优选地，在车辆协调器中和/或在发动机协调器中和/或在废气协调器和/或下级协调器（Unterkoordinator）中，采取措施，并且在那里操控调节器，以便这样一方面能够实现驾驶员期望扭矩，而另一方面能够实行用于达到排放目标所需的所有措施。所谓的协调器在此可以是中央协调器的部分，包括其他部分协调器，或者针对轨迹规划的中央协调器同样可以直接与子***通信。

此外优选的是，过去的排放（尤其是关于单位路程或者单位时间经由具有合适的复位条件的积分器或者经由平滑的中间值得到）和/或当前的排放和/或所预测的排放分别与针对每个排放类型的阈值进行比较。这能够实现对各个排放的变化过程的观测，其中阈值是相应的排放的目标值。排放类型例如可以包括二氧化碳排放、碳烟排放和热排放。

优选地，针对每个排放类型，根据该排放类型的排放距相应的阈值的间距来计算优先级。通过该优先级可以量化：在当前状况下减少相应的排放类型的排放有多重要。优先级例如可以被规定在为从0到100的刻度上，其中针对处于阈值附近的排放，可能会给予为100的优先级，而针对远离于其相应的阈值的排放，可能会给予为0的优先级。如果测定基于相应的过去的排放和/或相应的当前的排放和/或相应的排放的预测得到即将发生超过阈值，则针对相应的排放类型也可以给予为超过100的优先级，例如给予为直至255的优先级。

此外优选的是，在协调器中给不同的可执行的措施分别分配针对每个通过措施提高的排放的成本因子和针对每个通过措施降低的排放的效用因子（Nutzenfaktor）。在此，在考虑***状态的情况下，成本因子和效用因子可动态地改变，例如根据内燃机的转速或者催化器的温度来改变。此外，为了测定相应措施的成本因子和效用因子，可以经由模型（例如燃烧模型和废气模型）进行***状态的预测，以便测定相应的措施对不同排放的影响。措施在此是用于减少特定的排放的不同的可能的***干预。通常，导致减少至少一个排放类型的排放的措施同时导致提高至少一个另外的排放类型的排放。借此，一般而言给每个措施分配至少一个成本因子和至少一个效用因子。

在本方法中优选地通过如下方式应用成本因子、效用因子和优先级：针对每个排放类型的每个可能的措施，通过所述措施可能会改变所述排放类型的排放，在排放提高的情况下，成本因子与优先级相乘，以便获得成本值，而在排放降低的情况下，效用因子与优先级相乘，以便获得效用值。如下结果被用作协调器的用于轨迹规划的判定基础：所述结果从该措施的所有效用值总和减去了该措施的所有成本值总和来得到。

此外优选的是，在采取措施之前，检查这些措施：这些措施是否与包的现有的较高优先要求（hoeher Prioren Anforderung）（例如部件保护）协调一致，或者是否另外的限制条件使对措施的选择受局限。用于对该***的部分建模的包可以要求对其运行的要求，如例如颗粒过滤器再生、催化器的加热或者内燃机的燃烧室的加热。以这种方式阻止阻碍这些要求或者使这些要求不可能的措施。

在考虑到成本/效用值以及可用的措施的情况下，在中央协调器中制定针对内燃机的运行策略的轨迹规划，以便关于内燃机的所有排放类型（尤其二氧化碳排放、氧化氮排放和碳烟排放）使该内燃机最优地运行。通过选择确定的运行策略，以预先给定的方式操控内燃机的调节器（例如喷射装置和点火装置）。

计算机程序设立为：尤其是当在计算设备上或者在电子控制设备上运行该计算机程序时，执行本方法的每个步骤。能够实现将本方法的不同的实施形式实施在电子控制设备上，而对此不必进行结构上的改变。为此，在机器可读的存储介质上存储有该计算机程序。通过在惯例的电子控制设备上操作（Aufspielen）该计算机程序，获得如下电子控制设备：该电子控制设备设立为，以便借助本方法进行针对内燃机的基于排放的轨迹规划。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出，并且在随后的描述中更详细地予以阐述。

图1示出了机动车的示意性***图表，针对该机动车的内燃机可以借助根据本发明的方法的实施例进行轨迹规划。

图2示意性地示出了根据本发明的实施例的轨迹规划。

图3示意性地示出了在根据本发明的实施例的方法的轨迹规划中的措施测定。

具体实施方式

在本发明的实施例中，未示出的机动车具有针对该机动车的内燃机的集中的经过排放优化的轨迹规划10。在图1中，用实线箭头示出了，在这种情况下如何进行要求；利用虚线箭头示出了，如何传输状态报告；并且利用点线箭头示出了，如何传送针对待实行的措施的策略。给轨迹规划10输送内燃机的当前的排放21。当前的排放包括：气体排放、如例如二氧化碳排放和氧化氮排放，颗粒排放、如例如煤尘颗粒物排放，和热排放。允许推断排放的值（如例如λ值）在这种情况下也可以被传输。此外，给轨迹规划10输送所预测的数据22，所述所预测的数据22能够实现对排放的预测。该预测例如在考虑以前的驾驶行为和向前推算将来的驾驶行为的情况下进行。此外，可以考虑来自导航***的路程数据。例如如果基于这样获得的驾驶简档测定：针对颗粒过滤器再生的马上足够的热已被引入到机动车的颗粒过滤器中，则预测可以得到，对于所规划的颗粒过滤器再生不需要进一步再加热颗粒过滤器，并且可以在所预测的排放中考虑这一点。迄今发出的排放同样予以考虑，而且作为内部状态被存储在轨迹规划10中。在合适的复位条件或者利用来自过去的排放的平滑的平均值的情况下，这可以经由关于时间或者行驶过的路程对排放积分来发生。最后，给轨迹规划提供所有排放的阈值23，所述阈值23应起用于优化的目标值的作用，并且不应超过所述阈值23。

如果轨迹规划10已测定要针对内燃机的排放最优的运行采取哪些措施，则将这些措施转发给机动车的协调器。所述协调器包括车辆协调器31、内燃机的发动机协调器32和废气协调器33。废气协调器33在本实施例中包括子协调器，即包括λ协调器331、温度管理装置332、催化器协调器333和颗粒过滤器协调器334。

在图2中示出轨迹规划10的功能的细节。首先，在考虑阈值23的情况下，评估11过去的排放和当前的排放21及所预测的排放22。为此，给其排放没有超过并且预计也没有超过相应阈值的每个排放类型分配在从0至100的范围中的优先级，其中优先级越低，则排放距其阈值离得越远。如果即将发生超过阈值或者已经超过阈值，则给相关的排放类型分配大于100的优先级，该优先级越高，则超过阈值越厉害。借此，优先级例如可以取为直至255的值。优先级越高，则采取措施就越重要，以便减少相应的排放类型的排放。

给轨迹规划10的策略模块12输送机动车的包的要求40。这例如包括关于颗粒过滤器再生、颗粒过滤器装载、催化器加热和燃烧室加热的要求。此外，给策略模块12输送机动车的元件的准备就绪50，这些元件例如包含该机动车的废气***、该机动车的内燃机、起动-停止功能、航行功能、ESP和用于换挡的可能性。策略模块12判定，要通过协调器31、32、33采取哪些措施60。

在图3中，更详细地阐述了策略模块12的功能。基于车辆准备就绪50进行如下评估121：在机动车的当前状态中可以执行哪些措施。接着，针对措施60中的一个或者多个，依据优先级P进行判定122。如果通过措施60提高排放，则针对每个措施60为每个受这些措施影响的排放寄存成本因子Kf；而如果通过措施降低排放，则寄存效用因子Nf。通过针对每个具有成本因子Kf的排放将成本因子Kf与该排放的优先级P相乘，获得该排放的成本值K。通过针对每个具有效用因子Nf的排放将效用因子Nf与相应的排放的优先级P相乘，针对该排放获得效用值N。如下结果作为判定基础122被用来实行措施60：所述结果从措施60的效用值N的总和减去了措施60的成本值K的总和来得到。针对在一定持续时间中禁止燃料切断（Fuel-Cut-Off），这在表格1中示例性地作为措施60示出。

表格1

排放	P	Kf	Nf	K	N
CO<sub>2</sub>	50	20	0	1000
						碳烟	20	0	40		800

在机动车的当前运行状态中，针对排放二氧化碳（CO₂），已测定为50的优先级P。针对排放碳烟，已测定为20的优先级P。对于措施“禁止燃料切断”（该措施导致在提高CO₂排放的情况下减少煤尘颗粒物排放），对于二氧化碳而言已测定为20的成本因子Kf，而对于碳烟而言已测定为40的效用因子Nf。通过执行上面所描述的乘法，对于二氧化碳得到为1000的成本值K，而对于碳烟得到为800的效用值N。因此，在本运行状态中，判定不实行措施，因为该运行状态的成本可能会高于他的效用。

此外，在策略模块12中，针对每个措施60进行判定123：基于现有的要求40和另外的软件包的限制，是否可执行该措施60。只有当检查124得到关于措施的判定123为正的时，以及只有当有关措施的判定基础122得到该措施对于达到排放目标是最优的时，才紧接着实行该措施。以这种方式，可以借助轨迹规划10最优地调整内燃机的排放。检查124可以得到，在目前的状态中，不实行措施60，实行一个措施60，或者同时实行多个措施60。

Claims (11)

1.一种用于针对机动车的内燃机进行基于排放的轨迹规划（10）的方法，其特征在于，根据所述内燃机的过去的排放和/或当前的排放（21）和/或所预测的排放（22），采取措施（60）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在车辆协调器（31）中和/或在发动机协调器（32）和/或废气协调器（33）和/或下级协调器（331-334）中，采取所述措施（60），并且在那里操控调节器。

3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述过去的排放和/或当前的排放（21）和/或所预测的排放（22）分别与针对每个排放类型的阈值（23）进行比较。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，针对每个排放类型，根据该排放类型的排放距相应的阈值（23）的间距来计算优先级（P）。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，针对在协调器（31，32，33）中可执行的所述措施（60），分别测定针对每个通过所述措施提高的排放的成本因子和针对每个通过所述措施降低的排放的效用因子。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，依据当前的和/或所预测的***状态，在考虑相应的措施的影响的情况下，经由模型动态地测定所述成本因子和所述效用因子。

7.根据权利要求5或者6所述的方法，其特征在于，每个成本因子与被提高的排放的优先级（P）相乘，以便获得成本值；每个效用因子与被降低的排放的优先级（P）相乘，以便获得效用值；并且减去了所述措施（60）的所有成本值总和的、所述措施（60）的所有效用值总和是用于采取所述措施（60）的判定基础。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，在采取所述措施（60）之前检查（124）所述措施（60）：所述措施（60）是否能与包的现有的要求（40）协调一致。

9.一种计算机程序，所述计算机程序设立为，执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法的每个步骤。

10.一种机器可读的存储介质，在所述机器可读的存储介质上存储有根据权利要求9所述的计算机程序。

11.一种电子控制设备，其设立为，以便借助根据权利要求1至8中任一项所述的方法进行针对内燃机的轨迹规划（10）。

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