DE102016224135A1 - Verfahren zur Reduzierung von Stickoxid-Emissionen eines Dieselfahrzeugs - Google Patents

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Walter Lehle
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Abstract

Vorgestellt wird ein Verfahren zur Reduzierung einer Stickoxid-Emission eines Dieselfahrzeugs. Dabei werden mittels Sensoren des Dieselfahrzeugs erste Zustandsgrößen des Dieselfahrzeugs erfasst und durch eine Recheneinheit abhängig von den ersten Zustandsgrößen ermittelt, ob die Stickoxid-Emission eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, oder durch die Recheneinheit abhängig von den ersten Zustandsgrößen prognostiziert, ob die Stickoxid-Emission die vorbestimmte Schwelle überschreiten wird. Falls eine Überschreitung der Schwelle berechnet oder prognostiziert wird, wird durch die Recheneinheit ein Eingriff in die aktuelle Momentenanforderung des Dieselfahrzeugs und / oder ein Eingriff in die aktuelle Übersetzung oder Einstellung eines Getriebes des Dieselfahrzeugs ermittelt, welcher zu einer Reduzierung der Stickoxid-Emission auf einen Wert unterhalb der Schwelle beiträgt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Reduzierung von Stickoxid-Emissionen eines Dieselfahrzeugs sowie ein Computerprogram oder Vorrichtungen, die dazu eingerichtet sind, solche Verfahren durchzuführen.
  • Stand der Technik
  • Verschiedene Verfahren sind zur Reduzierung von Stickoxid-Emissionen bei Dieselfahrzeugen bekannt, z.B. selektive katalytische Reduzierung (s. z. B. DE 197 28 343 C1 , DE 10 2007 062 704 A1 ) oder Speicherkatalysatoren (s. z. B. DE 197 55 600 A1 ).
  • Aus der DE 10 2007 048 130 A1 ist eine Vorrichtung sowie ein Verfahren bekannt zur Messung und Anzeige von Umweltbeiträgen eines Fahrzeugs. Die Vorrichtung kann auch eine Öko-Fahrlehrerfunktion aufweisen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Verfahrensanspruch sowie ein Computerprogramm und eine Vorrichtung, welche dazu eingerichtet sind, das Verfahren auszuführen.
  • Ausgegangen wird dabei von einem Dieselfahrzeug, dessen Stickoxid-Emissionen reduziert werden sollen. Hierzu wird vorgeschlagen, dass eine Recheneinheit abhängig von Sensormessungen und daraus bestimmten Informationen über den aktuellen Fahrzeugzustand ermitteln, ob ein Überschreiten einer vorbestimmten Schwelle erfolgt ist oder droht. In diesem Fall ermittelt die Recheneinheit Eingriffe in eine Momentenanforderung oder eine Getriebeübersetzung oder -einstellung, welche geeignet sind, die Schwellenüberschreitung zu verhindern oder eine Erhöhung der Emissionen zu begrenzen. Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass zusätzlich zur tatsächlichen Betriebsstrategie eines Fahrzeugs, welche auch auf andere Größen wie Kraftstoffverbrauch, Fahrkomfort und weitere Umweltgrößen optimiert sein kann, eine Kontrolle erfolgt, dass die für Dieselfahrzeuge kritische Größe der Stickoxid-Emission begrenzt werden kann. Das kann z.B. wichtig sein in nicht-optimalen Betriebszuständen eines unabhängig hiervon eingesetzten NOx-Abgasnachbehandlungssystems, z.B. bei nicht-optimalen Betriebstemperaturen. Gerade in solchen Betriebszuständen, z.B. während und nach einem Kaltstart, kann der Fahrer durch seine Fahrweise signifikant zur Verringerung der Stickoxid-Emissionen beitragen und entsprechend entfalten auch die vorgeschlagenen Eingriffe besonders in diesen Situationen starke Wirkung. Darüber hinaus ist der Einsatz in Systemen ohne NOx-Abgasnachbehandlungssystems besonders vorteilhaft, da durch eine Reduzierung der Stickoxid-Rohemissionen gleichermaßen die Stickoxide das Auspuffsystem verlassende Gases in die Umwelt reduziert werden.
  • Der ermittelte Eingriff kann dann im Fahrzeug automatisiert, vorzugsweise durch einen Momenteneingriff durch ein Steuergerät oder einen Schaltbefehl an eine Automatikschaltung, erfolgen. Der Vorteil hiervon ist, dass unabhängig von einem Fahrverhalten eines Fahrers eine Begrenzung von Emissionen oder eines Emissionsanstiegs durch das System gewährleistet ist.
  • Alternativ kann der Eingriff auch als Hinweis an einen Fahrer erfolgen, insbesondere als Hinweis in Echtzeit. Das kann z.B. durch einen haptischen Aktor im Fahrzeug erfolgen, beispielsweise ein vibrierendes Bedienelement wie ein Lenkrad oder ein aktives Gaspedal. Auch akustische oder visuelle Hinweise sind möglich. Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass kein automatisierter Eingriff in die Fahrzeugsteuerung erfolgt und somit der Fahrkomfort des Fahrers anhand der bestehenden Optimierung erhalten bleibt. Die Schwelleneinhaltung durch die Emission wird in die Verantwortung des Fahrers gelegt, welchem klar angezeigt wird, mit welchen Eingriffen (z.B. durch eine Reduzierung der Fahrpedalstellung oder durch einen bestimmten Gangwechsel) er die Emissionen unterhalb der kritischen Schwelle halten kann.
  • Besonders effizient und schnell kann eine Schwellwertüberschreitung berechnet oder prädiziert werden, wenn hierzu ein zuvor gemessenes Kennfeld eingesetzt wird. Dies hat den Vorteil, dass die Eingriffe bzw. Fahrempfehlung so zeitnah erfolgen können, dass Emissionen reduziert werden oder ein zu starker Anstieg der Emissionen und damit einhergehende Umweltbelastung verhindert werden. Als geeignete und zuverlässige Eingangsgrößen für eine Berechnung bzw. ein solches Kennfeld haben sich insbesondere die Motordrehzahl und der Mitteldruck des Motors herausgestellt. Der optionale Einsatz eines zusätzlichen zweiten Kennfelds, welches reduzierte Abgasrückführraten während eines Beschleunigungsvorgangs berücksichtigt, hat den Vorteil, dass damit die Stickoxid-Berechnungen bei Beschleunigungsvorgängen präziser erfolgen können.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung findet anhand der Häufigkeit und / oder der Schwellenüberschreitungen eine Fahrbewertung bezüglich der Stickoxid-Emissionen statt, mittels derer die Eingriffe noch gezielter und effizienter bestimmt werden können.
  • Um dem Fahrer ein Gefühl für die Auswirkung seiner Fahrweise auf die Stickoxid-Emission zu geben und einen Hinweis auf einen demnächst drohenden Eingriff oder eine demnächst zu erwartende Fahrempfehlung zu geben, kann ihm die aktuelle Emission, gegebenenfalls inklusive der vorbestimmten Schwelle auch visualisiert werden.
  • Vorzugsweise erfolgt bei der Auswahl der Eingriffe auch eine Berücksichtigung des damit verbundenen Kraftstoffverbrauchs, damit die Eingriffe nicht an anderer Stelle unnötig negative Auswirkungen haben. Vorzugsweise erfolgen in bestimmten Fahrsituationen (z.B. am Hang, bei zusätzlicher Fahrzeugbeladung, bei einem Anfahrvorgang etc.) keine Eingriffe, um den Fahrkomfort nicht zu stark zu reduzieren.
  • Die vorgeschlagenen Verfahren können entweder in einem rein Fahrzeuginternen System realisiert werden, bei welchem eine Recheneinheit eines Fahrzeug-Steuergeräts die Berechnungen übernimmt und die Eingriffe veranlasst. Alternativ und besonders geeignet als Nachrüstlösung, kann auch eine Realisierung durch ein mit dem Fahrzeug verbundenes, aber externes Kommunikationssteuergerät (CCU) sowie eine wiederum mit der CCU verbundenes Gerät mit HMI (z.B. ein Navigationsgerät, ein Smartphone oder ein sonstiges mobiles Gerät mit Anzeige) erfolgen. Eine solche Nachrüstlösung ist wesentlich günstiger als die Nachrüstung einer (auch zusätzlichen) Abgasnachbehandlung und kann trotzdem signifikant zur Reduzierung von Stickoxid-Emissionen der nachgerüsteten Dieselfahrzeuge beitragen.
  • Figurenliste
  • Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen:
    • 1 schematisch den Ablauf eines beispielhaften Verfahrens zur Reduzierung einer Stickoxid-Emission eines Dieselfahrzeugs,
    • 2 schematisch ein erstes beispielhaftes System, mit welchem Verfahren zur Reduzierung von Stickoxid-Emissionen in Dieselfahrzeugen durchgeführt werden können und
    • 3 schematisch ein zweites beispielhaftes System, mit welchem Verfahren zur Reduzierung von Stickoxid-Emissionen in Dieselfahrzeugen durchgeführt werden können.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reduzierung einer Stickoxid-Emission eines Dieselfahrzeugs sowie ein dazu eingerichtetes Computerprogram und ein dazu eingerichtetes System.
  • Die Fahrweise eines Fahrzeugführers kann sich nicht nur auf den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs auswirken, sondern auch auf dessen SchadstoffEmissionen. Für Dieselfahrzeuge ist insbesondere die Stickoxid-Emission ein wichtiges Kriterium für deren Umweltverträglichkeit.
  • 1 zeigt schematisch ein Verfahren zur Reduzierung einer Stickoxid-Emission eines Dieselfahrzeugs.
  • In einem ersten Schritt 11 werden ständig bestimmte Zustandsgrößen des Fahrzeugs ausgelesen oder berechnet. Die Zustandsgrößen können dabei entweder über Sensoren erfasst werden oder aus erfassten Sensorwerten über Modellberechnungen und / oder Kennfelder bestimmt werden. Zum Beispiel können in einem Dieselfahrzeug einige oder alle der folgenden Größen ermittelt werden und z.B. über einen Zugang zu einem Steuergerät des Fahrzeugs ausgelesen werden, insbesondere über einen CAN-Bus des Fahrzeugs:
    • • Fahrzeuggeschwindigkeit
    • • Motor-Drehzahl (n)
    • • Ist-Gang
    • • Soll-Gang eines Gangschaltassistenten zur Kraftstoffverbrauchsoptimierung
    • • Kupplungsmoment
    • • Fahrpedalstellung
    • • Ladedruck, Absauglufttemperatur
    • • Steigung der Fahrbahn
    • • Masse des Fahrzeugs
    • • Beschleunigung
  • Aus diesen Größen können auch weitere Zustandsgrößen errechnet werden, z.B.:
    • • Fahrzeuglängsbeschleunigung
    • • Gefahrene Strecke
    • • Effektiver Mitteldruck des Motors (pme)
    • • Abgasmassenstrom
    • • NOx-Rohemissionen statisch und dynamisch
    • • Fahrzeugmasse (falls nicht ausgelesen)
    • • Steigung (falls nicht ausgelesen)
  • Das Verfahren nutzt im Weiteren vorzugsweise diese in Echtzeit empfangenen Fahrzeug-Daten, insbesondere Drehzahl, Last, Fahrzeuggeschwindigkeit, Gaspedalstellung, Gang und Schaltvorgabe.
  • In einem Schritt 12 wird anhand eines NOx-Kennfelds des Fahrzeugs und eines dynamischen NOx-Emissionsmodells der aktuelle NOx-Ausstoß bei entsprechender Fahrweise ermittelt.
  • In einem Schritt 13 wird die ermittelte NOx-Emission mit einem vorbestimmtem Schwellwert verglichen und ermittelt, ob die NOx-Emission die vorbestimmte Schwelle überschreitet oder erwartungsgemäß (d.h. insbesondere bei den erwarteten weiteren Momentenanforderungen und der erwarteten Gangwahl) überschreiten wird. Da bereits mit Überschreiten der Schwelle ein unerwünscht erhöhter NOx-Ausstoß einhergehen kann, kann die optionale Prädiktionsfunktion implementiert werden, um schon eine drohende Überschreitung zu vermeiden. Hierbei wird vorzugsweise mittels des aktuellen Abstands von der Schwelle (Differenz zur Schwelle) und der zeitlichen Entwicklung des Abstand bzw. der Differenz z.B. anhand eines linearen Modells ermittelt, nach welcher Zeit bei aktueller Fahrweise eine Überschreitung der Schwelle droht. Die Schwelle wird insbesondere mithilfe eines zuvor am Fahrzeug vermessenen NOx-Kennfelds als Funktion der aktuellen Motordrehzahl und des Mitteldruck des Motors festgelegt und beschreibt damit die Grenze zwischen akzeptabel geringem und signifikant erhöhtem NOx-Ausstoßes.
  • Die Höhe und damit Signifikanz der NOx-Überschreitung wird vorzugsweise anhand eines NOx Rohemissionsmodells ermittelt. Die Berechnung der dynamischen NOx-Emissionen erfolgt vorzugsweise anhand eines vereinfachten dynamischen NOx-Rohemissionsmodells. Basis für ein solches Modell stellen insbesondere das ermittelte NOx-Kennfeld als Funktion von Motordrehzahl, Mitteldruck und gegebenenfalls Abgasrückführrate laut Kennfeld unter normalen Fahrbedingungen dar. Z.B. mit einem PT1-Glied wird die dynamische Änderung des NOx-Rohemissionsausstoßes bei einem Betriebspunktwechsel in Abhängigkeit der Drehzahl und des Mitteldrucks ermittelt. Hierbei kann das PT1-Glied ausgehend vom Stationärbetrieb mit Werten aus dem Kennfeld gespeist werden. Die Zeitkonstante des PT1-Glieds kann dabei in Abhängigkeit des Massenstroms verändert werden.
  • Ergänzend kann ein zweites NOx-Kennfeld als Funktion der Drehzahl, des effektiven Mitteldrucks und bei einer reduzierten Abgasrückführrate, insbesondere einer Abgasrückführrate von 0 bei Bedarf zur Erhöhung der Genauigkeit verwendet werden, um bei Beschleunigungsvorgängen die dabei reduzierte AGR-Rate zu berücksichtigen. In diesem Fall wird beim Beschleunigungszustand das PT1-Glied mit Werten aus dem zweiten Kennfeld gespeist. Nach einer gewissen Beschleunigungszeit, die anhand von Gaspedalstellung und Beschleunigung ermittelt werden kann, wird für den stationären Endpunkt wieder auf das erste Kennfeld als Eingangsgröße des PT1-Glieds umgeschaltet.
  • In einem optionalen Schritt 14 wird ermittelt, ob die erfolgte oder prädizierte Überschreitung der Schwelle aufgrund einer aktuellen Fahrsituation gerechtfertigt ist, z.B. um bei einer erhöhten Fahrbahnneigung oder bei einer erhöhten Fahrzeugbeladung eine Anfahrt oder ein Halten der Geschwindigkeit zu ermöglichen oder zur Regeneration eines Partikelfilters nötig sind. Falls ja, wird in Schritt 15 verzweigt und vorerst (bis zu einem weiteren Abfragen der Funktion durch eine Verzweigung zu Schritt 12) kein Eingriff zur Stickoxid-Reduzierung durchgeführt. Dem Fahrer bzw. Fahrzeugsystem wird also eine Mindestbeschleunigung (bzw. ein dazu eingesetzter Momentenwunsch oder ein eingesetzter Gang) erlaubt, bei der keine Maßnahmen ergriffen werden. Z.B führt eine Fahrt an einem Berg mit hoher Steigung und/oder einem beladenen Fahrzeug mit hoher Masse zu einem erhöhten Mindest-Leistungsbedarf, der zum Anfahren oder Aufrechterhaltung der Fahrzeuggeschwindigkeit erforderlich ist, obgleich die vorbestimmte Stickoxid-Schwelle bereits überschritten sein kann. In diesem Fall differenziert der verwendete Algorithmus anhand der Beschleunigung oder anhand der ermittelten Steigungs- und Massenschätzung und eines Modells der Fahrwiderstände den Betriebspunkt sowie die mindestens zulässige Beschleunigung. Falls eine solche Rechtfertigung nicht vorliegt, wird in Schritt 16 verzweigt.
  • In Schritt 16 wird entschieden, ob zur Stickoxid-Reduzierung ein Eingriff erfolgen soll. In einer bevorzugten Variante erfolgt ein Eingriff direkt bei Überschreiten der Schwelle bzw. bei prädiziertem Überschreiten der Schwelle. Es kann alternativ auch überprüft werden, ob eine erhöhte Stickoxid-Emission tatsächlich auf eine erhöhte Beschleunigung des Fahrzeugs durch den Fahrer zurückzuführen ist, und nur für diesen Fall entschieden, dass ein Eingriff erfolgen soll. Dabei kann anhand der Kenngröße „Beschleunigung“ gangabhängig festgestellt werden, ob der Fahrer einen starken Beschleunigungsvorgang durchführt, d.h. das Gaspedal so stark betätigt, dass die Schwelle für die Stickoxid-Emissions-Grenze überschritten wird und damit ein erhöhter NOx Ausstoß einhergeht. In einer weiteren alternativen Variante erfolgt ein Eingriff erst ab einer festgestellten Häufigkeit an Überschreitungen der Schwelle oder einem bestimmten Ausmaß der Überschreitung über einen gewissen Zeitraum. In dieser alternativen Variante kann ein Wert zur Schwellenüberschreitung gespeichert werden und in Schritt 12 zurück verzweigt werden. Erst wenn in Schritt 16 die Kriterien zur Einleitung eines Eingriffs erfüllt sind, wird weiter in Schritt 17 verzweigt.
  • In Schritt 17 wird ein geeigneter Eingriff zur Stickoxid-Reduzierung ermittelt. Ermittelt wird vorzugsweise ein zur Reduzierung der Stickoxid-Emissionen unter die Schwelle geeigneter Gangwechsel und / oder eine zu einer solchen Reduzierung geeignete Reduzierung einer Momentenanforderung an das Fahrzeug. Hierzu kann der geeignete Eingriff insbesondere anhand der Kenngrößen Ist-Gang, Soll-Gang und Beschleunigung ermittelt werden.
  • In einer ersten bevorzugten Ausführung wird ein Eingriff zumindest teilweise automatisiert durchgeführt. Das kann beispielsweise bei einem ermittelten geeigneten Gangwechsel durch ein Automatikgetriebe erfolgen und bei einer ermittelten Reduzierung der Momentenanforderung über eine entsprechende Begrenzung der (z.B. vom Fahrer über das Gaspedal angeforderten) Momentenanforderung in einem Steuergerät des Fahrzeugs.
  • In einer alternativen bevorzugten Ausführung wird der ermittelte Eingriff an den Fahrer kommuniziert. Das kann durch geeignete Aktoren im Fahrzeug erfolgen, z.B. durch ein aktives Gaspedal, ein vibrierendes Lenkrad, aber auch durch akustische Signale oder eine Anzeige, z.B. durch die Anzeige einer Schaltempfehlung.
  • In dieser Variante kann also, sobald der Fahrer durch seinen Fahrstil (z.B. zu hohe Beschleunigung) in Bereiche eines zu hohen und nicht durch eine besondere Fahrsituation gerechtfertigten NOx-Ausstoßes kommt, anhand der Eingangsgrößen ein verhaltensabhängiges situatives Fahrerkommando ermittelt und dem Fahrer in Echtzeit auf ein Display übermittelt werden. Solche Fahrerkommandos können beispielsweise „Reduzierung der Gaspedalstellung“ oder „Hoch- oder Runterschalten in einen geeigneten Gang“ sein. Letzteres Kommando basiert auf einem Modell und nutzt zusätzlich die Informationen des Schaltassistenten, um gleichermaßen den Verbrauch gering zu halten. Um einen Kraftstoffmehrverbrauch zu vermeiden, wird dabei also vorzugsweise auch die Schaltstrategie des Gangschaltassistenten ausgewertet und, wenn immer möglich und nicht NOxerhöhend, diese vorgeschlagen.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung wird vorzugsweise zunächst anhand der aktuellen Ganginformation ermittelt, ob eine Schaltempfehlung ausgegeben werden kann, die den Betriebspunkt in Bereiche niedrigen NOx Ausstoß verschieben kann und den Fahrkomfort und Kraftstoffverbrauch möglichst nicht negativ beeinflusst. Erst wenn das nicht der Fall ist, wird eine Reduzierung der Momentenanforderung, insbesondere eine reduzierte Gaspedalstellung, empfohlen.
  • Zusätzlich zu Fahrempfehlungen können dem Fahrer auch die aktuellen NOx-Emissionen angezeigt werden, z.B. über ein Symbol, das sich in Größe und / oder Farbe ändert. Das kann vorzugsweise so ausgestaltet sein, dass der Fahrer zum einen eine direkte Rückkopplung hat, wie sein Fahrstil die NOx-Emissionen beeinflusst, z.B. über eine Veränderung der Anzeige als Reaktion auf einen Gangwechsel oder eine Fahrpedalbetätigung. Zum anderen kann der Fahrer über die Anzeige aber auch selbst abschätzen, wie nahe er der vorgegebenen NOx-Schwelle kommt und damit wann evtl. automatische Eingriffe in Fahrzeugfunktionen (z.B. über ein aktives Fahrpedal oder eine Automatikschaltung) erfolgen bzw. wann Vorschläge zum Fahrverhalten an den Fahrer zu erwarten sind. Diese Anzeige einer Annäherung bzw. eines Überschreitens der NOx-Schwelle kann z.B. dadurch erfolgen, dass sich ein Symbol von grün (weit weg von der Schwelle) über gelb (nahe an der Schwelle) zu rot (über der Schwelle) ändert und / oder dass neben dem anzeigenden Symbol auch die Schwelle eingezeichnet ist und sich das Symbol (z.B. durch Größenänderung) der eingezeichneten Schwelle nähert, wenn die NOx-Emissionen sich dem vorbestimmten NOx-Schwellwert nähern. Für diese Anzeigen kann ein Algorithmus andauernd anhand des aktuellen Betriebspunktes (insbesondere Motordrehzahl und Mitteldruck des Motors) die aktuelle NOx-Emission und den Abstand von der vorbestimmten Schwelle bestimmten.
  • Anhand des Ausmaßes und der Anzahl der Überschreitungen der NOx-Emission-Schwelle während einer Fahrt und / oder über einen bestimmten Zeitraum oder anhand des durch das NOx-Modell ermittelten gesamten NOx-Ausstoßes kann auch die Fahrweise des Fahrers insgesamt bewertet werden und diese Bewertung abgespeichert werden. Anhand der Bewertung können dem Fahrer nützliche Hinweise zu seinem Fahrstil ausgegeben bzw. angezeigt werden.
  • 2 zeigt ein System, mit welchem die beschriebenen Verfahren durchgeführt werden können. Schematisch ist dort ein Fahrzeug 20 mit einem Dieselmotor 21 dargestellt. Das Fahrzeug umfasst weiterhin ein Motorsteuergerät 22, welches über Verbindungen 201 Steuerfunktionen an dem Dieselmotor 21 ausführen kann. Das Motorsteuergerät 22 greift dazu auf Zustandsgrößen zurück, welche z.B. von Sensoren erfasst oder aus derartigen Sensordaten berechnet werden. In 2 ist beispielsweise ein Sensor 23 gezeigt, welcher eine Motor-Zustandsgröße erfasst, sowie ein weiterer Sensor 24, welcher eine weitere Fahrzeug-Zustandsgröße erfasst. Das Motorsteuergerät 22 erhält die sensorerfassten Zustandsgrößen beispielsweise über einen CAN-Bus 202 und kann daraus weitere Zustandsgrößen berechnen.
  • Um ein Verfahren durchzuführen, wie es zur Reduzierung der Stickoxid-Emission oben beschrieben ist, berechnet vorzugsweise eine Recheneinheit des Steuergeräts 22 anhand solcher Zustandsgrößen wie oben beschrieben, ob die Stickoxid-Emission eine vorbestimmte Schwelle überschreitet bzw. prädiziert eine solche Überschreitung. Dazu kann das Steuergerät 22 vorzugsweise auf in Speichereinheiten des Steuergeräts 22 abgelegte Kennfelder und Modelle zurückgreifen. Daraufhin ermittelt das Steuergerät 22 wie beschrieben, ob ein Eingriff zur Reduzierung der Stickoxid-Emission erfolgen soll und, falls ja, welche Form der Eingriff annehmen soll. Als mögliche Eingriffe kann das Steuergerät 22 z.B. eine Momentenbegrenzung selbständig durchführen, über eine Verbindung 203 sowie ein Getriebesteuergerät 25 einen Schaltvorgang einer Automatikschaltung auslösen oder beispielsweise über eine Verbindung 204 die Anzeige einer Fahrempfehlung durch ein Display 26 oder Aktoren wie Lenkradvibration oder ein aktives Gaspedal an den Fahrer veranlassen, insbesondere die Empfehlung eines Gangwechsels oder einer reduzierten Momentenanforderung z.B. über ein Gaspedal.
  • 3 zeigt ein weiteres beispielhaftes System, mit welchem die beschriebenen Verfahren durchgeführt werden können. Dabei entsprechen die Elemente Fahrzeug 30, Dieselmotor 31, Motorsteuergerät 32, Sensor 33, Sensor 34, Steuerverbindungen 301 bzw. CAN-Bus 302 denen zu 2 beschriebenen Elementen 20, 21, 22, 23, 24, 201, 202. Zudem weist das System eine Verbindungseinheit bzw. ein Verbindungssteuergerät (CCU) 35 auf, welches über eine Recheneinheit, Speichermittel sowie Kommunikationsmittel verfügt.
  • Das Verbindungssteuergerät 35 empfängt vom Fahrzeug 30, vorzugsweise vom Motorsteuergerät 32 über eine Verbindung 303, sensorerfasste oder berechnete Zustandsgrößen, welche zur Durchführung der beschriebenen Verfahren nötig sind. Das kann beispielsweise über eine Verbindung zu einem CAN-Bus oder über eine OBD-Schnittstelle erfolgen. Das Verbindungssteuergerät 35 kann dann ermitteln, ob eine Stickoxid-Emission einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, ob ein Eingriff zur Reduzierung der Stickoxid-Emission erfolgen soll und, wenn ja, welcher Art der Eingriff sein soll.
  • In dem in 3 gezeigten System wird ein derart bestimmter Eingriff vorzugsweise dem Fahrer als Fahrempfehlung kommuniziert. Hierzu verfügt das Verbindungssteuergerät 35 über eine Verbindung 304 zu einer Vorrichtung mit HMI, insbesondere eine mobile Recheneinheit mit Display wie z.B. ein Smartphone 36. Die Verbindung 304 kann beispielsweise als Bluetooth-Schnittstelle ausgestaltet sein, auf Seiten des Verbindungssteuergeräts 35 insbesondere über ein Bluetooth-Dongle, welches mit einer USB-Schnittstelle des Verbindungssteuergeräts 35 verbunden ist. Alternativ kann eine solche Fahrempfehlung auch über eine Fahrzeuganzeige oder ein Navigationsgerät erfolgen.
  • Zusätzlich können Informationen über die Stickoxid-Emission und / oder über vorgeschlagene Eingriffe und / oder über damit zusammenhängende Fahrdaten auch auf einen Server übertragen werden, beispielsweise über ein GSM-Modul des Verbindungssteuergeräts 35 (in 3 nicht gezeigt).
  • Das in 3 gezeigte und hierzu beschriebene System kann vorzugsweise auch als Nachrüstlösung für bereits ausgelieferte Diesel-Fahrzeuge eingesetzt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (25)

  1. Verfahren zur Reduzierung einer Stickoxid-Emission eines Dieselfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Sensoren des Dieselfahrzeugs erste Zustandsgrößen des Dieselfahrzeugs erfasst werden, dass durch eine Recheneinheit abhängig von den ersten Zustandsgrößen ermittelt wird, ob die Stickoxid-Emission eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, oder durch die Recheneinheit abhängig von den ersten Zustandsgrößen prognostiziert wird, ob die Stickoxid-Emission die vorbestimmte Schwelle überschreiten wird, und dass, falls eine Überschreitung der Schwelle berechnet oder prognostiziert wird, durch die Recheneinheit ein Eingriff in die aktuelle Momentenanforderung des Dieselfahrzeugs und / oder ein Eingriff in die aktuelle Übersetzung oder Einstellung eines Getriebes des Dieselfahrzeugs ermittelt wird, welcher zu einer Reduzierung der Stickoxid-Emission auf einen Wert unterhalb der Schwelle beiträgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Eingriff im Fahrzeug automatisiert durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriff eine automatische Reduzierung einer Momentenanforderung eines Fahrers des Dieselfahrzeugs umfasst, insbesondere durch eine entsprechende Momentenbegrenzung durch ein Steuergerät des Dieselfahrzeugs.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriff über ein Automatikgetriebe erfolgt, welches einen Gangwechsel durchführt.
  5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriff eine Rückmeldung an einen Fahrer des Dieselfahrzeugs bezüglich einer Momentenanforderung oder bezüglich eines Schaltvorgangs umfasst, insbesondere durch eine haptische Rückmeldung durch ein Lenkrad oder durch ein aktives Gaspedal, durch ein akustisches Zeichen oder durch eine Anzeige.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Eingriff einem Fahrer des Dieselfahrzeugs als Fahrempfehlung angezeigt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrempfehlung eine Empfehlung zum Wechsel eines Ganges oder eine Empfehlung zur Reduzierung einer Momentenanforderung, insbesondere einer Gaspedalstellung, ist.
  8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dieselfahrzeug über ein Abgasnachbehandlungssystem verfügt und dass der Eingriff ausschließlich oder verstärkt in Phasen erfolgt, in welchen das Abgasnachbehandlungssystem, insbesondere aufgrund einer Betriebstemperatur, nicht optimal arbeitet.
  9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu den erfassten ersten Zustandsgrößen gehören oder aus den erfassten Zustandsgrößen ermittelt werden zumindest eine der Größen Fahrzeuggeschwindigkeit, Motordrehzahl, aktueller Gang, vorgeschlagener Soll-Gang eines Schaltassistenten, Kraftstoff-Verbrauch, Kupplungsmoment, Fahrpedalstellung, Ladedruck, Ansauglufttemperatur, Fahrbahnsteigung, Fahrzeugmasse, Fahrzeugbeschleunigung, Fahrzeugslängsbeschleunigung, im aktuellen Fahrzyklus zurückgelegte Strecke, effektiver Mitteldruck des Motors, Abgasmassenstrom.
  10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines zuvor am Dieselfahrzeug vermessenen erstes Kennfelds zur Stickoxid-Emission ermittelt wird, ob die Stickoxid-Emission die vorbestimmte Schwelle überschreitet.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kennfeld als Funktion einer Motordrehzahl und eines Mitteldrucks des Motors ausgestaltet ist.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass für Beschleunigungsvorgänge für die Ermittlung, ob die Stickoxid-Emission die vorbestimmte Schwelle überschreitet, ein zweites Kennfeld eingesetzt wird, welches reduzierte Abgasrückführraten während eines Beschleunigungsvorgangs berücksichtigt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kennfeld als Funktion einer Motordrehzahl und eines Mitteldrucks des Motors ausgestaltet ist.
  14. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Überschreitung der Schwelle anhand eines Stickoxid-Rohemissionsmodells bestimmt wird.
  15. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Höhe und / oder eine Häufigkeit des Überschreitung der Schwelle als Maß für eine Fahrbewertung berechnet wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriff in Abhängigkeit der Fahrbewertung erfolgt, insbesondere dass anhand der Fahrbewertung durch die Recheneinheit entschieden wird, ob ein Eingriff durchgeführt wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbewertung ausgegeben und / oder abgespeichert wird.
  18. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einem Fahrer des Dieselfahrzeugs ein Abstand zu der Schwelle mitgeteilt wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitteilung über eine Visualisierung durch ein sich in Farbe und / oder Größe zeitlich in Abhängigkeit der aktuellen Stickoxid-Emission änderndes Symbol erfolgt, welches den Fahrer vor einer Annäherung an die Schwelle von unten und bei einem Überschreiten der Schwelle warnt.
  20. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung des Eingriffs auch ein möglicher Einfluss auf einen Kraftstoffverbrauch des Dieselfahrzeugs berücksichtigt wird.
  21. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass kein Eingriff erfolgt, wenn eine Momentenanforderung und / oder eine Gangwahl des Fahrers aufgrund der aktuellen Fahrsituation, insbesondere bei einer Steigung der Fahrbahn oder einer zusätzlichen Beladung des Fahrzeugs, insbesondere für einen Anfahrvorgang oder ein Aufrechterhalten der Fahrzeuggeschwindigkeit, erforderlich ist, auch wenn die Schwelle dabei überschritten wird.
  22. Computerprogramm, welches dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche durchzuführen.
  23. Vorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22 durchzuführen.
  24. Vorrichtung nach Anspruch 23, ausgebildet als ein Motorsteuergerät (22) umfassend Speichermittel, Kommunikationsmittel sowie eine Recheneinheit, mit welcher ein Computerprogramm nach Anspruch 22 abgearbeitet wird.
  25. Vorrichtung nach Anspruch 23, ausgebildet als Kommunikationssteuergerät (35) umfassend Speichermittel, Kommunikationsmittel sowie eine Recheneinheit, mit welcher ein Computerprogramm nach Anspruch 22 abgearbeitet wird.
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