DE102008042819B4 - Method and device for determining a total cylinder charge and / or the current residual gas rate in an internal combustion engine with exhaust gas recirculation - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Bestimmen einer gesamten Zylinderfüllung (rfrges) in Zylindern eines Verbrennungsmotors (2) mit Abgasrückführung, wobei Abgas an einer Einleitstelle (10) in ein Saugrohr (4) zum Zuführen eines Gasgemisches in die Zylinder (3) rückgeführt wird, wobei die gesamte Zylinderfüllung (rfrges) eine momentane, gesamte Gasmenge in den Zylindern (3) angibt,wobei die gesamte Zylinderfüllung (rfrges) abhängig von einer Summe der dem Saugrohr (4) zugeführten Gasmassenströmen und abhängig von einem ersten Dynamikkorrekturfaktor (fvisrm), der das dynamische Verhalten des Saugrohrs (4) bezüglich des sich dort einstellenden Saugrohrdrucks beschreibt, ermittelt wird, wobei die gesamte Zylinderfüllung (rfrges) abhängig von einem momentanen Saugrohrdruck (ps) ermittelt wird, wobei der momentane Saugrohrdruck (ps) durch Integrieren der mit dem ersten Dynamikkorrekturfaktor (fvisrm) beaufschlagten Differenz zwischen einer ungefilterten Zylinderfüllung, die die Füllung angibt, die sich durch die dem Saugrohr (4) zugeführten Gasmassenströme einstellen würde, und der gesamten Zylinderfüllung (rfrges) bestimmt wird, wobei die gesamte Zylinderfüllung (rfrges) als Funktion abhängig von dem momentanen Saugrohrdruck (ps), abhängig von einer momentanen Motordrehzahl (nmot) und abhängig von Korrekturfaktoren, insbesondere eines Höhenfaktors (fho) zur Anpassung an einen Umgebungsdruck und eines Brennraumtemperaturfaktors (ftbr) zum Berücksichtigen der Gastemperatur in den Zylindern (3), ermittelt wird, wobei Abgas an einer Einleitstelle (10) in ein Saugrohr (4) zum Zuführen eines Gasgemisches in die Zylinder (3) rückgeführt wird, wobei die Restgasrate (rragrzw) den momentanen Anteil von Abgas in dem Zylinder (3) befindlichen gesamten Gas angibt, mit folgenden Schritten:- Ermitteln der Restgasrate (rragrzw) abhängig von einem Abgas-Partialdruck (psrext) und abhängig von dem momentanen Saugrohrdruck (ps), wobei der Abgas-Partialdruck abhängig von einem dem Saugrohr zugeführten Abgasmassenstrom, abhängig von einem zweiten Dynamikkorrekturfaktor, der das dynamische Verhalten des Saugrohrs (4) unter Berücksichtigung der Einleitstelle (10) bezüglich des sich einstellenden Abgas-Partialdrucks (psrext) beschreibt, und abhängig von einer momentanen Abgas-Zylinderfüllung bestimmt wird.Method for determining an entire cylinder charge (rfrges) in cylinders of an internal combustion engine (2) with exhaust gas recirculation, with exhaust gas being recirculated at an inlet point (10) into an intake manifold (4) for feeding a gas mixture into the cylinders (3), with the entire cylinder charge (rfrges) indicates an instantaneous total amount of gas in the cylinders (3), the total cylinder charge (rfrges) depending on a sum of the gas mass flows fed to the intake manifold (4) and depending on a first dynamic correction factor (fvisrm), which determines the dynamic behavior of the Describes the intake manifold (4) with respect to the intake manifold pressure that is established there, the entire cylinder charge (rfrges) being determined as a function of a current intake manifold pressure (ps), the current intake manifold pressure (ps) being determined by integrating the with the first dynamic correction factor (fvisrm) acted upon difference between an unfiltered cylinder charge, which indicates the charge, which is through the the intake manifold (4) would set gas mass flows supplied, and the total cylinder charge (rfrges) is determined, the total cylinder charge (rfrges) as a function depending on the current intake manifold pressure (ps), depending on a current engine speed (nmot) and depending on correction factors , in particular an altitude factor (fho) for adapting to an ambient pressure and a combustion chamber temperature factor (ftbr) for taking into account the gas temperature in the cylinders (3), with exhaust gas at an inlet point (10) in an intake pipe (4) for supplying a gas mixture is fed back into the cylinder (3), the residual gas rate (rragrzw) indicating the current proportion of exhaust gas in the cylinder (3) total gas, with the following steps: - Determining the residual gas rate (rragrzw) depending on an exhaust gas partial pressure (psrext ) and depending on the current intake manifold pressure (ps), the exhaust gas partial pressure depending on an exhaust gas mass supplied to the intake manifold nstrom, depending on a second dynamic correction factor, which describes the dynamic behavior of the intake manifold (4) taking into account the introduction point (10) with regard to the resulting exhaust gas partial pressure (psrext), and is determined depending on the current exhaust gas cylinder filling.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit Abgasrückführung, der durch eine Motorsteuereinheit angesteuert wird, wobei in dem Motorsteuergerät die aktuelle Luftfüllung abhängig von der Restgasrate ermittelt wird.The invention relates to an internal combustion engine with exhaust gas recirculation, which is controlled by an engine control unit, the current air charge being determined in the engine control unit as a function of the residual gas rate.
Stand der TechnikState of the art
In zunehmendem Maße werden bei Verbrennungsmotoren Abgasrückführungen vorgesehen, um den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren und gegebenenfalls die Abgasemissionen zu optimieren. Hierbei wird Abgas vom Abgassystem entnommen und über eine Abgasrückführungsleitung mit einem Abgasrückführungsventil dosiert der Frischluft eines Saugrohrs eines Luftzuführungssystems beigemischt.Exhaust gas recirculations are increasingly being provided in internal combustion engines in order to reduce fuel consumption and, if necessary, to optimize exhaust emissions. Here, exhaust gas is taken from the exhaust system and metered into the fresh air of an intake manifold of an air supply system via an exhaust gas recirculation line with an exhaust gas recirculation valve.
Die
Die
- - Ermitteln eines Partialdrucks des Frischgas-Anteils (ps_fg) an dem Gasmassenstrom (mp_ab) durch Aufstellen einer Massenbilanz für einen Frischgas-Massenstrom (mp_fg), und
- - Ermitteln eines Partialdrucks des Abgas-Anteils (ps_ag) an dem Gasmassenstrom (mp_ab) durch Aufstellen einer Massenbilanz für einen Abgas-Massenstrom (mp_ag).
- - Determining a partial pressure of the fresh gas fraction (ps_fg) in the gas mass flow (mp_ab) by establishing a mass balance for a fresh gas mass flow (mp_fg), and
- - Determination of a partial pressure of the exhaust gas fraction (ps_ag) in the gas mass flow (mp_ab) by establishing a mass balance for an exhaust gas mass flow (mp_ag).
Die
Das Abgasrückführungsventil wird vom Motorsteuergerät angesteuert, so dass eine bestimmte Restgasrate (Abgasrückführungsrate) eingestellt werden kann. Das beigemischte Abgas verdrängt die Frischluft, ohne an der Verbrennung teilzuhaben. D.h., um das Motormoment konstant zu halten, muss bei zunehmendem Restgasanteil in bestimmten Betriebspunkten die Drosselklappe weiter geöffnet werden. Die erwünschte Wirkung ist eine Erhöhung des Saugrohrdrucks, ohne dass das Motormoment ansteigt. Dadurch lassen sich die Pumpverluste des Verbrennungsmotors reduzieren, der Wirkungsgrad steigern und dadurch der Kraftstoffverbrauch senken.The exhaust gas recirculation valve is activated by the engine control unit so that a certain residual gas rate (exhaust gas recirculation rate) can be set. The admixed exhaust gas displaces the fresh air without participating in the combustion. In other words, in order to keep the engine torque constant, the throttle valve must be opened further at certain operating points when the residual gas proportion increases. The desired effect is an increase in the intake manifold pressure without the engine torque increasing. This can reduce the pumping losses of the internal combustion engine, increase efficiency and thereby lower fuel consumption.
Weiterhin kann durch Beimischung von Abgas zu der Frischluft im Saugrohr die Verbrennungstemperatur gesenkt werden, was zu verringerter Bildung der schädlichen Stickoxide im Abgas führt.Furthermore, by adding exhaust gas to the fresh air in the intake manifold, the combustion temperature can be lowered, which leads to a reduced formation of harmful nitrogen oxides in the exhaust gas.
Um das Motormoment konstant zu halten, ist es daher erforderlich, dass die Motorsteuereinheit die aktuelle Luftfüllung der Zylinder kennt, um anhand der aktuellen Luftfüllung die entsprechende Stellung der Drosselklappe bzw. die entsprechende Einspritzmenge und den Zündwinkel festlegen zu können, so dass das geforderte Motormoment konstant gehalten werden kann. Die Zusammenhänge zwischen der Motordrehzahl, der Drosselklappenstellung, dem Saugrohrdruck, der Zylindergesamtfüllung und der Zylinderluftfüllung wird mit den bisher implementierten Funktionen unter stationären Bedingungen richtig beschrieben. Auch können dynamische Vorgänge berücksichtigt werden.In order to keep the engine torque constant, it is therefore necessary for the engine control unit to know the current air charge in the cylinders in order to be able to determine the corresponding position of the throttle valve or the corresponding injection quantity and the ignition angle based on the current air charge, so that the required engine torque is constant can be held. The relationships between the engine speed, the throttle valve position, the intake manifold pressure, the total cylinder charge and the cylinder air charge are correctly described under steady-state conditions using the functions implemented so far. Dynamic processes can also be taken into account.
Neben dem Einfluss auf das Luftzuführungssystem werden wie oben bereits erwähnt, bei einer Abgasrückführung auch Korrekturen im Zündungssystem erforderlich. Durch die Verdünnung des Kraftstoff-Luft-Gemischs im Brennraum durch rückgeführtes Abgas wird die Verbrennungsgeschwindigkeit gesenkt, was durch eine frühere Zündung ausgeglichen werden muss. Hierfür ist die Kenntnis des Verhältnisses von Restgasmasse zu gesamter Gasmasse im Brennraum, die so genannte Abgasrückführungsrate, maßgebend.In addition to the influence on the air supply system, as already mentioned above, corrections in the ignition system are also required in the case of exhaust gas recirculation. As the fuel-air mixture is diluted in the combustion chamber by recirculated exhaust gas, the combustion speed is reduced, which must be compensated for by an earlier ignition. For this, knowledge of the ratio of residual gas mass to total gas mass in the combustion chamber, the so-called exhaust gas recirculation rate, is decisive.
Bei der Berücksichtigung der dynamischen Vorgänge wird bislang allgemein davon ausgegangen, dass sich das eingeleitete Abgas im Saugrohr homogen verteilen würde, da bisher üblicherweise die Abgaseinleitstelle nahe hinter der Drosselklappe sitzt. Jedoch haben Messungen gezeigt, dass sich bei einem Verbrennungsmotor, bei dem sich die Abgaseinleitstelle der Abgasrückführung sehr nah vor den Einlassventilen befindet, das Abgas nicht homogen in dem Saugrohr verteilt, sondern auf ihrem kurzen Weg von der Einleitstelle zum Einlassventil des Zylinders nur ein sehr geringes Volumen einnimmt, das viel schneller auf- und abgebaut wird als der gesamte Saugrohrdruck. Somit ist die Dynamik des Luftsystems bezüglich des rückgeführten Abgases von der Dynamik des Luftsystems bezüglich der Frischluft verschieden.When taking into account the dynamic processes, it has been generally assumed that the exhaust gas introduced would be distributed homogeneously in the intake manifold, since the exhaust gas introduction point has usually been located close behind the throttle valve. However, measurements have shown that in an internal combustion engine in which the exhaust gas inlet point of the exhaust gas recirculation is very close to the inlet valves, the exhaust gas is not distributed homogeneously in the intake manifold, but rather only a very small amount on its short path from the inlet point to the cylinder inlet valve Occupies volume that is built up and reduced much faster than the total intake manifold pressure. Thus, the dynamics of the air system with regard to the recirculated exhaust gas is different from the dynamics of the air system with regard to the fresh air.
Da die Motorenhersteller die Einleitstelle für die Abgasrückführung in der Regel frei wählen, ist die sich daraus ergebende unterschiedliche Dynamik bezüglich des rückgeführten Abgases und bezüglich der zugeführten Frischluft nicht bekannt. Insbesondere wird dieser Unterschied umso gravierender, je mehr die Einleitstelle des rückgeführten Abgases an den Einlassventilen liegt. Das bisherige Modell, das sowohl für das rückgeführte Abgas als auch für die zugeführte Frischluft das gleiche dynamische Modell zugrunde legen, das beide von demselben zugrunde liegenden Saugrohrvolumen ausgehen, kann also die aktuelle Füllung und die aktuelle Restgasrate im dynamischen Betrieb nicht ausreichend genau bestimmen.Since the engine manufacturers usually freely choose the point of introduction for the exhaust gas recirculation, the resulting different dynamics with regard to the recirculated exhaust gas and with regard to the fresh air supplied are not known. In particular, this difference becomes more serious the closer the point at which the recirculated exhaust gas is introduced to the inlet valves. The previous model, which used the same dynamic model as a basis for both the recirculated exhaust gas and the fresh air supplied and which both assume the same underlying intake manifold volume, cannot determine the current charge and the current residual gas rate in dynamic operation with sufficient accuracy.
Gemäß den herkömmlichen Verfahren zur Ermittlung der aktuellen Luftfüllung können daher für das rückgeführte Abgas und für die zugeführte Frischluft zwei Partialdrücke modelliert werden, aus deren Addition sich der resultierende messbare Saugrohrdruck ergibt. Dabei wird die Saugrohrdynamik mit einem gemeinsamen Dynamikkorrekturfaktor berücksichtigt, der das zeitliche Verhalten der Restgasrate und des Saugrohrdrucks festlegt. Dies bildet jedoch aufgrund obigen beobachteten Verhaltens nur den Fall richtig ab, bei dem die Einleitstelle der Abgasrückführung bei oder nahe der Drosselklappe erfolgt.According to the conventional method for determining the current air charge, two partial pressures can therefore be modeled for the recirculated exhaust gas and for the fresh air supplied, the addition of which results in the resulting measurable intake manifold pressure. The intake manifold dynamics are taken into account with a common dynamic correction factor, which defines the behavior of the residual gas rate and the intake manifold pressure over time. However, on the basis of the behavior observed above, this only correctly maps the case in which the introduction point of the exhaust gas recirculation takes place at or near the throttle valve.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit denen bei einem Verbrennungsmotor mit der Abgasrückführung die aktuelle Luftfüllung und/oder die Restgasrate in Zylindern des Verbrennungsmotors unabhängig von der Einleitstelle des Abgases in das Saugrohr genauer bestimmt werden können.The object of the present invention is to provide a method and a device with which, in an internal combustion engine with exhaust gas recirculation, the current air charge and / or the residual gas rate in cylinders of the internal combustion engine can be determined more precisely regardless of the point at which the exhaust gas is introduced into the intake manifold .
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Bestimmen der gesamten Zylinderfüllung Luftfüllung in einem Verbrennungsmotor mit Abgasrückführung gemäß Anspruch 1, das Verfahren zum Bestimmen einer aktuellen Restgasrate, das Verfahren zum Bestimmen einer momentanen Luftfüllung sowie durch das Motorsystem gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.This object is achieved by the method for determining the total cylinder charge of air charge in an internal combustion engine with exhaust gas recirculation according to
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous refinements of the invention are specified in the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Bestimmen einer gesamten Zylinderfüllung in Zylindern eines Verbrennungsmotors mit Abgasrückführung vorgesehen, wobei Abgas an einer Einleitstelle in ein Saugrohr zum Zuführen eines Gasgemisches in die Zylinder rückgeführt wird, wobei die gesamte Zylinderfüllung abhängig von einer Summe der dem Saugrohr zugeführten Gasmassenströmen und abhängig von einem ersten Dynamikkorrekturfaktor, der das dynamische Verhalten des Saugrohrs bezüglich des sich dort einstellenden Saugrohrdrucks beschreibt, ermittelt wird.According to a first aspect, a method is provided for determining an entire cylinder charge in cylinders of an internal combustion engine with exhaust gas recirculation, exhaust gas being recirculated at an introduction point into an intake manifold for supplying a gas mixture into the cylinders, the entire cylinder charge depending on a sum of the amounts supplied to the intake manifold Gas mass flows and is determined as a function of a first dynamic correction factor, which describes the dynamic behavior of the intake manifold with respect to the intake manifold pressure that is established there.
Das obige Verfahren ermöglicht eine dynamisch korrekte Erfassung der gesamten Zylinderfüllung als Grundlage für die korrekte Bestimmung der momentanen Luftfüllung in den Zylindern bzw. der Restgasrate unter Berücksichtigung der Einleitstelle von rückgeführtem Abgas in das Saugrohr.The above method enables a dynamically correct detection of the entire cylinder charge as a basis for the correct determination of the current air charge in the cylinders or the residual gas rate, taking into account the point of introduction of recirculated exhaust gas into the intake manifold.
Während im Stand der Technik Partialdrücke modelliert werden, die in Summe dem resultierenden messbaren Saugrohrdruck ergeben, wird bei dem obigen Verfahren vorgeschlagen, die Summe der Teilfüllungen bzw. der Teilmassenströme von in das Saugrohr strömenden Gas zu verwenden, um die gesamte Zylinderfüllung zu ermitteln.While partial pressures are modeled in the prior art that add up to the resulting measurable intake manifold pressure, in the above method it is proposed to use the sum of the partial fillings or the partial mass flows of gas flowing into the intake manifold in order to determine the total cylinder charge.
Gemäß einer Ausführungsform kann die gesamte Zylinderfüllung abhängig von dem momentanen Saugrohrdruck ermittelt werden, wobei der momentane Saugrohrdruck durch Integrieren der mit dem ersten Dynamikkorrekturfaktor beaufschlagten Differenz zwischen einem ungefilterten, dem Saugrohr zugeführten Gasmassenstrom und dem gesamten dem Zylinder zugeführten Gasmassenstrom bestimmt wird.According to one embodiment, the entire cylinder charge can be determined as a function of the current intake manifold pressure, the current intake manifold pressure being determined by integrating the difference, to which the first dynamic correction factor is applied, between an unfiltered gas mass flow fed to the intake manifold and the total gas mass flow fed to the cylinder.
Weiterhin kann die gesamte Zylinderfüllung als Funktion abhängig von dem momentanen Saugrohrdruck, abhängig von einer momentanen Motordrehzahl und abhängig von Korrekturfaktoren, insbesondere eines Höhenfaktors zur Anpassung an einen Umgebungsdruck und eines Brennraumtemperaturfaktors zum Berücksichtigen der Gastemperatur im Zylinder, ermittelt werden.Furthermore, the entire cylinder charge can be determined as a function of the current intake manifold pressure, a current engine speed and correction factors, in particular a height factor to adapt to an ambient pressure and a combustion chamber temperature factor to take into account the gas temperature in the cylinder.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Bestimmen einer aktuellen Restgasrate in Zylindern eines Verbrennungsmotors mit Abgasrückführung vorgesehen, wobei Abgas an einer Einleitstelle in ein Saugrohr zum Zuführen eines Gasgemisches in die Zylinder rückgeführt wird, wobei die Restgasrate den momentanen Anteil von Abgas in dem in dem Zylinder befindlichen gesamten Gases angibt. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
- - Durchführen des obigen Verfahrens, um den momentanen Saugrohrdruck zu bestimmen;
- - Ermitteln der Restgasrate abhängig von einem Abgas-Partialdruck und abhängig von dem momentanen Saugrohrdruck, wobei der Abgas-Partialdruck abhängig von einem dem Saugrohr zugeführten Abgasmassenstrom, abhängig von einem zweiten Dynamikkorrekturfaktor, der das dynamische Verhalten des Saugrohrs unter Berücksichtigung der Einleitstelle bezüglich des sich einstellenden Abgas-Partialdrucks beschreibt, und abhängig von einer momentanen Abgas-Zylinderfüllung bestimmt wird.
- - Carrying out the above method in order to determine the instantaneous intake manifold pressure;
- - Determination of the residual gas rate depending on an exhaust gas partial pressure and depending on the current intake manifold pressure, the exhaust gas partial pressure depending on an exhaust gas mass flow supplied to the intake manifold, depending on a second dynamic correction factor, which determines the dynamic behavior of the intake manifold taking into account the introduction point with regard to the Exhaust gas partial pressure describes, and is determined depending on a current exhaust gas cylinder charge.
Während im Stand der Technik Partialdrücke modelliert werden, die in Summe dem resultierenden messbaren Saugrohrdruck ergeben, wird bei dem obigen Verfahren vorgeschlagen, die dynamischen Verhalten der gesamten Zylinderfüllung und des Abgasanteils (angegeben durch die Restgasrate) mit unterschiedlichen Zeitkonstanten zu berücksichtigen.While partial pressures are modeled in the prior art that add up to the resulting measurable intake manifold pressure, it is proposed in the above method to take into account the dynamic behavior of the entire cylinder charge and the exhaust gas fraction (indicated by the residual gas rate) with different time constants.
Weiterhin kann die momentane Abgas-Zylinderfüllung abhängig von der Restgasrate und der gesamten Zylinderfüllung bestimmt werden.Furthermore, the current exhaust gas cylinder filling can be determined depending on the residual gas rate and the total cylinder filling.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Abgas-Partialdruck durch Integrieren der mit dem zweiten Dynamikkorrekturfaktor beaufschlagten Differenz zwischen dem AGR-Füllungsanteil, der eine Füllung von Abgas im Zylinder angibt, die sich aufgrund des dem Saugrohr momentan zugeführten Abgasmassenstroms einstellen würde, und der (tatsächlichen) Abgas-Zylinderfüllung bestimmt wird.Furthermore, it can be provided that the exhaust gas partial pressure is achieved by integrating the difference, to which the second dynamic correction factor is applied, between the EGR filling proportion, which indicates a filling of exhaust gas in the cylinder, which would arise due to the exhaust gas mass flow currently supplied to the intake manifold, and the (actual ) Exhaust cylinder charge is determined.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Bestimmen einer momentanen Luftfüllung in Zylindern eines Verbrennungsmotors mit Abgasrückführung vorgesehen, wobei Abgas an einer Einleitstelle in ein Saugrohr zum Zuführen eines Gasgemisches in die Zylinder rückgeführt wird. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
- - Ermitteln der gesamten Zylinderfüllung gemäß dem obigen Verfahren;
- - Bereitstellen einer Restgasrate oder Bestimmen der Restgasrate nach dem obigen Verfahren;
- - Bestimmen der aktuellen Luftfüllung abhängig von der gesamten Zylinderfüllung und von der Restgasrate.
- - Determining the total cylinder filling according to the above method;
- - Providing a residual gas rate or determining the residual gas rate according to the above method;
- - Determination of the current air charge depending on the total cylinder charge and the residual gas rate.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors vorgesehen. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
- - Bestimmen der momentanen Luftfüllung gemäß dem obigen Verfahren;
- - Ansteuern einer Stellung einer Drosselklappe des Verbrennungsmotors und/oder einer Einspritzmenge von Kraftstoff in ein Saugrohr des Verbrennungsmotors und/oder einen Zündwinkel zum Zünden eines Luft-/Kraftstoffgemisches abhängig von der momentanen Luftfüllung.
- - Determination of the current air filling according to the above method;
- - Controlling a position of a throttle valve of the internal combustion engine and / or an injection quantity of fuel into an intake manifold of the internal combustion engine and / or an ignition angle for igniting an air / fuel mixture as a function of the current air charge.
Durch die dynamisch korrekte Füllungserfassung kann die Anpassung des Kraftstoffpfades für eine Korrektur der Kraftstoffzumessung in einem dynamischen Betriebsfall (Übergangskompensation) verbessert werden. Dadurch erreicht man bessere Abgasemissionen und eine verbesserte Fahrbarkeit. Durch die dynamisch korrekte Restgasratenbestimmung kann weiterhin der Zündwinkel korrekt berechnet werden.Due to the dynamically correct filling detection, the adaptation of the fuel path for a correction of the fuel metering in a dynamic operating case (transition compensation) can be improved. This results in better exhaust emissions and improved drivability. Due to the dynamically correct determination of the residual gas rate, the ignition angle can still be calculated correctly.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Motorsteuereinheit zum Steuern eines Verbrennungsmotors vorgesehen, die ausgebildet ist, das obige Verfahren durchzuführen.According to a further aspect, an engine control unit for controlling an internal combustion engine is provided, which is designed to carry out the above method.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Computerprogramm vorgesehen, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, das obige Verfahren ausführt.According to a further aspect, a computer program is provided which contains a program code which, when it is executed on a data processing unit, executes the above method.
FigurenlisteFigure list
Bevorzugte Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Motorsystems mit einem Verbrennungsmotor mit Abgasrückführung; -
2 ein Funktionsblockdiagramm zur Veranschaulichung der Funktion zur Bestimmung der Luftfüllung und der Restgasrate; und -
3 eine detailliertere Darstellung des Kennfeldblocks des Funktionsblockdiagramms der2 .
-
1 a schematic representation of an engine system with an internal combustion engine with exhaust gas recirculation; -
2 a function block diagram to illustrate the function for determining the air filling and the residual gas rate; and -
3 a more detailed representation of the map block of the functional block diagram of FIG2 .
Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments
Verbrennungsabgase aus den Zylindern werden über ein Abgassystem
Es ist ein Motorsteuergerät
Insbesondere muss die Motorsteuereinheit
Zur Bestimmung der Ist-Zylinderfüllung rlfgsb und der Ist-Restgasrate rragrzw wird eine Funktion in dem Motorsteuergerät
Die ungefilterte Zylinderfüllung rlroh wird einem ersten Summierglied
Die Differenz zwischen der ungefilterten Gesamtfüllung rges und der normierten Füllung rfrges wird über ein erstes Multiplikationsglied
In
Das Ergebnis aus dem Kennfeld wird, um es an die tatsächlichen Umgebungsdruckverhältnisse anzupassen, nun wieder mit dem Höhenfaktor fho in einem Multiplizierglied multipliziert und anschließend in einem weiteren Multiplizierglied mit einem Brennraumtemperaturfaktor ftbr multipliziert, um die gesamte Zylinderfüllung rfrges zu erhalten. Der Brennraumtemperaturfaktor ftbr ergibt sich aus einer modellierten Gastemperatur evtmod im Brennraum aus der Formel ftbr = 273 K /(273 K + evtmod).In order to adapt it to the actual ambient pressure conditions, the result from the map is now multiplied again by the altitude factor fho in a multiplier and then multiplied by a combustion chamber temperature factor ftbr in a further multiplier in order to obtain the entire cylinder charge rfrges. The combustion chamber temperature factor ftbr results from a modeled gas temperature evtmod in the combustion chamber from the formula ftbr = 273 K / (273 K + evtmod).
Die gesamte Zylinderfüllung rfrges gibt an, welche gesamte Gasmenge durch die Zylinder strömt. Die gesamte Zylinderfüllung rfrges wird einem zweiten Multiplikationsglied
Anschließend wird das Ergebnis der Multiplikation einem zweiten Differenzglied
Die Restgasrate rragrzw wird wie folgt ermittelt:
- Die ungefilterte AGR-Füllung rfrexroh wird einem nicht invertierenden Eingang eines dritten Differenzgliedes
30 zugeführt. Die Restgas-Füllung rfragr wird dem invertierenden Eingang des dritten Differenzgliedes30 zugeführt. Die indem dritten Differenzglied 30 gebildete AGR-Füllungsdifferenz als Differenz der ungefilterten AGR-Füllung rfrexroh und der Restgas-Füllung rfragr wird in einem dritten Multiplikationsglied31 mit einem zweiten Dynamikkorrekturfaktor fvisragr multipliziert und das Multiplikationsergebnis einem zweiten Integrationsglied32 zugeführt.
- The unfiltered EGR filling rfrexroh is a non-inverting input of a third differential element
30th fed. The residual gas filling rfragr is the inverting input of the third differential element30th fed. The one in the third differential term30th The EGR filling difference formed as the difference between the unfiltered EGR filling rfrexroh and the residual gas filling rfragr is calculated in athird multiplication element 31 multiplied by a second dynamic correction factor fvisragr and the multiplication result to asecond integration element 32 fed.
Am Ausgang des zweiten Integrationsgliedes
Die Funktionsdarstellung der
Die Verwendung des ersten Differenzgliedes
Im unteren Teil (untere Rückkopplungsschleife) der Funktionsdarstellung der
Der zweite Dynamikkorrekturfaktor fvisragr kann durch folgende Formel berechnet werden:
Bei der Bildung des Volumenverhältnisses wird anstelle des Saugrohrvolumens nun das geringere AGR-Durchmischungsvolumen verwendet. Dieses wird bei der Applikation ermittelt. Eine Abhängigkeit des Volumenverhältnisses vom Betriebspunkt des Motors (Saugrohrdruck, AGR-Massenstrom, Motordrehzahl) ist denkbar und könnte durch ein geeignetes Kennfeld implementiert werden.When forming the volume ratio, the lower EGR mixing volume is used instead of the intake manifold volume. This is determined during the application. A dependence of the volume ratio on the operating point of the engine (intake manifold pressure, EGR mass flow, engine speed) is conceivable and could be implemented by a suitable map.
Die Funktionsdarstellung zeigt, dass bei dem vorliegenden Verfahren die beiden Dynamikkorrekturfaktoren, d.h. die beiden Zeitkonstanten für die Differenzierglieder, separat voneinander eingestellt werden können, so dass die Berechnung der Restgasrate rragrzw in einem von der Saugrohrzeitkonstanten unabhängigen dynamischen Verhalten modellierbar ist.The functional diagram shows that with the present method, the two dynamic correction factors, i.e. the two time constants for the differentiating elements, can be set separately from one another, so that the calculation of the residual gas rate rragrzw can be modeled in a dynamic behavior independent of the intake manifold time constant.
In dieser Struktur ist es möglich, eine dynamisch richtige Luftfüllung und Restgasrate zu berechnen, um so unterschiedliche Einleitstellen der Abgasrückführungsleitung in das Saugrohr zu berücksichtigen. Die mit obigem Verfahren ermittelten korrekten Luftfüllungen und Restgasraten erlauben es, die in das Saugrohr
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