用于监控车辆中的排放水平的方法与流程

文档序号:33050876发布日期:2023-01-24 23:17阅读:44来源:国知局

1.本发明涉及一种用于监控车辆中的排放水平的方法以及一种计算单元和一种用于执行所述方法的计算机程序。


背景技术:

2.在带有内燃机的车辆中,连续地监控出现的排放并且检查是否遵守极限值。这适用于所有出现的排放,即例如适用于氮氧化物(nox)、一氧化碳(co)、氨(nh3)或烟尘颗粒。然后可以基于所测得的参数在需要时通过控制器导入不同的措施来减少排放。
3.在此,为了确定每公里当前出现的排放,将有待检查的排放值和所行驶的总路程分别对时间进行积分并且接着将两个积分结果彼此相除。这个路程或所观察的时间间隔越长,那么当前的排放对这个排放平均值的影响就越小。因为排放平均值又用于控制,所以这导致,在相同的当前的排放值下,用于减少排放的措施可能有非常不一样的结果。这种区别也称为“记忆效应”或“储蓄所效应”。


技术实现要素:

4.按照本发明,建议了带有独立权利要求特征的一种用于监控车辆中内燃机的排气中的排放的方法以及一种计算单元和一种用于执行所述方法的计算机程序。有利的设计方案是从属权利要求以及接下来的说明书的主题。
5.本发明创造了在带有内燃机的车辆中的更好的排放监控和控制。这一点通过根据这些所测得的排放在过去存在多长时间来对它们加权以避免记忆效应达到,因而所估算的排放水平与总行驶路程的长度无关。
6.尤其建议了一种方法,在所述方法中,针对排气中的至少一种成分执行多个连续相继的排放测量,其中,分别在车辆经过预定长度的行驶路程之后实行排放测量中的每个排放测量。针对这些排放测量中的每个排放测量,将基于这些测量获得的与路程相关的排放值储存在存储元件中。然后基于多个这些所储存的与路程相关的排放值形成了针对当前的时间点的经平滑的排放水平,其中,为此,与时间上过去较长时间的排放值相比,更为强烈地考虑到了较新的排放值。与路程相关的排放值可以基于测量例如通过诸如对行驶路程或行驶路程所需的时间进行积分之类的中间步骤加以计算。在此,预定长度的行驶路程优选应当对排放量中的每个排放量而言均是一样长的。
7.通过使排放值与所经过的各个一样长的行驶路程段关联起来并且通过伴随对较新的值的更强有力的评估的平滑,可以相同地评估在车辆的整个所行驶的路程上的新的排放。因此相同的当前的排放事件可能导致相似的用于减少排放的措施,与已经经过的所行驶的总路程无关,并且可以更早和更为明确地对当前的排放事件作出反应。
8.在此,在一种可能的实施方式中,可以在每一个单独的排放测量之后形成针对当前的时间点的新的经平滑的排放水平。因此新的所测得的排放值可以分别一起纳入新的平滑并且因此实现了对当前的排放的充分的考量。但原则上也可以不那么频繁地计算经平滑
的排放值。
9.由多个之前的排放值形成经平滑的排放水平应当已经得到理解并且可以以不同的方式发生。形成经平滑的排放水平例如可以包括由预定数量的最后被储存的与路程相关的排放值形成滑动的经加权的平均值。滑动的平均值在此可以优选被这样使用,即,总有相同数量的排放值纳入到平均值中,并且因此通过每一次测量用新的排放值取代最老的值。因此人们获得了这样一个排放水平,其主要由较新的排放事件确定并且在大的峰值时还是通过平均值形成加以平滑。经加权的滑动的平均值涉及到预定的路程长度并且在这个路程长度内计算每段路的排放量的经加权的平均值。通过加权也在超过高排放值时避免了排放水平中的强烈的跃变并且保证了几乎连续的排放水平变化曲线。
10.在此,在一种可能的实施方式中,可以在形成滑动的经加权的平均值时对所有预定数量的排放值相同地加权。用加权因子1对所有的值的相同的加权对应滑动的简单的平均值。通过滑动的窗口使非常老的值不再包含到平均值中,因而自动地按期望更为强有力地考虑到了较新的排放值。在滑动的平均值中的排放值备选也可以被不同地加权。优选可以选择时间累进的加权,此时相比较老的排放值用更大的加权因子对较新的排放值加权。通过对要素的累进加权达到了对所述监控方法的相对各个强烈的排放提升更高的推动力。
11.针对当前的时间点形成经平滑的排放水平的另一种可能性在于使用指数平滑法,在指数平滑法中,在使用形式为指数级数的加权的情况下并且根据在0和1之间的固定的平滑因子将值相加。较老的排放值的影响然后由于指数加权因子而快速下降,因而较新的排放值重新决定性地为经平滑的排放水平作出贡献。此外,在这个基础上针对当前的时间点的经平滑的排放水平可以极为简单地由先前的运行(durchlauf)的排放水平和最新的排放值形成,因而不需要储存所有到目前为止的排放值并且明显简化了运算。
12.在所有的可能的实施方式中,所获得的经平滑的排放值紧接着可以被继续使用,以便例如决定导入减少排放的措施。为此可以检查,当前的经平滑的排放水平是否超过一个或多个阈值,并且倘若是的话,可以导入减少排放的措施。附加或备选地也可能的是,根据经平滑的排放水平例如改变排放测量的参数,如测量频率、加权因子或平滑因子的选择或纳入到平均值中的值的数量。
13.可以例如使用带有固定数量的数据元素的存储结构来储存排放值,其中,倘若所有的数据元素均被占用,那么在储存新的排放值时分别覆盖存储结构中的最老的排放值。这种存储器也称为环形存储器并且提供了针对上述特征的例如用于计算滑动平均的特别简单的实现方案。由于环形存储器中的储存的方式,较老的排放值自动被较新的排放值覆盖。但用于临时或持久储存排放值的其它的逻辑的存储结构原则上也是可能的。
14.在此,在存储结构中,即例如在环形存储器中的数据元素的数量,可以大于或等于所储存的排放值的数量,由所储存的排放值形成了针对当前的时间点的经平滑的排放水平。可以例如分别形成关于所有储存在存储结构中的元素的平均值,因而可以为形成平均值自动定义持续滑动的窗口。但备选也可以使用所储存的值中的仅一部分,其中,可选也可以在所述方法的进程中改变的是,使用多少所储存的排放值来形成经平滑的排放水平。
15.倘若使用环形存储器或类似的结构,那么可选可以通过溢流装置防止受方法制约而低于高排放的路程区段。为了这个目的,当经平滑的排放水平超过预定的阈值时,就在这个数据元素由于储存新的排放值而被覆盖之前将存储结构中的最老的排放值传输到附加
的缓冲存储器中。这个步骤也可以在重复超过阈值时多次执行。额外储存在缓冲存储器中的值,然后就优选同样可以和环形存储器中的元素一起用于形成经平滑的排放水平。因此防止了过快地平滑高排放水平并且因此不执行可能必需的措施。
16.所说明的方法步骤和修改方案原则上可以用于测量和监控任意的排放值。在可能的实施方式中,测量例如可以包括测量排气中至少一种成分的浓度或量,如氮氧化物(nox)、氨(nh3)、一氧化碳(co)的浓度或量或者颗粒量。
17.按本发明的计算单元,例如机动车的控制器,尤其在编程技术上设置用于执行按本发明的方法。
18.以带有程序代码的计算机程序或计算机程序产品的形式实施按本发明的方法以执行所有的方法步骤也是有利的,因为这引起了特别低的成本,特别是当正在运行的控制器还被用于其它任务并且因此总是存在时。最后,设置一种能机读的存储介质,其带有如上文所说明钠盐的储存于其上的计算机程序。用于提供计算机程序的合适的存储介质或数据载体尤其是磁性的、光学的和电气的存储器,如硬盘、闪存、eeprom、dvd等。也能通过计算机网络(因特网、内联网等)下载程序。这种下载在此可以有线地或有缆线地或无线地(例如通过wlan网、3g、4g、5g或6g连接等)进行。
19.本发明的进一步的优点和设计方案由说明书和附图得出。
20.本发明借助实施例示意性地示出并且在下文中参考附图加以说明。
附图说明
21.图1概略地绘出了带有排气系的内燃机,本发明的实施方式可以使用在所述内燃机中;图2示出了按照本发明的一种实施方式的环形存储器的示意图;图3a至3c按照本发明的不同的实施方式示出了针对所测得的排放值和由此获得的平均值的不同的示例;图4示意性地示出了另一种实施方式,在所述实施方式中除了环形存储器外还使用附加的缓冲存储器;并且图5示出了带有示例性的方法步骤的流程图。
具体实施方式
22.图1概略地绘出了带有汽油机的示例性的排气系统,本发明的实施方式可以使用在所述排气系统中。在此示出了带有四个燃烧室的内燃机10,内燃机的排气流12被导入到排气系中。在排气系中可能存在不同的催化器、过滤器或用于处理排气的其它元件,排气前后相继地导引通过它们。例如可以存在两个三元催化器22和24,借助它们应当将一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物从排气中清除出去。紧接着可以设有颗粒过滤器26,如壁流过滤器。在不同的部位32、34、36处为了处理排气而可能合理或必需的是,将诸如还原剂之类的添加剂导入到排气流中。同样可能存在另外的模型,如二次空气供应管路、排气燃烧器、电气的加热元件或其它。电气的加热元件尤其也可以直接布置在催化器中或催化器的壳体内。这些和其它模块可以通过控制单元40加以驱控和调节,其中,可以涉及到中央的发动机控制器或者也可以涉及到其它的控制机构。
23.此外,在排气系统内不同的部位处安装有不同的传感器50至57,所述传感器可以测量排气流内的参数。在此,在图中示出的传感器仅示例性地布置,可以包括多个不同的传感器并且可以用另外的传感器补充,或者可以取消一些传感器或者用其它传感器替代。因此例如视应用而定也可以设计成宽带氧传感器或跃变氧传感器的氧传感器50、52通常处在三元催化器的每个三元催化器之前,以便检测排气中的氧浓度。由所测得的值也可以推断出其它的排气参数和燃烧效率。在催化器22、24中的每个催化器之前和/或之后同样可以如在颗粒过滤器26之前和/或之后那样设有温度传感器;备选也可以直接在催化器或过滤器中测量温度(51、53、56)。压力测量经常特别是在55之前和57之后针对颗粒过滤器实行,备选也作为对过滤器上的压差的直接测量,但压力测量也可以设置在排气系中其它部位处(例如传感器50、52)。空气质量测量仪50用于检测催化器前的排气质量流量,但同样可以安装在另外的地点处。
24.在备选的实施方式中,也可以针对柴油机的排气系统使用接下来的步骤,其中,例如可以存在氧化催化器、scr催化器和颗粒过滤器并且相应的传感器可以分别检测排气参数。
25.令控制和调节感兴趣的直接的排放值,如氮氧化物(nox)、氨(nh3)、一氧化碳(co)的浓度和颗粒量尤其通过在排气系末端处的传感器57在排气处理之后进行测量,以便确认,在排出的排气中的排放污染有多严重。为此可以使用气体传感器,例如对氨有横向敏感性的nox传感器或多气体传感器。
26.通过这些传感器57因此可以连续地或以间隔一定时间间隔地测量在排气系统中的排气的不同的参数或组成部分。这些测量在下文中称为排放测量。在此可以如所示那样既直接在内燃机后测量排气中的排气参数,也在排气系的一部分或全部的净化排气的元件之后,即例如在颗粒过滤器之前和/或之后、在催化器之前和/或之后测量排气中的排气参数。作为另外意义上的排放测量,不同的所测得的参数也可以相互组合或在计算和模型化中进一步使用。例如也可以检测在排气系中不同的地点处的温度、排气中的氧浓度、排气质量流量、颗粒过滤器上的压差或其它测量值,它们并不直接说明排气组成部分的量,但可能有助于求出这样的排放值。直接测得的排放同样可以借助这种附加的测量参数,如温度或压力来修正或换算成用于控制的排放值。
27.在此示出的和说明的用于处理排气的元件以及传感器和计量模块仅示例性地提到。但本发明适用于有内燃机的任意车辆,并且既不局限于排气系的具体的设计方案也不局限于特定的排气组成部分或特定的测量。更确切地说,接下来的实施方式可以使用于所有的排放参数,这些排放参数在排气中在任意的合适的部位处测得并且它们的排放水平能以任意方式加以评估分析以用于进一步控制和调节系统。
28.所测得的值在此可以转达给控制器,这些值能在控制器那里以不同的方式加以处理和/或转达。此外,所述值可以在进一步处理之前或紧接着在存储元件中储存。控制软件可以包括不同的包,所述包可以将车辆系统的各个部分的行为模型化或可以控制和相互通信以及可以从其它元件获得数据或可以向这些元件发送数据。
29.按照本发明的结合图2加以说明的示例性的实施方式,现在多次测量至少一个排气参数并且将测量的结果储存起来。可以使用每个任意的能测量的或能基于测量求出的排放参数,所述排放参数的值通常用于在车辆中监控和驱控功能。在此,预定了针对行驶路程
b的值,在所述行驶路程之后应当分别测量或求出令人感兴趣的排气参数。这个针对所经过的路程段的路程b首先对每一次测量而言均保持相同,因而以均匀的路程间隔进行排放测量并且将结果分别储存在存储元件中。紧接着使用特定数量的之前的测量结果或排放值来形成平均值。当然,在此不仅可以使用和储存直接的测量值,而且也可以储存和使用经处理的测量值,例如在当前的方法中应当将被作为每单位时间的质量单位加以测量的针对排气组成部分的逐点测得的值对时间进行积分。时间区段(排放值对所述时间区段进行积分)由车辆驶过所述路程段所需的时间tb得出。为了这个目的,例如也可以将行驶速度连续地对时间进行积分,因而得出了迄今为止在当前的路程区段中行驶的路程。当这个路程达到了规定的长度b时,这个经积分的排放值(质量)或根据路程长度标准化的值(质量/长度)然后作为针对这个路程段的与路程相关的排放值加以储存。
30.各所经过的行驶路程在此备选或附加地也由简单的公里计数器确定,但例如也可以用其它的定位方法,如gps数据补充或替代。
31.这种方法的一种可能的实现方案使用环形存储器,即这样一种存储器,在所述存储器中前后相继度储存有多个数据元素,其中,在特定数量的所写入的数据元素之后,这些数据元素又被覆盖。在此,分别是最老的所存在的数据元素优选被新的数据元素覆盖。这种存储器原理可以图示地通过带有多个元素的环再现。
32.图2示意性地示出了带有n个用于表示存储元件的环形段210的这种环形存储器200,其中,n说明能储存的数据元素的数量,按照所述数据元素,第一数据元素通常又被新的数据元素覆盖。为了因此在带有n个段的环形存储器中写入例如第(n+1)个数据元素,再次覆盖第一数据元素。当然,这样的描绘仅阐明了逻辑的存储结构并且不必对应元素的实际布置。
33.在环形存储器200的每个存储器元件210中,储存有针对长度为b的所经过的路程段的与路程相关的排放值ei。排放值在图2中通过在相应的圆形段中的阴影区域示出,其中,箭头说明环形存储器中的当前的写入位置。在此,原则上可以将排放测量的直接的测量值作为排放值进行储存;但测量值事先也可以通过计算运算或通过与其它值的组合还能加以改变并且结果才作为排放值储存在环形存储器中。在时间tb内经过规定的路程b之后,例如可以通过合适的传感器检测催化器之后的排气中的针对排放参数、如氮氧化物浓度nox的所测得的值。为此,可以例如以ppm为单位测量氮氧化物浓度,通过排气质量流量换算成mg/s,并且然后对路程段所需的行驶时间tb积分。行驶速度为此可以连续地对路程进行积分;一旦这个路程值达到了路程段的规定的长度b,那么可以储存针对这个行驶段的同样经积分的排放值。因此人们获得了排放值:这个排放值接着针对这个行驶段储存在环形存储器中。接着在重新经过另一个长度为b的路程段之后进行另一次测量并且形成另一个排放值。为此在路程段之间将积分仪分别复位到0。参数nox仅被示例性地提到并且可以被其它排放参数替代。
34.在这个例子中,这样积分的值应当作为排放值加以储存。所使用的单位当然也可以选择为与在这个例子中不同,因此它们对相应的测量或控制而言都是有意义的。
35.然后在每一次测量之后形成了关于特定的固定数量k的之前所储存的排放值的经
加权的平均值,因而人们获得了滑动的平均值。在最为简单的情况下,可以关于在存储器中存在所有n个排放值形成这个平均值,即k=n。但同样可能的是,环形存储器的大小(或所配设的存储元件的数量)大于按照标准用于形成平均值的排放值的数量。然后可以规定数量k,所述数量确定了有多少之前的排放值被用于形成平均值。这个数量k可以固定地在测量方法中预定并且在所有的行驶状况中都可以是相同的,因而例如可以使用带有n=24个存储空间的环形存储器,而按照标准仅最后的k=12个所储存的排放值被用于形成平均值。但这个数量备选也可以在所述方法的进程中有不同的选择,要么分别针对特定的行驶状况,要么取决于发动机控制机构的其它参数。在其它实施方式中,用于形成平均值的排放值ei的数量k,也可以直接根据排放值本身或者所形成的平均值中的一个平均值加以选择。以这种方式可以从所储存的排放值中形成有动态的窗口的滑动的平均值;数据元素的一部分称为窗口,其纳入平均值形成。窗口宽度因此确定了包含在平均值中的元素的数。在这种实施方式中,可以包含在平均值中的排放值的最大可能的数量,然后可以等于在环形存储器中的存储空间的数量n。
36.在备选的实施方式中也可能的是,不在每一次排放测量之后或每一个所储存的排放值之后,而在各两个或两个以上的例如用于减少所需的计算功率的测量之后,才制定和检查新的经加权的平均值。在所储存的测量的数量和平均值形成的数量或时间点之间的比例可以在所述方法中固定地预定。例如可以规定,使用带有24个段或所储存的数据元素的环形存储器,但仅在每一个第三或第四测量和储存之后也实行平均值形成,所有经储存的排放值或排放值的一部分均可以纳入到所述平均值形成中。
37.关于排放值的预定数量形成平均值可以作为最为简单的变型方案通过简单的平均值完成。因此将所有所储存的排放值(或和应当纳入平均值的排放值一样多的排放值)相加并且除以整个在环形存储器中描绘的路程长度,即在使用整个环形存储器时除以路程n
·
b,或者倘若仅当前所储存的值中的一部分k纳入到平均值的话则除以k
·
b。这对应经加权的平均值,此时将每个排放值的权重选为等于1。倘若整个环形存储器均用于形成平均值,那么得出了排放值的简单的平均值:其中,ms是简单的平均值,b是针对每个测量的路程段的规定的长度,n是环形存储器中数据元素的数量,noxi分别是由针对排气中nox浓度的测量得出的测量值,并且ei分别是储存在环形存储器中的排放值。
38.在此要注意的是,最后的或最新的所储存的值应当分别包含到平均值中。当对存储器的所有的元素求和时,即在k=n时,所有最新的值自动包含在和中。倘若仅环形存储器中的元素的一部分用于平均值,那么从最后写入的排放值起向后使用数据元素。倘若在带有12个前后相继地写入的存储元件的环形存储器中最后将一个排放值写入第三数据元素
并且最新的6个元素应当分别纳入平均值,那么形成了关于数据元素10至12和1至3的和。
39.备选可以形成经加权的平均值,此时所储存的排放值获得了不同的加权因子。原则上可以自由选择加权因子。优选可以形成累进加权的平均值,此时较新的测量获得了比较老的测量更高的权重。就可以如何设计加权因子而言,在此也存在许多不同的可能性。例如可以在一种简单的实施方式中仅设置两个加权因子,其中,所储存的排放值中的较新的一半获得了比所储存的排放值中的较老的一半更高的、例如双倍高的权重。但备选也可以为每个数据元素或每个排放值设置自己的不同的加权因子。在此,可以例如固定地预定为所述方法所储存的加权因子,所述加权因子从最老的排放值到最新的排放值始终增加。当然,单个排放值因此直接在其测量之后被最强地加权并且在之后的平均值形成中越来越少地对平均值作出贡献。与单独的排放剧增相比,以这种方式可以达到环形存储器的更高的动态。
40.针对又将整个环形存储器用于平均值形成的情形,获得了加权的平均值mw,在所述加权的平均值中,为每个排放值ei配设加权因子gi,即:。
41.作为另外的实施方式,可以取代累进加权的平均值使用对与路程相关的排放值的指数平滑法,其得出了类似的结果。在此,根据在指数级数中的平滑因子α为每个与路程相关的排放值配设一加权因子。可以如已经在上文说明的那样来确定排放值,即,将已测得的值对时间积分并且用路程段的长度结算。
42.因此得出经平滑的排放值:,其中,ez是当前时间点z上最后求出的排放值,而e1是最老的排放值。
43.平滑因子或当前因子α在此确定了,各个元素有多强烈地纳入并且排放值的变化曲线被平滑得有多强烈。在此,α应当在0和1之间。在当前因子α为1时,所获得的经平滑的估值正好对应最后的排放值ez,因为其余的值不再纳入。在当前因子α为0时,仅除最新的值外的所有的排放值被纳入。因此可以选择在这些极值之间的合适的因子α,以便不一样强烈地对最新的排放值加权。α选择得越大,在计算时与当前的值的关联就越强烈。只要选择α>0.5,那么最新的排放值也是被最为强烈地加权的排放值。这个因子在此也可以固定地针对所述方法预定或者根据特定的条件改变。
44.原则上也可以用环形存储器以如下方式使用指数平滑法,即,仅将储存在环形存储器中的排放值与相应的平滑因子相加。因为较老的值对结果的影响极为快速地下降,所以较老的值可以被忽略。在平滑因子α=0.5时,例如针对第二最新的排放值还得出了和针对最新的排放值相同的加权因子,而针对排放值的加权因子在此之前只有0.25。在当前的值之前的第十个排放值已经获得了加权因子,因而实际上可以忽略还要更老的值的影响。
45.但在一种备选的实施方式中,不必为了求出经指数平滑的排放值而储存所有迄今为止的测量值或排放值;更确切地说,可以分别从之前的步骤的经平滑的排放值和最新的排放值一起获得最新的值,因为:。
46.因此可以以如下方式特别简单地实现这个变型方案,即,通过如上所示的一些计算步骤从最新的排放值ez和在之前的运行中最后形成的经平滑的值(所述经平滑的值例如可以在其确定之后被存放或暂存在存储器中)形成了下一个经平滑的值。因此存储和计算负载被最小化。
47.这个由多个排放值和因此针对多个一样长的行驶路程形成的平均值或经平滑的排放值,然后可以与一个或多个阈值相比较。下列步骤又可以与所说明的变型方案中的每一个变型方案一起使用,即,与带有加权因子1的简单的平均值和恰当地加权的平均值或与指数平滑法一起使用。倘若在示例中谈到排放平均值或平均值,那么所说明的步骤总是也相应地适用于通过指数平滑法获得的值。在超过预定的阈值时,可以由控制机构紧接着导入用于减少排放的合适的措施。这些措施可以例如包括:改变燃料喷射的时间和量;改变不同的控制模块的优先权;导入颗粒过滤器的再生;切断内燃机的进给;在排气系中提高温度或改变针对scr催化器的尿素喷射。
48.在此可以确定针对一个或每一个排放组成部分的最大值,平均而言优选不应超过所述最大值并且在超过所述最大值时应当立即导入减少排放的主动的措施。
49.可选也可以使用多级的阈值,因而在超过最低的阈值时例如还没有使用减少排放的措施,但进行了定时更为紧密的排放测量,这可以通过改变预定的行驶路程b达到,在所述行驶路程之后应当分别进行新的测量。在超过另一个较高的阈值时,就可以导入预定的主动的措施。也可以想到的是,将提供给控制机构以减少排放的不同的措施导入到不同的组中,并且根据哪个阈值被排放平均值超过来导入相应的减少排放措施组。
50.也可以备选或附加地检查,多个前后相继地求出的排放平均值彼此如何表现。倘若例如尽管由于通过平均值形成的平滑仍出现了极大的波动,那么可以通过缩短为每一段所确定的行驶路程b来提高测量的频率。必选或附加地也可以观察诸如所形成的平均值的变化曲线的斜度之类的功能参数,或者例如还附加地形成了关于明显大于行驶路程段b的总行驶路程的长期的平均值。这些结果也可以直接用于控制减少排放的措施,但也可以纳入到车辆控制的其它领域中或为之后的读取加以储存。
51.所形成的排放平均值也可以用于另一些规定。例如可以如上文所说明那样规定动态的窗口,其中,窗口宽度可以变得与平均值检验的结果相关或与平均值本身相关。例如可以规定,在超过极限值时通过最后确定的平均值将下一个平均值的窗口宽度(即纳入的最后的排放值的数k)扩大了一个特定的值。
52.除了监控平均值或经平滑的排放水平是否超过阈值外,也可以检查每个单独的排放值是否已经超过了一个阈值或多个阈值。在此,这个阈值可以与用于平均值的阈值一致,或者可以规定自己的阈值。针对各个所测得的值的这种检验也可以一同纳入到控制或进一步的计算中或者触发特定的措施。
53.在图3中示出了不同的按本发明的方法影响所获得的排放水平的示例。图3a示出了针对以km为单位的行驶路程的标准化的排放。各个数据点对应排放测量的或平均值形成的相应的时间点。
54.在此,分级的曲线310a示出了输入值的、即所测得的排放值的变化曲线。在行驶路程为20km时,表明排放突然强烈上升到标准化的最大值,所述标准化的最大值然后持续了约另外的20 km之久并且连续地在这个高度上加以测量。紧接着所测得的排放值又例如由于进给切断而跌回到0。在第一幅图中的三条其余的曲线表明,按照不同的可能的实施方式通过平均值形成从预定数量的之前的排放值中得出了哪些排放水平。在曲线320a中的简单的滑动的平均值从测得排放值提高的点起恒定不变地上升。这条曲线的斜度取决于有多少之前的排放值被包含到所形成的简单的平均值中。因此在跌回到排放值0之后同样出现了延迟的、恒定不变的下降。当所有包含在平均值中的排放值要比最后的提高的排放值更新时,简单的平均值的曲线320a就同样达到值0。
55.在图3b中通过曲线310b示出了重新测得的排放值,其中,在此示出了各个高的排放峰值,在排放峰值之间测量较低的排放值。曲线320b在此也先是示出了简单的滑动的平均值。排放峰值在此几乎看不到并且整条曲线相比实际的测量值被强烈地平滑。经加权的平均值330b和指数平滑340b则总是清楚地示出排放峰值。但这些经加权的平均值在每一个排放峰值之后也额外下降得要比当前所测得的排放值所反映的更慢一点。
56.图3c同样在图表中示出了针对以km为单位的所经过的总路程的排放。在此,曲线310c示出了当前的排放值在没有求平均或积分的情况下的变化曲线,其中,在右边的y轴上说明了数值。这些数值总是再次表明较小的和也较大的(在29和30 km之间的范围内的总行驶路程)排放峰值。曲线350现在表明经积分的排放值,如在现有技术中经常使用的那样。在此,将迄今位置的排放量对总行驶路程积分。逐点提高的排放值在此仅还导致了极小的振幅并且因此也几乎不会激发基于排放的措施或调节。曲线340c则示出了通过对排放值的指数平滑获得的排放曲线。这种平滑能够明显更为强烈地评估暂时的排放提高并且因此也更早地要求上级的基于排放的调节器干预。在左边的y轴上说明了针对经平滑的或经积分的排放值的示例性的数值。
57.图4示意性地阐明了在使用环形存储器400来形成经加权的平均值的情况下的另一种实施方式,此时使用附加的逻辑的存储区域440或缓冲存储器。在此可以如在环形存储器400中那样涉及到易失的或非易失的存储器。例如可以如之前所说明的那样在环形存储器400的n个段410中发生关于排放值ei的平均值形成并且紧接着评估分析平均值。箭头重新表明当前的存储位置。倘若当前的平均值现在超过了预先确定的阈值,那么可选地可以规定,在超过环形存储器400中的值之前,读取这个排放值并且将其复制到缓冲存储器440中。这时在环形存储器中的数据元件才被新的排放值所覆盖。只要排放平均值超过阈值,这也可以多次发生。以这种方式除了在环形存储器中的最后的n个排放值外也额外将m个更老的排放值储存在缓冲存储器中。
58.下一个平均值然后应当组合地由在环形存储器400中的n个排放值和在缓冲存储器440中的m个排放值形成,因而平均值由(n+m)个所储存的排放值形成。在此既可以为来自环形存储器的排放值也可以为来自缓冲存储器的附加的排放值恰当地选择加权因子,优选又伴随时间累进的加权,其导致了对较新的排放值的更为强烈的加权。
59.在此可以规定,在第一次超过预先确定的阈值之后,这样长时间地将在环形存储器元件中的所储存的值在覆盖之前复制到缓冲存储器中,直至随后的重新计算的排放值中的其中一个排放值再次不超出这个阈值。备选也可以为了所述不超出而说明另一个例如可以第一阈值的第二阈值,从超出所述第二阈值起使用缓冲存储器。
60.在不超出相关的阈值之后,将随后的数据再次以常见的方式写入到环形存储器中并且排放平均值如之前那样仅由在环形存储器中的排放值形成。
61.为了付诸实践,例如也可以定义的是,平均值计算总是使用在环形存储器中和缓冲存储器中的所有存在的元素,即(n+m)个排放值,并且当不再需要缓冲存储器时,就清除缓冲存储器。以这种方式就不必在平均值计算之前额外检查,哪些值必须包含在内;在标准运行中,在缓冲存储器中的相关的存储区域就是空置的并且附加的排放值的数量m为0。可以备选或附加地使用计数器,计数器说明了有多少在缓冲存储器中的附加的值必须被一同纳入到当前的平均值计算中。
62.在一种备选的变型方案中,新的排放值可以在超出阈值时直接写入到缓冲存储器中,因而首先防止了覆盖在环形存储器中的最老的数据块并且保留了环形存储器中的较老的排放值。在此也形成了关于来自环形存储器和缓冲存储器的排放值的平均值。一旦再次低于相关的阈值并且应当仅使用环形存储器,就可以读取缓冲存储器中的元素并且将其写入给环形存储器中的下一个部位,此时才分别重新覆盖环形存储器中的最老的数据元素。紧接着在环形存储器的随后的存储指示器处写入接下来通过测量求出的排放值。
63.在一种可能的实施方式中,在返回标准的平均值计算时(此时仅使用来自环形存储器的排放值),可以在下一个所形成的平均值中立即删除在缓冲存储器中的附加的元素。但在平均值中的所使用的排放值的数量备选也可以逐步减少。倘若例如按照标准使用在环形存储器中的n个排放值用于形成平均值并且由于多次超过阈值而将m个附加的值储存并且一起包含在缓冲存储器中,那么现在可以在所述不超过之后先是仅将缓冲存储器中的m个排放值中的最老的排放值删除和/或清楚,因而形成了关于n+m-1个排放值的平均值。这可以持续这样长时间,直至又仅使用在环形存储器中的排放值。
64.触发缓冲存储器使用的阈值可以又一次涉及到仅专门使用的阈值或针对排放的极限值,其也用于控制减少排放的措施。
65.备选或附加地也可以为使用附加的缓冲存储器或原则上为储存一同包含在平均值形成中的另外的排放值规定其它的条件。特定的行驶状况(此时按照预期在有限的阶段内出现了非典型地很低的或非典型地很高的排放水平)例如可以在预定的时间内、针对预定的行驶路程、针对预定数量的测量和/或直至规定的条件结束时,触发缓冲存储器的使用。在颗粒过滤器再生时在排气中例如短时间出现了很高的颗粒值。在起动时,不同的排气值也强烈区别于正常的行驶运行。同样可能的是,以如下方式考虑到这些特殊的行驶状况,即,在这些条件下通过缩短规定的行驶路程段b来实行更为频繁的测量,将其它的或附加的加权因子配设给相关的排放值,或者破例地几乎没有考虑到各个测量值并且要么在形成平均值时用0加权,要么没有储存。这也可以在测量值指明故障时使用。
66.倘若在一种可能的实施方式中不是在环形存储器中的所有的元素都按标准用于形成排放平均值,那么也可以以如下方式实现对应缓冲存储器的解决方案,即,一旦超过了极限值,就扩大来自环形存储器的用于平均值的元素的数量。在环形存储器中的所储存的
排放值的数量为24时,可以例如按照标准将最后12个排放值用于形成平均值。但一旦超过了相关的极限值,就可以逐步提高所使用的数据元素的数量。因此在随后的形成平均值时就可以形成关于之前的13个排放值的平均值,并且倘若总是超过所述极限值,那么从14个排放值形成再下一个平均值,等等。这又对应带有动态的窗口的滑动的平均值形成,其中,一旦所计算的平均值超过了阈值,就单方面提高窗口宽度。在这种实施方式中,只要在环形存储器中储存有足够多的附加的、较老的测量值,就不需要在储存排放值时的附加的改变或者将值复制到缓冲存储器中。
67.图5再一次示例性地示出了按照本发明的一种实施方式的方法步骤。在此,先在步骤510中等待,直至车辆经过了规定长度的行驶路程。在这个行驶路程之后,在步骤520中进行在排气中的排放测量。所测得的值在步骤530中被进一步处理,例如通过对所行驶的路程段b进行时间积分。紧接着在步骤540中将这样获得的排放值储存在存储元件中,例如环形存储器中,如在图2的实施方式中那样。在步骤550中由迄今为止所储存的值计算出平均值或经平滑的估值,如在之前的例子中详细地所说明的那样。可以在步骤560中储存这个平均值或经平滑的估值,特别是针对指数平滑法的情形。在步骤570中将计算好的平均值或经平滑的估值与至少一个阈值相比较,并且检查是否超过了这个阈值。倘若超过了阈值,那么可以在步骤580中导入减少排放的措施。计算出的值或关于超过了阈值的提示可以备选或附加地也转达给其它的软件模块或硬件模块,然后可以在那里导入另一些步骤。在步骤590中可以可选由于在步骤570中的超过阈值而调整针对排放值的测量方法和/或储存方法。这种调整可以例如包括将所储存的值写入缓冲存储器、调整针对滑动的平均值的窗口或者提高测量频率,如在之前的例子中详细说明的那样。紧接着以如下方式从步骤510起重复所述方法,即,等待有规定长度b的另一个路程区段过去,并且形成、储存新的排放值,产生和检验新的平均值。在此,不必以这个顺序执行步骤580和590,而是也可以并行或相反地发生。同样可以例如已经通过步骤510和520执行排放值的新的测量和储存,而在步骤550至590中还计算、储存、检查或为另外的措施使用经平滑的排放水平。
68.倘若在步骤570中规定,当前所形成的平均值或经平滑的值没有超过阈值,那么可以直接在没有调整或改变的情况下重复步骤510至570。
69.当然,在之前的例子中提到的特征和方法步骤也可以被不一样地相互组合。例如可以将针对附加的缓冲存储器或针对动态的平均值窗口的实施方案与所有任意方式的平均值形成组合起来,即例如与所有经加权的或未经加权的平均值方法组合起来。各个选项,如使用附加的条件或多级的和/或非对称的阈值、平均值形成的数量与测量的数量之比、在平均值形成之前的附加的计算步骤和另外的修改方案,可以在每种实施方式中使用或取消。
70.在之前的例子中,分别说明测量值的测量、平均值计算或平滑和对针对各个排放参数的求平均的或经平滑的值的检验。不过当然也能以这种方式评估分析多个或所有可用的排放参数。在此,所说明方法可以独立于彼此地用于每个参数。但在测量和评估分析多个排放参数时也可以使用组合的步骤或条件。例如可以针对为第一个排放参数规定更高的排放平均值的情形,也提高针对其它的排放参数的测量频率或经加权的排放值的数量。当已知特定的排放参数相互影响或通过类似的条件提高时,这一点尤为有意义。也可以想到的是,根据第二个排放参数的评估分析结果改变用于第一排放参数以评估分析平均值的阈值
或权重。
71.所说明的步骤可以在车辆的控制器中实现。在此可以涉及到针对所有行驶功能的中央的控制器,或者备选也涉及到在控制机构中承担不同的功能的多个控制器,如专门用于排气处理的控制器或分模块。为此,可以通过无线的或有线的连接将传感器的测量结果传达给一个或多个控制器。物理的存储元件(在所述物理的存储元件中逻辑地实现环形存储器和/或缓冲存储器)可以是任意的易失的或非易失的存储元件并且可以集成或单独连接在控制器中。所储存的排放值可以同样如之前已计算出的平均值或对平均值的检验结果一样使用在另外的模型化和计算中,为之后的使用加以储存或者转达给其它单元(例如中央的控制器)。所说明的计算步骤、存储步骤和检查步骤可以通过合适的软件和/或硬件实现,其中,它们中的一些部分也可以设置在不同的模块中。
72.当然,本发明的实施方式可以使用在所有带有内燃机的车辆中,即既可以使用在纯燃烧驱动的车辆中,也可以使用在例如附加地装备有电动马达的混动车辆中。在此,所说明的步骤既可以用于汽油机也可以用于柴油机。此外,所说明的方法与排气系的具体的设计方案无关,例如与净化排气的部件的类型和数量无关。当不存在或存在很少的净化排气的部件并且仅通过影响发动机运行来减少排放时,原则上也可以使用所说明的实施方式本身。
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