DE-102024132299-A1 - Verfahren zur Bestimmung des Abgasstroms eines Zweiradverbrennungsmotors

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung des Abgasstroms eines Zweiradverbrennungsmotors eines vorgegebenen Typs. Um ein derartiges Verfahren so auszugestalten, dass trotz geringen Bauraums und begrenzter Ressourcen eine hinreichend genaue Bestimmung des Abgasstroms erfolgen kann wird vorgeschlagen, dass in aufeinanderfolgenden Zeitschritten Motordrehzahlkennwerte und Motorlastkennwerte erfasst und einer Approximationseinheit mit einem typspezifischen Approximationsmodell als Eingabedaten zugeführt werden, das mehrere, je einem Kennwertbereich zugeordnete Regressionsmodelle umfasst, wobei anhand des dem jeweiligen Kennwertbereich zugeordneten Regressionsmodells ein Abgasstromwert als Ausgabedatum bestimmt und ausgegeben wird.

Inventors

• Sebastian Schurl
• Stefan Sturm

Assignees

• TECHNISCHE UNIVERSITÄT GRAZ

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241106

Claims (5)

1. Verfahren zur Bestimmung des Abgasstroms eines Zweiradverbrennungsmotors eines vorgegebenen Typs, dadurch gekennzeichnet , dass in aufeinanderfolgenden Zeitschritten Motordrehzahlkennwerte und Motorlastkennwerte erfasst und einer Approximationseinheit mit einem typspezifischen Approximationsmodell als Eingabedaten zugeführt werden, das mehrere, je einem Kennwertbereich zugeordnete Regressionsmodelle umfasst, wobei anhand des dem jeweiligen Kennwertbereich zugeordneten Regressionsmodells ein Abgasstromwert als Ausgabedatum bestimmt und ausgegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Motorlastkennwerte einen kalkulierten Lastwert und/oder einen Drosselklappenstellungswert umfassen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass die einzelnen Regressionsmodelle eine polynomiale Funktionsapproximation umfassen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet , dass das Approximationsmodell eine gewichtete Summe der einzelnen Regressionsmodelle ist.
5. Verfahren zur Erstellung eines Approximationsmodells zur Bestimmung des Abgasstroms eines Zweiradverbrennungsmotors eines vorgegebenen Typs, wobei für unterschiedliche Motordrehzahlkennwerte und Motorlastkennwerte eines Zweiradverbrennungsmotors des Typs als Eingabedaten der zugehörige Abgasstromwert als Ausgabedatum erfasst wird, dadurch gekennzeichnet , dass aus den Ein- und Ausgabedaten ein typspezifischer Approximationsdatensatz erstellt wird, der mehrere, je einem Kennwertbereich zugeordnete Regressionsmodelle abbildet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung des Abgasstroms eines Zweiradverbrennungsmotors eines vorgegebenen Typs. Die Bestimmung von umweltschädlichen Schadstoffen, welche als Abgas in Verbrennungsmotoren entstehen, erlangte in den vergangenen Jahren durch zunehmende Regulation eine erhöhte Relevanz. Da die direkte Messung des Abgasstroms im Fahrbetrieb üblicherweise nur mit entsprechenden An- oder Einbauten durchgeführt werden kann, die nicht nur Bauraum benötigen, sondern auch das Fahrverhalten sowie den Abgasstrom beeinflussen, besteht ein Bedarf an technischen Alternativen. Aus der US20200355108A1 ist es bekannt, maschinelles Lernen zur Bestimmung des Treibstoffverbrauchs eines Fahrzeuges einzusetzen, wonach aus dem Treibstoffverbrauch unter Zuhilfenahme eines Abgasvolumensensors der Abgasmassenstrom und die Abgaszusammensetzung bestimmt wird. Das dort gezeigte Verfahren eignet sich jedoch nicht für Zweiradverbrennungsmotoren, da der Bauraum bei diesen deutlich kleiner bemessen ist, was das Vorsehen von zusätzlichen Sensoren erschwert. Darüber hinaus muss neben dem fahrzeugeigenen Diagnosesystem eine eigene Recheneinheit vorgesehen werden, die für die Berechnung eines umfangreichen Fahrzeugmodells ausgelegt werden muss. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass trotz geringen Bauraums und begrenzter Ressourcen eine hinreichend genaue Bestimmung des Abgasstroms erfolgen kann. Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass in aufeinanderfolgenden Zeitschritten Motordrehzahlkennwerte und Motorlastkennwerte erfasst und einer Approximationseinheit mit einem typspezifischen Approximationsmodell zugeführt werden, das mehrere, je einem Kennwertbereich zugeordnete Regressionsmodelle umfasst, wobei anhand des dem jeweiligen Kennwertbereich zugeordneten Regressionsmodells ein Abgasstromwert bestimmt und ausgegeben wird. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich der Abgasstromwert, also der Abgasmassenstrom und/oder der Abgasvolumenstrom, überraschenderweise unmittelbar und ohne direkte Messung aus den Motordrehzahlkennwerten und den Motorlastkennwerten ableiten lässt. Zufolge der erfindungsgemäßen Maßnahmen kann daher auf einen gesonderten Sensor verzichtet werden, womit Bauraum eingespart werden kann. Dadurch, dass das Approximationsmodell mehrere je einem Kennwertbereich zugeordnete Regressionsmodelle umfasst, die einen lokalen Kennwertbereich abbilden und damit entsprechend einfach und ressourcensparend umgesetzt werden können, werden aufwendige Berechnungen vermieden und dennoch im lokalen Kennwertbereich eine vergleichsweise hohe Genauigkeit erreicht. Ein erfindungsgemäßes Approximationsmodell kann beispielsweise ein trainiertes neuronales Netzwerk sein, insbesondere ein robustes neuronales Netzwerk (RNN), das mehrere lokale Regressionsmodelle je nach Kennwertbereich der Eingangsparameter aufweist. Auf diese Weise kann eine Überanpassung des neuronalen Netzwerks während des Trainings vermieden werden, weil nicht alle Regressionsmodelle alle Variationen der Eingangsparameter abdecken müssen. Der Übergang zwischen den einzelnen Regressionsmodellen kann über ein wahlweises Umschalten oder den Einsatz von Gating-Funktionen erfolgen. Zufolge der erfindungsgemäßen Maßnahmen kann der Zweiradverbrennungsmotor frei von Abgasstromsensoren ausgebildet sein. Demzufolge wird die Bestimmung des Abgasstroms ausschließlich durch das Approximationsmodell erreicht. Zuverlässige Kennwerte zur Abgasstromabschätzung können dadurch erreicht werden, dass die Motorlastkennwerte einen kalkulierten Lastwert und/oder einen Drosselklappenstellungswert umfassen. Die Berücksichtigung dieser Parameter ermöglicht nicht nur eine zuverlässige Abschätzung des Abgasstroms, sondern auch eine einfache Kennwerterfassung, weil diese Daten im fahrzeugeigenen Diagnosesystem (On-Board Diagnosis, OBD) in der Regel standardmäßig zur Verfügung stehen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der kalkulierte Lastwert aus dem fahrzeugeigenen Diagnosesystem als Motorlastkennwert herangezogen. Alternativ kann der Drosselklappenstellungswert direkt als Motorlastkennwert oder zur Berechnung des kalkulierten Lastwerts herangezogen werden. Um den Verlauf der Abgasstromwerte in Abhängigkeit der Motordrehzahl- und Motorlastkennwerte trotz geringem Ressourcenverbrauch verbessert bestimmen zu können, wird vorgeschlagen, dass die einzelnen Regressionsmodelle eine polynomiale Funktionsapproximation umfassen. Um die Genauigkeit der Abgasstrombestimmung in Übergangsbereichen zwischen den Regressionsmodellen trotz geringen Ressourcenverbrauchs zu verbessern, kann das Approximationsmodell eine gewichtete Summe der einzelnen Regressionsmodelle sein. Demzufolge werden sprunghafte Übergänge zwischen den Regressionsmodellen vermieden, ohne dass komplexe Gating-Funktionen zum Einsatz kommen müssten. Um die Modellgenauigkeit weiter zu verbessern, können in einer b