用于减少柴油车辆的氮氧化物排放的方法与流程

本发明涉及一种用于减少柴油车辆的氮氧化物排放的方法以及一种计算机程序或一种装置，一种计算机程序或一种装置被设置用于执行这样的方法。

背景技术：

不同的方法被已知用于柴油车辆中的减少氮氧化物排放，例如选择性催化还原（见例如DE 197 28 343 C1、DE 10 2007 062 704 A1）或存储催化器（见例如DE 197 55 600 A1）。

由DE 10 2007 048 130 A1中已知装置和方法，用以测量和显示车辆的环境贡献。该装置也可以具有环保-驾驶教练功能。

技术实现要素：

本发明涉及一种根据独立方法权利要求的方法以及一种计算机程序和一种装置，一种计算机程序和一种装置被设置用于执行方法。

在此由柴油车辆出发，应当减少其氮氧化物排放。为此提出：计算单元与传感器测量和从中确定的关于当前车辆状态的信息相关地获知：是否进行或即将发生超过预先确定的阈值。在该情况下，计算单元获知对于力矩要求或变速器传动比或变速器调整的干涉，这些干涉适用于阻止超过阈值或限界排放的提高。该方式具有如下的优点：附加于车辆的实际上的运行策略之外，该实际上的运行策略也可以根据另外的参量，例如燃料消耗、驾驶舒适性和另外的环境参量被优化，进行检查：可以限界对于柴油车辆来说氮氧化物排放的紧要的参量。这点例如可以在与之不同地被使用的NOx废气后处理系统的非优化运行状态中，例如在非优化运行温度下是重要的。在这种运行状态下，例如在冷启动期间和之后，驾驶员刚好可以通过他的驾驶方式显著有助于减少氮氧化物排放并且相应地还有所提出的干涉可以特别在这些状况下发挥强的作用。此外，没有NOx废气后处理系统的系统中的使用是特别有利的，因为通过减少氮氧化物原始排放同样减少了到环境中的离开废气系统的气体的氮氧化物。

被获知的干涉然后可以在车辆中自动地，优选通过经由控制器或对自动切换装置的切换命令的力矩干涉来进行。其优点是，与驾驶员的驾驶行为无关地通过该系统保证了排放的限界或排放提高的限界。

替换地也可以作为对驾驶员的提示来进行干涉，尤其是作为实时的提示。这点例如可以通过车辆中的触觉的致动器来进行，例如颤动式操作元件，例如方向盘或主动的油门踏板。声学或可视的提示也是可行的。该设计方案的优点是：不进行对车辆控制的自动的干涉并由此根据存在的优化保持获得驾驶员的驾驶舒适性。通过排放维持阈值被设置为驾驶员的责任，给驾驶员清楚地显示了他可以利用哪些干涉（例如通过降低加速踏板位置或通过确定的档位变换）来使排放保持在紧要的阈值以下。

特别有效且快速地可以计算或预测阈值超过，如果为此使用了之前测量到的特性场的话。这点具有如下优点，即，干涉或驾驶忠告可以这样时间接近地进行，使得减少排放或阻止了排放的太强提高进而阻止了产生的环境负载。尤其是马达转速和马达平均压力作为用于计算的适当且可靠的输入参量或这样的特性场是已证实的。在加速过程期间考虑了减少的废气回引率的附加第二特性场的可选使用具有如下的优点，即，因此可以在加速过程中较精确地进行氮氧化物计算。

在另一优选设计方案中，根据频率和/或阈值超过而产生关于氮氧化物排放的驾驶评价，借助于该驾驶评价还可以更有目的且更有效地确定所述干涉。

为了对驾驶员给出针对他的驾驶方式对于氮氧化物排放的影响的感觉并且给出对于不久即将发生的干涉或不久待期望的驾驶忠告的提示，当前的排放、必要时包括预先确定的阈值也可以被可视化给驾驶员。

优选地在选择干涉时也考虑了与之相关的燃料消耗，因此所述干涉不在另外的部位上不必要地具有负面效应。优选地，在确定的驾驶状况下（例如在坡上、在附加车辆负载的情况下、在启动过程中等）不进行干涉，以不过强地减少驾驶舒适性。

这些所提出的方法可以要么在纯车辆内部系统中实现，在该系统中，车辆控制器的计算单元接管计算并促成干涉。替换且特别适合作为加装解决方案（Nachrüstlösung）地，也可以通过与车辆连接的、但是外部的通信控制器（CCU）以及又与CCU连接的具有HMI的设备（例如导航设备、智能手机或其它具有显示的移动设备）来实现。这种加装解决方案明显比（也附加的）废气后处理的加装更有利并且可以尽管如此显著地有助于减少被加装的柴油车辆的氮氧化物排放。

附图说明

本发明随后参考附图并根据实施例来详细描述。在此：

图1示意性示出了用于减少柴油车辆的氮氧化物排放的示例性方法的流程，

图2示意性示出了第一示例性的系统，利用该系统可以执行用于减少柴油车辆中的氮氧化物排放的方法以及

图3示意性示出了第二示例性的系统，利用该系统可以执行用于减少柴油车辆中的氮氧化物排放的方法。

具体实施方式

本发明涉及一种用于减少柴油车辆的氮氧化物排放的方法以及一种为此设置的计算机程序和为此设置的系统。

车辆驾驶员的驾驶方式不仅能够影响到车辆的燃料消耗，而且也能够影响到该车辆的有害物质排放。针对柴油车辆，氮氧化物排放尤其是针对它们的环境兼容性的重要标准。

图1示意性示出了用于减少柴油车辆的氮氧化物排放的方法。

在第一步骤11中不断读出或计算车辆的确定的状态参量。在此，这些状态参量可以要么通过传感器来检测，要么由检测到的传感器值通过模型计算和/或特征场来确定。例如可以在柴油车辆中获知下列参量中的一些或所有并例如通过与车辆的控制器的通道来读出，尤其是通过车辆的CAN总线：

• 车辆速度

• 马达转速(n)

• 实际档位

• 用于燃料消耗优化的换档辅助装置的额定档位

• 离合器力矩

• 加速踏板位置

• 增压压力、抽吸空气温度

• 车道的坡度

• 车辆的质量

• 加速度。

从这些参量中也可以计算另外的状态参量，例如：

• 车辆纵向加速度

• 驶过的路段

• 马达的有效平均压力（pme）

• 废气质量流

• 静态和动态NOx原始排放

• 车辆质量（如果没有读出）

• 坡度（如果没有读出）。

本方法此外优选使用这些实时接收到的车辆数据，尤其是转速、负载、车辆速度、油门踏板位置、档位和切换预先规定。

在步骤12中，根据车辆的NOx特性场和动态NOx排放模型来获知相应驾驶方式下的当前NOx排出。

在步骤13中将所获知的NOx排放与预先确定的阈值进行比较，并获知NOx排放是否超过或按照期望（也就是说尤其在期望的另外的力矩要求和期望的档位选择下）超过预先确定的阈值。因为随着超过阈值已经可能产生不希望地被提高的NOx排出，所以可以执行可选的预测功能，以便避免就要即将发生的超过。在此情况下优选借助于与阈值的当前间隔（与阈值的差）和该间隔或差的时间上的发展例如根据线性模型来获知，多长时间之后在当前驾驶方式下即将发生阈值的超过。阈值尤其借助于之前在车辆上测量到的NOx特性场作为当前马达转速和马达平均压力的函数来确定并因此描述了可接受的小NOx排出和显著被提高的NOx排出之间的界限。

NOx超过的高度并且由此显著度优选根据NOx原始排放模型来获知。动态NOx排放的计算优选根据被简化的动态NOx原始排放模型来进行。对于这样的模型的基础尤其要介绍的是作为根据正常驾驶条件下的特性场的马达转速、平均压力和必要时废气回引率的函数的被获知的NOx特性场。例如利用PT1部分，在运行点更换时与转速和平均压力相关地获知NOx原始排放排出的动态改变。在此情况下，PT1部分可以从稳定运行出发以来自特性场的值被馈给。PT1部分的时间常量在此可以与质量流相关地被改变。

补充地可以在需要用于提高准确性时使用作为转速、有效平均压力的函数和在减少的废气回引率、尤其是0的废气回引率下的第二NOx特性场，以便在加速过程中考虑在此减少的AGR率。在该情况下，在加速状态下PT1部分以来自第二特性场的值被馈给。在根据油门踏板位置和加速度能够获知的一定加速时间之后，针对稳定的终点又切换到作为PT1部分的输入参量的第一特性场上。

在可选的步骤14中获知：基于当前驾驶状况是否已进行的或者预测的阈值的超过是有表明的，例如以便在提高的车道坡度下或在提高的车辆负载下实现启动或速度的保持或用于颗粒过滤器的再生是必要的。如果是“是”，那么在步骤15中分支并目前（直至通过向步骤12的分支进一步询问所述函数）不执行用于减少氮氧化物的干涉。因此，对于驾驶员或车辆系统而言允许最小加速度（或被用于其的力矩愿望或被使用的档位），在该最小加速度下不采取措施。例如，在具有高坡度的山和/或具有大质量的负载的车辆上的驾驶造成最小功率需求的提高，该提高的最小功率需求用于启动或维持车辆速度是必不可少的，虽然可能已经超过了预先确定的氮氧化物阈值。在该情况下，根据加速度或根据所获知的坡度-和质量估计和驾驶阻力的模型，所使用的算法与运行点以及最小允许加速度有差别。如果不存在这种表明，那么在步骤16中进行分支。

在步骤16中决定是否应当为了减少氮氧化物而进行干涉。在一优选变型方案中，直接在超过阈值或在预测超过阈值时进行干涉。替换地也可以检查：被提高的氮氧化物排放是否实际上归因于车辆由于驾驶员而提高的加速度，并且仅针对该情况决定应当进行干涉。在此可以根据特性参量“加速度”与档位相关地确定：驾驶员是否执行了强的加速过程，也就是说这样强地操纵油门踏板，使得超过了针对氮氧化物排放界限的阈值并且由此产生了被提高的NOx排出。在另一替换的变型方案中，从超过阈值的确定的频率或在一定的时间段上超过的确定的程度开始才进行干涉。在该替换的变型方案中可以存储用于阈值超过的值并分支返回步骤12。当步骤16中满足了用于开始干涉的标准时才进一步分支到步骤17。

步骤17中获知适当的干涉用以减少氮氧化物。优选获知在阈值下适合用于减少氮氧化物排放的档位变换和/或对车辆的力矩要求的适合用于这种减少的减少。为此可以尤其根据特性参量实际档位、额定档位和加速度来获知适当的干涉。

在第一优选实施方案中，至少部分自动地执行干涉。该干涉例如可以在所获知的适当的档位变换时通过自动变速器进行并且在力矩要求的所获知的减少下通过力矩要求的相应限界（例如由驾驶员通过油门踏板所要求的）在车辆的控制器中进行。

在一替换的优选实施方案中，将所获知的干涉传达到驾驶员处。该干涉可以通过车辆中的适当的致动器来进行，例如通过主动的油门踏板、颤动的方向盘，但是还有通过声学信号或显示，例如通过切换忠告的显示。

因此在该变型方案中可以一旦驾驶员由于他的驾驶风格（例如太快的加速度）而来到太高的且没有通过特别的驾驶状况而表明的NOx排出的范围内，就根据输入参量获知与行为相关的情景的驾驶员命令并给驾驶员实时传递到显示器上。这样的驾驶员命令例如可以是“降低油门踏板位置”或“向上或向下切换到适当的档位上”。后一命令基于一模型并且附加地使用了切换辅助装置的信息，以同样地少地保持消耗。为了避免多消耗燃料，在此因此优选也评价换档辅助装置的切换策略并且，如果总是可以且不提高NOx地提出该切换策略的话。

在一优选的设计方案中，优选首先根据当前的档位信息来获知：是否可以发出切换忠告，该切换忠告可以使运行点推移到低NOx排出的范围内并尽可能不负面地影响驾驶舒适性和燃料消耗。当不是该情况时，才忠告减少力矩要求、尤其是降低的油门踏板位置。

附加于驾驶忠告，也可以给驾驶员显示当前的NOx排放，例如通过在参量和/或颜色上发生改变的符号。该符号优选可以这样地设计，使得驾驶员一方面具有对其驾驶风格是如何影响NOx排放的直接反馈，例如通过作为对档位变换或加速踏板操纵的反应来改变显示。另一方面，驾驶员可以通过该显示但是也可以自行估计，他与预先规定的NOx阈值有多近进而什么时候会进行车辆功能上的可能的自动干涉（例如通过主动的加速踏板或自动切换）或者说什么时候能够期望会有用于对驾驶员的驾驶行为的忠告。接近或超过NOx阈值的该显示例如可以通过如下方式来进行，即，符号从绿（离阈值很远）经由黄（阈值附近）向红（在阈值之上）改变和/或除了正在显示的符号也画入阈值并且该符号（例如通过参量改变）接近被画入的阈值，如果NOx排放接近预先确定的NOx阈值的话。针对所述显示，算法可以持续地根据当前运行点（尤其是马达转速和马达的平均压力）来确定当前的NOx排放和与预先确定的阈值的间隔。

根据在驾驶期间和/或在确定时间段上的NOx排放阈值的超过的程度和数量或根据通过NOx模型所获知的全部的NOx排出也可以总体评价驾驶员的驾驶方式并存储该评价。根据评价可以给驾驶员给出或显示对于他的驾驶风格的有用提示。

图2示出了一系统，利用该系统可以执行已描述的方法。示意性地在那里示出了具有柴油马达21的车辆20。该车辆此外包括马达控制器22，该马达控制器可以通过连接装置201在柴油马达21上实施控制功能。马达控制器22为此动用如下的状态参量上，这些状态参量例如由传感器检测或从这类传感器数据中计算。图2中例如示出了传感器23，该传感器检测马达状态参量，以及示出了另一传感器24，该传感器检测另一车辆状态参量。马达控制器22例如通过CAN总线202获得传感器所检测的状态参量并可以从中计算其他的状态参量。

为了执行如上面所描述的用于减少氮氧化物排放那样的方法，控制器22的一计算单元优选根据如上所描述的那样的这样的状态参量来计算：是否氮氧化物排放超过了预先确定的阈值或预测到这样的超过。为此，控制器22可以优选动用存储于控制器22的存储器单元中的特性场和模型。接着，控制器22就像已描述的那样获知：是否应当进行用于减少氮氧化物排放的干涉，并且如果是“是”，那么干涉应当采取哪种形式。作为可能的干涉，控制器22例如可以自行执行力矩限界，通过连接装置203以及变速器控制器25触发自动切换的切换过程或例如通过连接装置204促成通过显示器26或致动器的驾驶忠告、例如方向盘颤动或主动的油门踏板显示给驾驶员，尤其是档位变换的或减少力矩要求的忠告、例如通过油门踏板。

图3示出了另一示例性系统，利用该系统可以执行已描述的方法。在此，车辆30、柴油马达31、马达控制器32、传感器33、传感器34、控制连接装置301或CAN总线302这些元件相应于相对图2所描述的元件20、21、22、23、24、201、202。此外，该系统具有连接单元或连接控制器（CCU）35，该连接控制器具有计算单元、存储器器件以及通信器件。

连接控制器35由车辆30、优选由马达控制器32通过连接装置303接收用于执行所描述的方法必要的传感器检测到的或计算出的状态参量。这点例如可以通过与CAN总线的连接装置或通过OBD接口进行。连接控制器35于是可以获知：氮氧化物排放是否超过了预先确定的阈值，是否应当进行用于减少氮氧化物排放的干涉，以及当“是”时，所述干涉应当是哪种形式。

在图3中示出的系统中，优选给驾驶员传达这种形式的确定的干涉来作为驾驶忠告。为此，连接控制器35具有与带有HMI的装置连接的连接装置304，尤其是具有带有显示器的移动式计算单元、例如智能手机36。连接装置304例如可以在连接控制器35侧上尤其通过蓝牙加密狗（Dongle）被设计为蓝牙接口，该蓝牙加密狗与连接控制器35的USB接口连接。替换地也可以通过车辆显示装置或导航设备进行这种驾驶忠告。

附加地也可以将关于氮氧化物排放和/或关于所提出的干涉和/或关于与之关联的驾驶数据的信息传递到一服务器上，例如通过连接控制器35的GSM模块（图3中未示出）。

图3中示出的并为此所描述的系统可以优选也被使用作为用于已经供货的柴油车辆的加装解决方案。