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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, wobei vor dem Start des Verbrennungsmotors Vorheizmaßnahmen zum Erreichen von Betriebstemperaturen für das Abgasnachbehandlungssystem und/oder eine Lambdasonde des Kraftfahrzeugs vorgenommen werden.
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Stand der Technik
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Zur Verringerung von Emissionen sind Kraftfahrzeuge mit einem Abgasnachbehandlungssystem ausgestattet. Wichtige Bestandteile derartiger Abgasnachbehandlungssysteme sind ein oder mehrere Katalysatoren, für deren Betrieb in der Regel bestimmte Temperaturen erforderlich sind. Beispielsweise benötigt ein üblicher Abgas-Katalysator eine Betriebstemperatur um 300 °C für eine erste Reaktionsfähigkeit. Weiterhin benötigt auch eine Lambdasonde des Kraftfahrzeugs, die den Restsauerstoffgehalt im Abgas misst und für die Einstellung eines optimalen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses verantwortlich ist, für Ihren Betrieb eine bestimmte Temperatur, in der Regel etwa 700 °C. Um diese erforderlichen Betriebstemperaturen möglichst schnell zu erreichen, wird bisher nach dem Motorstart zum Beispiel ein innermotorisches Katalysatorheizen vorgenommen, bei dem die Leerlaufdrehzahl angehoben und der Zündzeitpunkt nach spät verstellt wird, um so eine Anhebung der Abgastemperatur und damit ein ausreichend schnelles Anspringen des Abgasnachbehandlungssystems zu ermöglichen. Weiterhin ist zum Erreichen der erforderlichen Temperaturen eine Sekundärlufteinblasung mittels einer Sekundärluftpumpe bekannt, um dadurch den Sauerstoffanteil im Abgas zu erhöhen und in Verbindung mit einem „fetten“ Abgas durch Nachreaktion des überschüssigen Kraftstoffs im Abgassystem eine ausreichende Temperaturerhöhung im Abgas zu erreichen, die ebenfalls ein Anspringen des Abgasnachbehandlungssystems gewährleistet. Weiterhin sind neben diesen innermotorischen Maßnahmen auch außermotorische Heizmaßnahmen bekannt. Beispielsweise kann ein elektrisches Vorheizen der Abgasanlage mittels eines E-Katalysators (elektrisch betriebener Heizkatalysator) und/oder das Aufheizen der Ansaugluft und/oder ein Abgasbrenner zur Erhöhung der Abgastemperatur zum schnellen Anspringen des Abgasnachbehandlungssystems verwendet werden. Ein Abgasbrenner kann dabei zusätzlich auch noch eine Standheizfunktion darstellen.
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Da auch ein möglichst korrektes beziehungsweise optimales Luft-KraftstoffVerhältnis für eine Minimierung der Emissionen wichtig ist, ist das schnelle Erreichen der Betriebstemperatur für die verwendete Lambdasonde im Kraftfahrzeug ebenfalls für die Einhaltung von Emissionsgrenzwerten mit entscheidend. Um die erforderliche Temperatur von etwa 700 °C für die Lambdasonde zu erreichen, ist in der Regel eine elektrische Beheizung der Lambdasonde vorgesehen.
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Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 10 2017 113 366 A1 beschreibt ein Abgasnachbehandlungssystem, bei dem vor dem Start des Verbrennungsmotors elektrische Heizmaßnahmen vorgesehen sind, um bereits ab dem Start des Verbrennungsmotors eine effiziente Abgasnachbehandlung zu ermöglichen. Zur Auslösung der Vorheizmaßnahmen kann beispielsweise ein Türkontaktschalter, ein Sensor zur Sitzplatzbelegung oder ein Gurtschlosssensor als Signalgeber genutzt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor bereit, wobei vor der Abfahrt des Kraftfahrzeugs Vorheizmaßnahmen zum Erreichen von Betriebstemperaturen für Komponenten des Abgasnachbehandlungssystems und/oder für eine Lambdasonde des Kraftfahrzeugs vorgenommen werden. Erfindungsgemäß ist als Auslöser für die Vorheizmaßnahmen die Betätigung eines Signalgebers durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs zur expliziten Ankündigung einer bevorstehenden Abfahrt des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Durch diese Maßnahme ist es möglich, eine unnötige Einleitung von Vorheizmaßnahmen zu vermeiden. Dem liegt zugrunde, dass Vorheizmaßnahmen vor der Abfahrt des Kraftfahrzeugs, insbesondere außermotorische Heizmaßnahmen zu Lasten der im Kraftfahrzeug zur Verfügung stehenden elektrischen Energie vorgenommen werden. Bekanntermaßen ist die im Kraftfahrzeug zur Verfügung stehende elektrische Energie begrenzt. Vor allem muss bei der elektrischen Batterie eines Kraftfahrzeugs auch eine Mindestkapazität vorgehalten werden, insbesondere sollte der Ladezustand der Batterie nicht unter 30 Prozent sinken. Andernfalls kann ein einwandfreier Startvorgang und der Betrieb des Kraftfahrzeugs nicht mehr gewährleistet werden. Dies stellt herkömmlicherweise ein erhebliches Problem bei innermotorischen Vorheizmaßnahmen dar. Sollten derartige unnötige Vorheizmaßnahmen vorgenommen werden, ohne dass danach tatsächlich eine Abfahrt des Kraftfahrzeugs erfolgt, kann der Ladezustand der Batterie sehr schnell unter die erforderliche Mindestkapazitätsgrenze sinken, sodass der ordnungsgemäße Betrieb des Kraftfahrzeugs nicht mehr möglich ist. Um dieses Problem zu lösen, schlägt das beschriebene Verfahren die Betätigung eines Signalgebers durch den Fahrer vor, mit dem der Abfahrtswunsch explizit, also in beabsichtigter Weise, angekündigt wird. Es kann also nicht mehr der Fall auftreten, dass sich der Fahrer beispielsweise nur einmal kurz in das Fahrzeug setzt, ohne tatsächlich abfahren zu wollen, und dadurch unnötige Heizmaßnahmen auslöst. Diese Heizmaßnahmen ohne eine nachfolgende Abfahrt des Kraftfahrzeugs bringen einen erheblichen elektrischen Energieverbrauch mit sich. Insbesondere bei der Wiederholung solcher unnötigen Vorheizmaßnahmen wäre die Kapazität der elektrischen Energieversorgung sehr schnell erschöpft. Das vorgeschlagene Verfahren vermeidet eine derartige unnötige Einleitung von Vorheizmaßnahmen durch die explizite Ankündigung des Abfahrtswunsches durch den Fahrer.
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Prinzipiell können die Vorheizmaßnahmen neben den außermotorischen Maßnahmen, also insbesondere elektrischen Heizmaßnahmen, gegebenenfalls auch innermotorische Vorheizmaßnahmen umfassen. Die Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens kommen dabei, wie oben beschrieben, insbesondere im Zusammenhang mit den außermotorischen Heizmaßnahmen zum Tragen.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist es vorgesehen, dass in dem Fall, dass der Fahrer mit dem Kraftfahrzeug abfahren möchte, aber nicht vorher durch Betätigung des Signalgebers die Abfahrt des Kraftfahrzeugs angekündigt hat, die Abfahrt des Kraftfahrzeugs und/oder der Motorstart erforderlichenfalls verzögert wird, um währenddessen geeignete Vorheizmaßnahmen zur Erreichung der erforderlichen Betriebstemperaturen vornehmen zu können. Alternativ oder zusätzlich kann eine Abfahrt mit Leistungseinschränkung bzw. eine Abfahrt mit Leistungsbegrenzung erfolgen, um den negativen Emissionseinfluss zu minimieren. Während der Verzögerung der Abfahrt kann es beispielsweise vorgesehen sein, das Anlassen des Motors zu verzögern, sodass dann außermotorische, insbesondere elektrische Vorheizmaßnahmen vorgenommen werden können. Es kann dabei auch vorgesehen sein, dass zwar das Anlassen des Motors möglich ist, aber die eigentliche Abfahrt verzögert wird. In diesem Fall können dann auch innermotorische Vorheizmaßnahmen gegebenenfalls zusätzlich ergriffen werden.
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Vorzugsweise wird der Fahrer durch ein Warnsignal oder Ähnliches, z.B. akustisch oder durch eine entsprechende optische Anzeige, auf die Verzögerung hingewiesen. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn dem Fahrer dabei auch vermittelt wird, dass aufgrund des Fehlens des angekündigten Abfahrtswunsches leider nicht vorgeheizt werden konnte, sodass die Abfahrt verzögert werden muss, um die Vorheizmaßnahmen nachzuholen. Durch diesen Hinweis lernt der Fahrer sehr schnell, dass die explizite Ankündigung des Abfahrtswunsches sinnvoll ist.
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Als außermotorische Heizmaßnahmen kommt beispielsweise ein elektrisches Widerstandsheizen über einer Heizscheibe in Frage. Als andere, gegebenenfalls zusätzliche Maßnahmen können beispielsweise der Betrieb eines Abgasbrenners zusammen mit einer elektrischen Sekundärluftpumpe eingesetzt werden, sodass durch Einspritzung von Benzin in den Abgasstrang und dessen Verbrennung ein Aufheizen der Komponenten im Abgasnachbehandlungssystem sehr schnell erreicht wird. Weiterhin kann als außermotorische Heizmaßnahmen ein Aufheizen der Ansaugluft, insbesondere ein elektrisches Aufheizen der Ansaugluft vorgesehen sein. Prinzipiell kommen auch weitere Heizmaßnahmen, wie beispielsweise Heizmaßnahmen auf der Basis von Mikrowellen, in Frage.
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Allgemein sind die außermotorischen Heizmaßnahmen, die im Sinne des vorgeschlagenen Verfahrens durchgeführt werden, zur Erzeugung einer ausreichenden Betriebstemperatur für eine oder mehrere Komponenten des Abgasnachbehandlungssystems des Kraftfahrzeugs, insbesondere für einen oder mehrere Katalysatoren, vorgesehen. Hierbei kann es sich beispielsweise um Abgasnachbehandlungssysteme eines Otto-Motors handeln, die elektrisch vorgeheizt werden können, beispielsweise mit einem elektrisch betriebenen Heizkatalysator. In entsprechender Weise sind auch außermotorische Heizmaßnahmen für Diesel-Motoren in diesem Sinne einsetzbar, zum Beispiel das Vorheizen eines Oxidationskatalysators, eines SCR-Katalysators oder eines NOx-Speicherkatalysators. Weiterhin können die außermotorischen Heizmaßnahmen eine elektrische Beheizung einer Lambda-Sonde umfassen. Nach einem Motorstart können die außermotorischen Heizmaßnahmen auch mit innermotorischen Heizmaßnahmen kombiniert werden, auch um die jeweiligen Betriebstemperaturen im Abgasnachbehandlungssystem beispielsweise über die Anspringtemperatur des Abgasnachbehandlungssystems hinaus weiter zu optimieren. Als innermotorische Heizmaßnahme kann beispielsweise der Zündzeitpunkt verschoben werden, um dabei den Wirkungsgrad zu vertrimmen, wodurch ebenfalls die Temperatur im Abgasstrang erhöht wird.
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Bei Einsatz eines Abgasbrenners als Vorheizmaßnahme kann dieser auch im Sinne einer Standheizung genutzt werden, wenn der Abgasbrenner beispielsweise über einen zusätzlichen Wärmetauscher in den Motorkühlkreislauf eingekoppelt wird. Insgesamt kann eine vorgesehene Standheizstrategie mit der außermotorischen Vorheizung des Abgassystems gekoppelt werden. Insbesondere verbessern sich bei einem vorgeheizten Motor im Allgemeinen die Rohemissionen, was zu geringeren außermotorischen Vorheizzeiten führen kann. Außerdem ist eine aktivierte Standheizung ein weiteres Kriterium, das sehr sicher darauf hindeutet, dass bei einem sich dem Fahrzeug nähernden Fahrer auch tatsächlich eine bevorstehende Abfahrt zu erwarten ist.
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Der für das vorgeschlagene Verfahren vorgesehene Signalgeber kann beispielsweise als Betätigungselement an einer Bedieneinrichtung für eine Fahrzeugzugangskontrolle realisiert werden. Beispielsweise kann an einem Transponder einer elektronischen Fahrzeugzugangskontrolle eine entsprechende Taste oder ein anderes Element vorgesehen sein, die derart belegt ist, dass durch Betätigung dieser Taste oder dieses Elements der Abfahrtswunsch explizit angekündigt wird. In ähnlicher Weise kann beispielsweise eine Taste oder ein anderes Element an einem Schlüssel für das Kraftfahrzeug vorgesehen sein. Außer der Betätigung eines Knopfes oder eines entsprechenden Elementes kann beispielsweise auch eine Sprach- und/oder Gestenerkennung vorgesehen sein, um den Abfahrtswunsch beziehungsweise die geplante Abfahrt des Kraftfahrzeuges explizit anzukündigen. Auch eine Sprach- und/oder Gestenerkennung kann beispielsweise über eine entsprechend ausgestattete Bedieneinrichtung für eine Fahrzeugzugangskontrolle realisiert werden, wobei hierfür gegebenenfalls eine Kamerafunktion oder eine Mikrofonfunktion erforderlich sein kann. In besonders vorteilhafter Weise kann der Signalgeber für die Ankündigung einer bevorstehenden Abfahrt über ein mobiles Gerät mit Computerfunktionalitäten, also beispielsweise über ein Smartphone, ein Tablet oder ähnliche tragbare Endgeräte mit entsprechender Konnektivität, realisiert werden. Hierbei kann beispielsweise ein Mikrofon und/oder eine Kamera des mobilen Gerätes genutzt werden, um über eine Spracherkennung oder eine Gestenerkennung im Rahmen einer entsprechenden Applikation die geplante Abfahrt anzukündigen. Es kann jedoch auch beispielsweise durch Antippen eines entsprechenden Feldes im Rahmen einer entsprechend eingerichteten Applikation auf einem mobilen Gerät ein Abfahrtswunsch explizit angekündigt werden. Weiterhin ist es möglich, dass der Signalgeber über eine entsprechend eingerichtete Sensorik direkt am Kraftfahrzeug betätigbar ist. Beispielsweise kann eine entsprechend belegte Taste am Türgriff oder anderswo vorgesehen sein, mit der der Fahrer seinen Abfahrtswunsch ankündigt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens ist es vorgesehen, dass als weiteres Kriterium für die Auslösung und/oder den Umfang der Vorheizmaßnahmen der Zustand der zur Verfügung stehenden elektrischen Energie im Kraftfahrzeug einbezogen wird. Es wird also insbesondere der Ladezustand der Bordbatterie beziehungsweise der Zustand des Bordnetzes geprüft, um feststellen zu können, ob ausreichend Energie für die Vorheizmaßnahmen, insbesondere für die außermotorischen Vorheizmaßnahmen zur Verfügung steht. Weiterhin kann auch der Umfang der Vorheizmaßnahmen in Abhängigkeit von der zur Verfügung stehenden elektrischen Energie abhängig gemacht werden.
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Weiterhin ist es sehr vorteilhaft, als weiteres Kriterium vor der Einleitung der Vorheizmaßnahmen zu überprüfen, ob Vorheizmaßnahmen überhaupt erforderlich sind. Wichtige Größen in diesem Zusammenhang sind insbesondere die Außentemperatur und/oder die Motortemperatur und/oder die Temperatur im Abgasnachbehandlungssystem. Wenn beispielsweise die Außentemperatur verhältnismäßig hoch ist oder beispielsweise der Motor und das Abgassystem noch warm sind, erübrigen sich in der Regel Vorheizmaßnahmen. Vorzugsweise können als Kriterien das Unterschreiten von vorgebbaren Schwellwerten insbesondere in Bezug auf die Umgebungstemperatur und/oder in Bezug auf die Motortemperatur und/oder in Bezug auf die Temperatur des Abgasnachbehandlungssystems und/oder in Bezug auf den elektrischen Bordnetzzustand herangezogen werden. Dem liegt zugrunde, dass die Umgebungstemperatur und/oder die Motortemperatur und/oder die Temperatur des Abgasnachbehandlungssystems insbesondere im Katalysator oder im Bereich des Katalysators als wesentliche Eingangsgrößen darüber entscheiden, ob eine Kaltabfahrt ansteht und wie die aktuellen Temperaturbedingungen hierfür sind. Diese Temperaturbedingungen werden vorteilhafterweise für eine Entscheidung herangezogen, ob Vorheizmaßnahmen überhaupt erforderlich sind und wie stark diese gegebenenfalls ausfallen sollten. In diesem Zusammenhang spielt auch der Bordnetzzustand eine Rolle, insbesondere, wenn elektrische Heizmaßnahmen geplant sind. Anhand des aktuellen Bordnetzzustandes, der zum Beispiel anhand des SOC (state of charge) oder über T-Bat oder I-Soll oder ähnliches erfasst werden kann, kann die für Vorheizmaßnahmen zur Verfügung stehende Energie ermittelt werden, sodass die Vorheizmaßnahmen entsprechend ausgerichtet werden können.
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Im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens kann in einer bevorzugten Ausführungsform eine Abfahrtswahrscheinlichkeit berechnet werden, beispielsweise insbesondere dann, wenn die Temperaturbedingungen Heizmaßnahmen tatsächlich erforderlich machen. Auf Basis dieser Abfahrtswahrscheinlichkeit kann dann entschieden werden, ob die Einleitung von Vorheizmaßnahmen sinnvoll ist. Mögliche Input-Größen für die Berechnung der Abfahrtswahrscheinlichkeit können beispielsweise das Datum, die Uhrzeit, Wochentag, GPS-Position, GPS-Positionshistorie, Schulferien, Smartphone-Daten (zum Beispiel Fahrererkennung), Garagentorsensor und Ähnliches sein. Aus derartigen Daten kann eine Szenerie abgeleitet werden, die eine Abfahrt mehr oder weniger wahrscheinlich macht. Dies ist insbesondere in solchen Fällen sinnvoll, in denen der durch Betätigung des Signalgebers explizit angekündigte Abfahrtswunsch verifiziert werden soll oder in denen kein expliziter Abfahrtswunsch übermittelt wurde, aber dennoch beispielsweise eine Annäherung des Fahrers an das Kraftfahrzeug erfolgt bzw. erkannt wird.
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Als Vorheizmaßnahmen eignen sich insbesondere ein elektrisches Vorheizen des Abgasnachbehandlungssystems über einen elektrisch betriebenen Heizkatalysator und/oder die Betätigung eines Abgasbrenners. Es können jedoch auch andere Vorheizmaßnahmen, zusätzlich oder alternativ, im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens durchgeführt werden. Der Einsatz eines Abgasbrenners hat den besonderen Vorteil, dass der Abgasbrenner auch als separat aktivierbare Standheizung eingesetzt werden kann.
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Weiterhin ist es in einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, dass die Abfahrt des Kraftfahrzeugs verzögert wird, solange die vorgesehenen Betriebstemperaturen für Komponenten des Abgasnachbehandlungssystems und/oder für die Lambdasonde durch die durchgeführten Vorheizmaßnahmen noch nicht erreicht sind. In diesen Fällen kann also die Phase mit den Vorheizmaßnahmen gewissermaßen verlängert werden. Hierbei kann es auch vorgesehen sein, dass der Motorstart verzögert wird, sodass die Vorheizmaßnahmen ausschließlich außermotorisch erfolgen und keine schädlichen Emissionen erzeugt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass zwar die Abfahrt des Kraftfahrzeugs verzögert wird, aber der Motor dennoch gestartet werden kann. In diesem Fall kann eine Vorheizphase mit einer Kombination von außermotorischen und innermotorischen Vorheizmaßnahmen erfolgen, bis die vorgesehenen Betriebstemperaturen erreicht sind. Auch in diesem Fall wird der Fahrer des Kraftfahrzeugs zweckmäßigerweise auf die Verzögerung und den Grund hierfür hingewiesen. Durch diese Maßnahmen werden Kaltabfahrten zuverlässig vermieden, bei denen mit zu hohen Emissionen zu rechnen ist. Alternativ oder zusätzlich kann es bei durch die Vorheizmaßnahmen nicht erreichten vorgesehenen Temperaturen vorgesehen sein, dass eine Abfahrt mit Leistungsbegrenzung erfolgt. Vorzugsweise kann jedoch eine weitere Funktion vorgesehen sein, um diese Verzögerung oder Leistungsbegrenzung auszuschalten beziehungsweise zu umgehen, um in Notfällen dennoch eine schnelle Abfahrt erzwingen zu können.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden in dem Fall, in dem entgegen der expliziten Ankündigung einer bevorstehenden Abfahrt durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs innerhalb einer vorgebbaren Zeitspanne doch keine Abfahrt erfolgt, die Vorheizmaßnahmen beendet. Hierdurch wird sichergestellt, dass bei einer kurzfristigen Änderung der Pläne bzw. des Abfahrtswunsches des Fahrers die Vorheizmaßnahmen nicht übermäßig lange weitergeführt werden, um einen unnötigen Energieverbrauch zu vermeiden.
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Durch das vorgeschlagene Verfahren ist durch die Vorheizmaßnahmen eine optimale Abgasnachbehandlung gleich zu Beginn des Fahrzyklus möglich. Darüber hinaus vermeidet das vorgeschlagene Verfahren eine unnötige Auslösung von Vorheizmaßnahmen, die mit hohem Energieverbrauch und entsprechenden Kosten und Nachteilen verbunden wären. Das schnelle Anspringen des Abgasnachbehandlungssystems und damit eine Minimierung der Abgasemissionen auch schon zu Beginn eines Fahrzyklus muss zur Erfüllung der gesetzlichen Abgasnormen nachgewiesen werden. Für frühere Abgasnormen galten beispielsweise für einen Zyklustest eine Außentemperatur von 20 °C und eine maximale Leerlaufphase vor Beginn von 20 Sekunden. Neuere Abgasnormen stellen insbesondere mit dem sogenannten RDE-Zyklus (Real Drive Emission) im Hinblick auf die Emissionsgrenzwerte deutlich erhöhte Anforderungen, sodass allein durch innermotorische Maßnahmen ein ausreichend schnelles Einspringen des Abgasnachbehandlungssystems kaum erreichbar ist. Bei den RDE-Bedingungen gilt unter anderem eine spontane Kaltabfahrt ohne Leerlaufphase bei -7 °C Außentemperatur als mögliches Kriterium, bei dem die Emissionsgrenzwerte eingehalten werden müssen. Durch den Wegfall der Leerlaufphase und die tiefere Starttemperatur ist daher ein innermotorisches Katalysatorheizen für die Erreichung der Grenzwerte bei weitem nicht ausreichend. Durch das vorgeschlagene Verfahren einschließlich der außermotorischen Heizmaßnahmen ist es ohne weiteres möglich, diese strengen gesetzlichen Anforderungen zu erfüllen.
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Über die Betätigung des Signalgebers zur expliziten Ankündigung der geplanten Abfahrt hinaus können auch noch weitere Kriterien herangezogen werden, die insbesondere für eine Verifizierung des übermittelten Abfahrtswunsches genutzt werden können. Wenn der Abfahrtswunsch durch derartige Kriterien nicht verifiziert werden kann, können die eingeleiteten Vorheizmaßnahmen abgebrochen werden, um einen unnötigen Energieverbrauch zu vermeiden. So können beispielsweise Signale von Abstandssensoren des Kraftfahrzeugs, die in Abhängigkeit von dem Eintritt einer Person in das Fahrzeugumfeld ausgelöst werden, bewertet werden. Diese Abstandssensoren zeigen damit auf, dass der Fahrer das Fahrzeugumfeld betritt und dass eine Abfahrt tatsächlich bevorsteht. Abhängig vom Abstand zum Fahrzeug können gegebenenfalls abgestuft verschiedene Strategien verfolgt werden. In ähnlicher Weise können Signale einer optischen und/oder akustischen Sensorik aus dem autonomen Fahren, die in Abhängigkeit von dem Eintritt einer Person in das Fahrzeugumfeld ausgelöst werden, berücksichtigt werden. Entsprechend kann auch ein Nahfeldeintritt des Transponders und dessen Position im Hinblick auf das Fahrzeug berücksichtigt werden. Weiterhin kann beispielsweise Tür-auf-Signal und/oder eine Fahrersitzerkennung als weiteres Kriterium genutzt werden. Weiterhin kann die Position eines Mobiltelefons eines Fahrers des Kraftfahrzeugs derart berücksichtigt werden, dass bei einer Näherung des Mobiltelefons an das Kraftfahrzeug davon ausgegangen wird, dass tatsächlich eine Abfahrt in Kürze bevorsteht. Weiterhin kann beispielsweise ein Nutzerverhalten eines Fahrers des Kraftfahrzeugs anhand von Daten eines Mobiltelefons abgeleitet werden. So kann beispielsweise anhand der Erkennung der Position des Mobiltelefons des Fahrers, gegebenenfalls mit einer möglichen Kopplung und/oder einem Lernen oder Erkennen des Nutzerverhaltens aus zum Beispiel Datum, Uhrzeit und/oder Kalenderangaben und Ähnlichem genutzt werden, um damit Wahrscheinlichkeiten ableiten zu können, ob ein Fahrtantritt tatsächlich bevorsteht. In ähnlicher Weise kann die Position eines mit einem Transponder ausgestatteten Ausweises, beispielsweise eines Firmenausweises, des Fahrers des Kraftfahrzeugs ausgewertet werden. Sobald beispielsweise erkannt wird, dass der Ausweis und damit der Fahrer des Kraftfahrzeugs in das Umfeld des Kraftfahrzeugs eintreten, kann damit implizit auf eine hohe Wahrscheinlichkeit einer tatsächlich bevorstehenden Abfahrt geschlossen werden. Diese verschiedenen Kriterien können als zusätzliche Kriterien genutzt werden, um den bereits explizit übermittelten Abfahrtswunsch zu verifizieren und um bei geänderten Plänen des Fahrers oder auch bei einem irrtümlicherweise übermittelten Abfahrtswunsch die ausgelösten Vorheizmaßnahmen auch wieder beenden zu können. Die erläuterten Kriterien können dabei einzeln oder in verschiedenen Kombinationen miteinander bewertet werden.
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Als ein weiteres Kriterium zur Verifikation des übermittelten Abfahrtswunsches können Informationen aus einer satelliten-basierten Lokalisierung des Kraftfahrzeugs in Kombination mit einer Definition einer Heimat-Position des Kraftfahrzeugs herangezogen werden. In dieser Ausgestaltung wird durch Definition einer Heimatposition (Fahrzeug-Home-Position), die zum Beispiel anhand des Ziels „Home“ durch Festlegung im Navigationssystem ermittelt wird, ermöglicht, über dieses Kriterium und mittels der GPS-Position des Kraftfahrzeugs Szenarien abzuleiten. So steigt beispielsweise bei der Erkennung „keine Home-Position“ im Allgemeinen die Wahrscheinlichkeit, dass tatsächlich eine Abfahrt gewünscht ist. Diese Erkennung legt zum Beispiel das Szenario Supermarkt, Raststätte oder Ähnliches nahe, sodass mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Abfahrt tatsächlich in Kürze bevorsteht.
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Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass auch ein ausdrücklicher „Nicht-Abfahrtswunsch“ übermittelt werden kann, beispielsweise mittels einer entsprechend belegten Taste oder Knopf an einem Bedieneinrichtung einer Fahrzeugzugangskontrolle oder durch Spracherkennung oder ähnliches über ein mobiles Gerät. Hierdurch kann beispielsweise ein zuvor geäußerter Abfahrtswunsch wieder rückgängig gemacht werden, um bei geänderten Plänen eingeleitete Vorheizmaßnahmen schnell wieder beenden zu können. Diese explizite Ankündigung einer nicht beabsichtigten Abfahrt kann beispielsweise sehr sinnvoll sein, wenn eine Fahrzeugbeladung, Servicetätigkeiten, ein Werkstattbesuch oder Ähnliches geplant sind. In besonders bevorzugter Weise kann beispielsweise die Nutzung der Taste „Kofferraum“ am Transponder der elektronischen Fahrzeugzugangskontrolle für eine Nutzung in diesem Sinne vorgesehen sein. Weiterhin können beispielsweise Signale einer Sensorik, die das Öffnen des Kofferraums des Kraftfahrzeugs signalisieren, oder ein Sensor am Kraftfahrzeug „Kofferraum öffnen/schließen“, in entsprechender Weise gewertet werden, um zu signalisieren, dass möglicherweise entgegen der ursprünglichen Ankündigung durch den Fahrer doch kein Motorstart beziehungsweise keine Abfahrt bevorsteht. Weiterhin können Abstandssensoren am Kraftfahrzeug in entsprechender Weise genutzt werden, die signalisieren, dass keine Annäherung an die Fahrertür beabsichtigt ist, sondern zum Beispiel eine Annäherung in Richtung Kofferraum beabsichtigt ist beziehungsweise erfolgt. Auch ein solches Signal kann als negatives Kriterium bewertet werden, aus dem zu schließen ist, dass mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit entgegen der ursprünglichen Ankündigung doch kein unmittelbarer Motorstart bevorsteht.
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Vorzugsweise werden auf der Basis der Bewertung der verschiedenen Kriterien eine Abfahrtswahrscheinlichkeit und/oder eine Abschätzung der bis zu einem zu erwartenden Start des Verbrennungsmotors bzw. bis zur Abfahrt zur Verfügung stehenden Zeit ermittelt beziehungsweise vorgenommen. Auf dieser Basis wird entschieden, ob und gegebenenfalls in welchem Umfang außermotorische Heizmaßnahmen vorgenommen werden, um sicherzustellen, dass mit dem Start des Verbrennungsmotors die Betriebsbedingungen für das Anspringen des Abgasnachbehandlungssystems und/oder der Lambdasonde im Hinblick auf die erforderliche Betriebstemperatur vorliegen. Vorzugsweise erfolgt bei der Festlegung der vorzunehmenden außermotorischen Heizmaßnahmen ein Abgleich mit der zur Verfügung stehenden elektrischen Energie aus dem Bordnetz. Dem liegt zugrunde, dass bei einer nur geringen Batterieladung eine übermäßige Beanspruchung der Batterie durch die außermotorischen Heizmaßnahmen vermieden werden sollte, um den anstehenden Motorstart nicht zu gefährden.
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Weiterhin umfasst die Erfindung eine Bedieneinrichtung für eine Fahrzeugzugangskontrolle, die sich durch ein Betätigungselement auszeichnet, mit dem der Fahrer des Kraftfahrzeugs eine bevorstehende bzw. geplante Abfahrt des Kraftfahrzeugs explizit ankündigen kann. Bei dem Betätigungselement kann es sich beispielsweise um eine entsprechend belegte Taste oder um ein anderes Element der Bedieneinrichtung handeln. Weiterhin kann es sich bei dem Betätigungselement auch um beispielsweise eine Kamera oder um ein Mikrofon handeln, mit dem eine entsprechende Spracherkennung oder Gestenerkennung möglich ist, über die der Fahrer des Kraftfahrzeugs seinen Abfahrtswunsch ankündigen kann. Zusätzlich kann die Bedieneinrichtung so ausgestaltet sein, dass mit der Bedieneinrichtung auch ein Nicht-Fahrtantrittswunsch ausgedrückt werden kann, beispielsweise durch Betätigen einer weiteren Taste oder durch mehrfache Betätigung der Taste, die für die Übermittlung des Abfahrtswunsches vorgesehen ist. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, einen zuvor übermittelten Abfahrtswunsch rückgängig zu machen. Bei diesem letzteren Betätigungsmittel zur Übermittlung eines Nicht-Abfahrtswunsches kann es sich beispielsweise um die üblicherweise vorgesehene Kofferraumtaste handeln, die dann entsprechend eingerichtet ist.
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Weiterhin umfasst die Erfindung eine Applikation für ein mobiles Gerät mit Computerfunktionalitäten, wobei die Applikation als Betätigungsmittel für einen Signalgeber durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs zur expliziten Ankündigung einer bevorstehenden Abfahrt des Kraftfahrzeugs eingerichtet ist. Die Applikation kann dabei beispielsweise so eingerichtet sein, dass der Abfahrtswunsch und gegebenenfalls auch ein Nicht-Abfahrtswunsch über einen Tastendruck oder über das Antippen eines entsprechenden Feldes auf dem Display des mobilen Geräts übermittelt werden kann. In anderen Ausgestaltungen kann die Applikation beispielsweise mit einer Spracherkennung oder Gestenerkennung arbeiten, sodass der Abfahrtswunsch (oder auch der Nicht-Abfahrtswunsch) sehr einfach und intuitiv übermittelt werden kann.
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Die Erfindung umfasst weiterhin ein Computerprogramm, das zur Durchführung der Schritte des vorgeschlagenen Verfahrens eingerichtet ist. Weiterhin umfasst die Erfindung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein solches Computerprogramm gespeichert ist und ein elektronisches Steuergerät, das zur Durchführung der Schritte des vorgeschlagenen Verfahrens eingerichtet ist.
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Figurenliste
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Weitere Merkmale des vorgeschlagenen Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.
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In den Zeichnungen zeigen:
- 1 schematisches Ablaufdiagramm einer bevorzugten Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens bei angekündigtem Fahrtantrittswunsch und
- 2 schematisches Ablaufdiagramm einer bevorzugten Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens ohne angekündigten Fahrtantrittswunsch.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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1 illustriert ein beispielhaftes Ablaufdiagramm des vorgeschlagenen Verfahrens. Im Schritt 1 kündigt der Fahrer beispielsweise durch Betätigung einer entsprechend eingerichteten Taste an einem Transponder einer elektronischen Fahrzeugzugangskontrolle oder durch Sprachbefehl im Rahmen einer entsprechenden Applikation auf seinem Smartphone den Fahrtantrittswunsch an. Wenn dieser Fahrtantrittswunsch an eine entsprechende Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs übermittelt wurde, wird in einer nachfolgenden Abfrage 2 geprüft, ob entsprechende Temperaturbedingungen, beispielsweise im Hinblick auf die Außentemperatur, die Temperatur im Bereich des Katalysators etc., außermotorische Vorheizmaßnahmen erfordern. Ist dies nicht der Fall, wird im Schritt 3 das Verfahren derart beendet, dass keine außermotorischen Vorheizmaßnahmen erfolgen, sodass eine Abfahrt ohne weitere Heizmaßnahmen erfolgen kann. Sind die Temperaturbedingungen so, dass außermotorische Vorheizmaßnahmen erforderlich sind, wird in der Abfrage 4 geprüft, ob der Fahrer sich tatsächlich dem Fahrzeug nähert. Dies kann beispielsweise auf der Basis einer erkennbaren Transponderbewegung, mittels Abstandssensoren oder einer weiteren Sensorik beispielsweise aus dem Umfeld des autonomen Fahrens erfolgen. Weiterhin kann nach Möglichkeit eine Fahrertrajektorie auf den Weg hin zum Fahrzeug bestimmt werden. Wenn bei der Abfrage 4 erkannt wird, dass sich der Fahrer nicht dem Fahrzeug nähert, kann das Verfahren (Schritt 3) ohne weitere Vorheizmaßnahmen abgebrochen werden, da davon auszugehen ist, dass entgegen dem ursprünglichen Plan des Fahrers doch keine Abfahrt erfolgt. Wenn sich der Fahrer nähert, wird im Schritt 5 auf der Basis der bei der Abfrage 2 berücksichtigten Kriterien die zur Verfügung stehende Zeit bis zu einem erwarteten Motorstart und/oder einer Abfahrt abgeschätzt. Die Prädiktion des zu erwartenden Motorstartzeitpunktes kann hierbei durch Adaption oder der Modellierung und des Trainierens eines entsprechenden Modells zum Fahrerverhalten aus Vorgängen aus der Vergangenheit gegebenenfalls verbessert werden. Abhängig von dem zur Verfügung stehenden Zeitfenster erfolgt im Schritt 6 eine Festlegung der erforderlichen außermotorischen Heizmaßnahmen. Dies erfolgt insbesondere auch im Abgleich mit dem zur Verfügung stehenden elektrischen Bordnetz bzw. dem Batteriezustand. Insbesondere wird hierbei festgelegt, wann und mit welcher Leistung welche Heizmaßnahmen gestartet werden. Im Schritt 7 wird die eine Vorheizphase mit außermotorischen Heizmaßnahmen entsprechend gestartet. Nach einem Motorstart 8 wird bei der Abfrage 9 überprüft, ob die für eine geforderte Schadstoffkonversion erforderlichen Temperaturen, insbesondere die Kat-Light-Off-Temperatur erreicht ist. Entsprechendes gilt für die Betriebstemperatur einer Lambdasonde. Wenn diese Temperaturbedingungen erreicht sind, kann im Schritt 10 die Fahrzeugabfahrt erfolgen. Wenn die Temperaturbedingungen nicht erreicht sind, erfolgt im Schritt 11 eine Verzögerung der Abfahrt oder es kann eine Abfahrt mit Leistungsbegrenzung erfolgen. Die Verzögerung der Abfahrt kann im Schritt 12 mit einer weiteren Vorheizmaßnahme verbunden sein, bei der die außermotorischen Heizmaßnahmen mit innermotorischen Heizmaßnahmen kombiniert werden, beispielsweise mit einer Homogen-Split-Injection, mit der Einstellung später Zündwinkel und mit Ähnlichem. Anschließend kann wieder die Abfrage 9 erfolgen, ob die Temperaturbedingungen für die erforderliche Schadstoffkonversion erreicht sind. Ist dies dann der Fall, kann die Motorabfahrt 10 erfolgen. Wenn eine Verzögerung 11 erfolgt, erfolgt zweckmäßigerweise eine Warnung des Fahrers, zum Beispiel durch ein optisches oder akustisches Signal.
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Für den Fall dringender Notabfahrts-Fälle kann es vorgesehen sein, dass die Abfahrtssperrung beziehungsweise die Verzögerung 11 „überritten“ wird. Die Anzahl derartiger Notabfahrts-Fälle kann durch einen Zähler in der ECU (Engine Control Unit) hochgezählt werden und auf eine maximale Anzahl beschränkt werden. Der Zähler kann dann gegebenenfalls nur in der Werkstatt zurückgesetzt werden und über eine OBD (On-Board-Diagnose)-Schnittstelle dokumentiert werden.
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Ergibt die im Schritt 5 vorgenommene Abschätzung der Zeit, die bis zu einem vorausgesehenen Motorstart oder einer Abfahrt verbleibt, die Vorhersage, dass durch außermotorische und gegebenenfalls innermotorische Heizmaßnahmen die erforderlichen Temperaturen nicht erreicht werden können, kann es vorgesehen sein, dass die Abfahrt so lange verzögert wird, bis die erforderliche Funktion des Abgasnachbehandlungssystems gewährleistet ist. Auch hierbei wird der Fahrer zweckmäßigerweise auf die Verzögerung hingewiesen.
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Sollte trotz Ankündigung durch den Fahrer (Schritt 1) innerhalb des erwarteten Zeithorizonts kein Motorstart erfolgen, so kann es zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass die außermotorischen Heizmaßnahmen nur für einen bestimmten Zeitraum durchgeführt werden, sodass dann die Vorheizmaßnahmen abgebrochen werden können, wenn voraussichtlich keine Abfahrt mehr erfolgen wird. Dies kann von weiteren Kriterien abhängig gemacht werden, zum Beispiel von der Temperatur des Katalysators, von einer Fahrersitzerkennung („Sitzt überhaupt noch jemand im Fahrzeug?“), von einem Tür-zu-Signal und/oder von Signalen einer Nahfeldsensorik, die ein Verlassen des Fahrers der Fahrzeugumgebung nahe legen, zum Beispiel eine Entfernung des Transponders. Weiterhin kann das Aufrechterhalten der Vorheizphase davon abhängig gemacht werden, ob der Bord-Netz-Zustand ausreichend ist.
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In einem weiteren Szenario nähert sich der Fahrer dem Kraftfahrzeug, aber es wird kein expliziter Fahrtantrittswunsch ausgesprochen bzw. übermittelt. Dieses Szenario ist in 2 als weitere beispielhafte Ausgestaltung zur Durchführung des Verfahrens dargestellt. Wenn sich der Fahrer also nähert und kein Fahrtantrittswunsch ausgesprochen wird (Schritt 101) kann der folgende Ablauf durchgeführt werden, falls der Fahrtantritt ohne Ankündigung erfolgt und eine aus Emissionsgründen unvorteilhafte oder gegebenenfalls verzögerte Kaltabfahrt zu vermeiden ist. Zunächst erfolgt die Abfrage 102, ob die Temperaturbedingungen, beispielsweise die Außentemperatur und/oder die Temperatur im Abgasnachbehandlungssystem, außermotorische Vorheizmaßnahmen erfordern. Ist dies nicht der Fall, kann das Verfahren im Schritt 103 gestoppt werden und es werden keine Heizmaßnahmen durchgeführt. Falls die Temperaturbedingungen Heizmaßnahmen erforderlich machen, wird im Schritt 104 eine Abfahrtswahrscheinlichkeit berechnet. Mögliche Input-Größen können hierbei beispielsweise das Datum, die Uhrzeit, Wochentag, GPS-Position, GPS-Positionshistorie, Schulferien, Smartphone-Daten (zum Beispiel Fahrererkennung), Garagentorsensor und Ähnliches sein. Auf der Basis derartiger Daten kann dann mit Methoden eines Data-Minings ein entsprechendes Modell trainiert werden und/oder auf dieser Basis kann die Abfahrtswahrscheinlichkeit berechnet werden. Ergibt die Abfrage 105, dass die Abfahrtswahrscheinlichkeit nur sehr gering ist, kann das Verfahren mit dem Schritt 103 beendet werden, sodass keine weiteren Vorheizmaßnahmen vorgenommen werden, da nicht mit einer Abfahrt zu rechnen ist. Ergibt die Abfrage 105, dass die prädizierte Abfahrtswahrscheinlichkeit hoch ist, wird im Schritt 106 der Motorstart und/oder die Abfahrt verzögert, sodass währenddessen im Schritt 7 Vorheizmaßnahmen ergriffen werden können. Der Fahrer wird durch ein geeignetes Warnsignal, beispielsweise akustisch oder optisch, auf die Verzögerung und deren Grund hingewiesen. Die folgenden Schritte entsprechen dem anhand von 1 erläuterten Verfahren. Diesbezüglich wird auf die entsprechende Beschreibung verwiesen.
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Insgesamt erlaubt das vorgeschlagene Verfahren und die hier beschriebenen Maßnahmen, dass eine spontane Kaltabfahrt den gesetzlichen Emissionsanforderungen auch ohne Verzögerung der Abfahrt möglich ist oder durch eine nur minimale Verzögerung sichergestellt werden kann. Gegebenenfalls können innermotorische Heizmaßnahmen, insbesondere Kat-Heizmaßnahmen zurückgefahren werden, was weiterhin Vorteile bezüglich einer Partikelemission erwarten lässt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017113366 A1 [0004]