DE102011075875A1

DE102011075875A1 - Verfahren und Steuergerät zur Berechnung der NOx-Rohemissionen einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102011075875A1
Application number: DE102011075875A
Authority: DE
Inventors: Ingo Ruthenberg
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-05-16
Filing date: 2011-05-16
Publication date: 2012-11-22
Anticipated expiration: 2031-05-17
Also published as: DE102011075875B4

Abstract

Verfahren zur Berechnung der NOx-Rohemissionen einer Brennkraftmaschine aus Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, wobei als wesentliche Betriebskenngröße eine Sauerstoffkonzentration in einem Saugrohr ermittelt wird und die Berechnung der NOx-Rohemission in Abhängigkeit von der ermittelten Sauerstoffkonzentration erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Korrekturfunktion eine Abhängigkeit der NOx-Rohemission von einem Ladedruck p2 berücksichtigt.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Berechnung einer NOx-Rohemission einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7 sowie ein Steuergerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
In der Abgasnachbehandlung von Dieselmotoren und benzindirekteinspritzenden Motoren kommt häufig die selektive katalytische Reduktion (SCR) zur Minderung der Stickoxidemissionen (NO_x) zum Einsatz. Dabei muss dem Abgasstrom ein Reduktionsmittel, in der Regel Ammoniak (NH₃), zugesetzt werden. Die Menge des zugesetzten Reduktionsmittels hängt wesentlich von der Menge an emittiertem NO_x ab. Ist die Reduktionsmittelmenge zu klein, wird im SCR-Katalysator zu wenig NO_x umgesetzt. Wird hingegen zu viel Reduktionsmittel zugesetzt, wird dieses ebenfalls emittiert und stellt somit eine Umweltbelastung dar, die zu vermeiden ist. Üblicherweise werden die aktuellen NO_x-Emissionen mittels eines Sensors erfasst.
Solange der Sensor nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine nicht betriebsbereit ist, werden der Reduktionsmitteldosierung NO_x-Rohemissionswerte zugrunde gelegt, die mithilfe von Modellen berechnet werden. Auch zur On-Board-Diagnose-Überwachung wird der NO_x-Sensor mit berechneten Werten abgeglichen. In neuesten Anwendungen wird der Sensor aus Kostengründen sogar vollständig durch ein Berechnungsmodell ersetzt.
Die beschriebenen Anwendungsfälle setzen eine hohe Genauigkeit der Modellierung der NO_x-Rohemissionswerte voraus. Aus der DE 10 2009 05 50585 wird ein NO_x-Rohemissionsmodell als bekannt vorausgesetzt, welches einen Zusammenhang zwischen den NO_x-Rohemissionen und der Sauerstoffkonzentration im Saugrohr der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit vom Betriebspunkt der Brennkraftmaschine und dem aktuellen Einspritzmuster bzw. Betriebsmodus in Kennfeldern hinterlegt. Wobei der Betriebspunkt im Wesentlichen durch die Drehzahl und die Last der Brennkraftmaschine charakterisiert ist. Umgebungseinflüsse, wie beispielsweise Druck und Temperatur, berücksichtigt dieses Modell durch Korrekturfaktoren, die auf die in den Kennfeldern hinterlegten Basiswerte angewendet werden.
Vom bekannten Modell werden allerdings keine Abweichungen des Ladedrucks vom Auslegungswert berücksichtigt. Zu Ladedruckabweichungen kommt es zum Beispiel bei stark dynamischer Fahrweise, wenn aufgrund des relativ trägen Luftsystems der tatsächliche Ladedruck dem Sollwert nachläuft. Oder wenn das Aufladesystem an seine physikalischen Grenzen stößt und der geforderte Sollwert nicht eingeregelt werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung stellt eine wesentliche Verbesserung des bereits bekannten Verfahrens zur Berechnung von NO_x-Rohemissionen im Abgastrakt einer Brennkraftmaschine dar. Ein wesentlicher Gedanke dabei ist es, die Genauigkeit des bekannten Verfahrens im realen Fahrzeugbetrieb zu verbessern, indem der Einfluss des Ladedrucks nach dem Ladeluftkühler, beziehungsweise im Saugrohr der Brennkraftmaschine, auf die NO_X-Rohemissionen berücksichtigt wird.
Es hat sich gezeigt, dass sich eine Ladedruckerhöhung auf die NO_x-Rohemissionen auswirkt. Ursache dafür sind zwei Mechanismen: Zum Einen führt ein erhöhter Ladedruck zu einer Erhöhung der Zylinderfüllung. Über die Luftmassenregelung wird damit auch die Abgasrückführrate (AGR) angehoben. Weil sich mehr rückgeführtes Abgas im Brennraum befindet, ist der Anteil an Frischluft und damit der Sauerstoffanteil geringer. Ein geringerer Sauerstoffanteil verursacht nach der bekannten Zeldovich-Reaktion eine geringere NO_x-Emission. Diesen ersten Mechanismus berücksichtigt das bekannte Modell, da es die NO_x-Emission in Abhängigkeit der Sauerstoffkonzentration im Saugrohr berechnet.
Der zweite Mechanismus, führt auch bei gleichbleibender Sauerstoffkonzentration im Saugrohr über einen erhöhten Ladedruck zu einer niedrigeren Verbrennungstemperatur und damit zu einer Absenkung der NO_x-Rohemissionen. Die niedrigere Verbrennungstemperatur bei erhöhtem Ladedruck kommt dadurch zustande, dass bei höherem Ladedruck eine größere Masse der Brennraumfüllung, bestehend aus rückgeführtem Abgas, angesaugter Frischluft, mit einer annähernd gleichen Kraftstoffmenge aufgeheizt werden muss. Die sogenannte Zeldovich-Reaktion führt bei hohen Verbrennungstemperaturen über die Bildung von Sauerstoffradikalen und anschließender Oxidation von atmosphärischem Stickstoff zur Bildung von Stickstoffmonoxid. Dabei werden Stickstoffradikale erzeugt, die wiederum mit Sauerstoffmolekülen zu Stickstoffmonoxid und Sauerstoffradikalen reagieren. Mit sinkender Verbrennungstemperatur, wird der Geschwindigkeitskoeffizient der Zeldovich-Reaktion kleiner, d. h. es wird weniger NO_x gebildet. Dieser Mechanismus wird vom bereits bekannten NO_x-Berechnungsmodell nicht abgebildet. Durch Anwendung des bekannten NO_x-Berechnungsmodells, lässt sich dieser zweite Mechanismus aber klar vom Ersten trennen.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, den Druckeinfluss der Zeldovich-Reaktion bei einem Betrieb ohne Abgasrückführung (das heißt, bei konstanter Sauerstoffkonzentration im Saugrohr) auf die NO_x-Emission zu ermitteln. Dieser Druckeinfluss lässt sich leicht auch auf den Betrieb der Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung übertragen. Im Anschluss daran wird durch Anwendung des bekannten NO_x-Berechnungsmodells der Einfluss der Sauerstoffkonzentration berücksichtigt. Damit ermöglicht die erfindungsgemäße Korrekturfunktion eine genauere Modellierung und trägt damit in Kombination mit dem bereits bekannten Berechnungsmodell zu einer Verbesserung der Modellierung im realen Fahrzeugbetrieb bei.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass Ausgangswerte bereits bekannter Korrekturfunktionen als Eingangswert der erfindungsgemäßen Korrekturfunktion verwendet wird. Durch geeignete Anordnung der Korrekturfunktionen im Modellkern, beziehungsweise im Hauptprogramm, werden so Interaktionen der Korrekturfunktionen miteinander vermieden. Es ist also erfindungsgemäß möglich, die erfindungsgemäße Korrekturfunktion unabhängig von anderen Korrekturfunktionen zu applizieren. Insgesamt wird durch das erfindungsgemäße Verfahren, die Genauigkeit des Modellierungsergebnisses im realen Betrieb verbessert.
Ein weiterer Vorteil ergibt daraus, dass sich die Korrekturfunktion sehr einfach bedaten lässt. Grund dafür ist die einfache Separierbarkeit des Einflusses der Sauerstoffkonzentration auf die NO_x-Bildung ohne Abgasrückführung vom Einfluss der Ladedruckänderung. Damit reduziert sich der Applikationsaufwand gegenüber anderen bekannten Modellen erheblich.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Es zeigen:
1 das technische Umfeld der Erfindung;
2a gemessener Zusammenhang zwischen NO_x-Rohemission und Ladedruck;
2b modellierter Zusammenhang zwischen NO_x-Rohemission und Ladedruck;
3 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Funktionsblockdarstellung;
4 ein zweites Ausführungsbeispiel in einer Funktionsblockdarstellung;
5 ein drittes Ausführungsbeispiel in einer Funktionsblockdarstellung
6 Einbindung des erfindungsgemäßen Verfahrens in ein bekanntes NO_x-Rohemissionsmodell in Funktionsblockdarstellung.
1 zeigt eine Brennkraftmaschine 10, die insbesondere zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges dient. Die dargestellte Brennkraftmaschine 10 arbeitet mit einer Direkteinspritzung von Kraftstoff über Injektoren 12 in Brennräume 14 der Brennkraftmaschine 10 nach dem Otto-Brennverfahren, dem Dieselbrennverfahren oder einem anderen Brennverfahren, zum Beispiel einem CAI-Brennverfahren (CAI = Controlled Auto Ignition). Beim Otto-Brennverfahren erfolgt eine Fremdzündung der Brennraumfüllung aus Luft und eingespritztem Kraftstoff mit einer Zündkerze 16. Jeder Brennraum 14 wird von einem Kolben 18 beweglich abgedichtet und über ein Saugrohr 20 mit Luft gefüllt. Stromaufwärts des Saugrohrs 20 ist ein Ladeluftkühler 22 angeordnet, der die Luft vor Eintritt in das Saugrohr 20 kühlt. Nicht dargestellt ist ein stromaufwärts des Ladeluftkühlers 22 angeordneter Turbolader. Zwischen Ladeluftkühler 22 und Brennraum 14 ist ein Drucksensor 24 angeordnet, der den Druck der Luft nach Austritt aus dem Ladeluftkühler 22 bzw. vor Eintritt in das Saugrohr 20 und damit vor Eintritt in dem Brennraum 14 ermittelt. Das im Brennraum 14 verbrannte Kraftstoff-Luftgemisch wird in ein Abgassystem 26 ausgeschoben. Der Wechsel der Brennraumfüllung (Gaswechsel) wird durch Gaswechselventile 28, 30 gesteuert, die synchron zur Bewegung des Kolbens 18 betätigt werden. Über eine Abgasrückführung 32 wird bei geöffnetem Abgasrückführventil 34 Abgas in den Brennraum 14 zurückgeführt, um die NO_x-Rohemission der Brennkraftmaschine zu reduzieren.
Das Abgassystem weist auch nicht dargestellte Abgasnachbehandlungskomponenten wie Partikelfilter, Katalysatoren, Dosiersysteme für Reduktionsmittel, Abgassensoren 36 usw. auf.
Die Brennkraftmaschine 10 wird von einem Steuergerät 38 gesteuert, das dazu unter anderem Signale des Abgassensors 36, eines Drehzahlsensors 40, des Drucksensors 24 sowie weiterer Sensoren für weitere Betriebsparameter verarbeitet. Solche weiteren Betriebsparameter sind zum Beispiel Fahrpedalstellung oder die Masse der angesaugten Frischluft. Aus diesen Signalen bildet das Steuergerät 38 Ansteuersignale für Injektoren 12, für gegebenenfalls vorhandene Zündkerzen 16, für die Abgasrückführung 34 und eventuell weitere Stellsignale für in der Figur nicht dargestellte Stellglieder, die bei modernen Brennkraftmaschinen 10 vorhanden und daher der Fachmann vertraut sind.
Im Übrigen ist das Steuergerät 38 dazu eingerichtet, insbesondere programmiert, das erfindungsgemäße Verfahren oder eine seiner Ausgestaltungen durchzuführen. Das Steuergerät 38 ist insbesondere dazu eingerichtet, die NO_x-Rohemissionen in Abhängigkeit von der Sauerstoffkonzentration im Saugrohr 20 zu modellieren. Der Wert der Sauerstoffkonzentration im Saugrohr 20 wird bei bekannten Steuergeräten 38 von Brennkraftmaschinen 10 ohnehin berechnet oder liegt in den Steuergeräten 38 vor. Wesentlich Eingangsgrößen dafür sind die angesaugte Frischluftmasse, die Abgasrückführrate, als Zwischengröße, die eingespritzte Kraftstoffmenge und eine modellierte, oder mit dem Abgassensor 36 gemessene Sauerstoffkonzentration im Abgas.
Eine wesentliche Voraussetzung für eine konkrete Modellierung der NO_x-Rohemissionen in Abhängigkeit von der Sauerstoffkonzentration bzw. Vom Ladedruck p₂ ist die Kenntnis der quantitativen Zusammenhänge.
2a zeigt solche messtechnisch ermittelten Zusammenhänge. Dabei ist die NO_x-Konzentration in ppm in den Rohemissionen der Brennkraftmaschine 10 jeweils über den Volumenanteil von Sauerstoff in % im Saugrohr 20 aufgetragen dargestellt. Sowohl die Sauerstoffkonzentration als auch die NO_x-Konzentration ist logarithmisch aufgetragen.
Eine Auswertung der messtechnisch gewonnenen Daten ergibt, dass eine Erhöhung des Ladedrucks p₂ zu einer erhöhten Füllmenge im Brennraum 14 führt. Weil eine größere Masse mit einer annähernd gleichen Kraftstoffmenge erhitzt wird, sinkt folglich die Verbrennungstemperatur und führt so, nach Zeldovich, zu einer Reduzierung der NO_x-Rohemission.
2b zeigt den Zusammenhang zwischen Stickoxidkonzentration NOx in ppm, logarithmisch auf der Ordinate aufgetragen und der Sauerstoffkonzentration in Massenprozent, ebenfalls logarithmisch auf der Abszisse aufgetragen. Messungen ergaben für unterschiedliche Drücke nach dem Ladeluftkühler bzw. im Saugrohr 20 parallel verlaufende Geraden 45a, 45b und 45c, deren Steigung nicht von einer Änderung des Drucks beeinflusst wird.
Eine Auswertung der empirisch gewonnenen Daten hat ergeben, dass sich dieser Zusammenhang mit der Formel
darstellen lässt.
Darin ist NO_x,Cor, die korrigierte NO_x-Konzentration, die sich in Abhängigkeit vom aktuellen Druck p_2,Akt nach dem Ladeluftkühler 22 und der unter Referenzbedingungen erfassten Konzentration NO_x,Bas berechnen lässt. NO_x,Bas ist die NO_x-Rohemission die sich bei einem Referenzdruck p_2,Refnach dem Ladeluftkühler 22, einstellt. Als Referenzzustand bietet sich dabei der Zustand ohne Abgasrückführung an, da hier die Sauerstoffkonzentration im Saugrohr 20 konstant ist.
Daraus ergibt sich, dass sich sowohl die korrigierte NO_x-Konzentration NO_x,Cor als auch die erfasste Konzentration NO_x,Bas dabei auf die Sauerstoffkonzentration von 23,15 Massen-% beziehen. Also auf einen Betrieb der Brennkraftmaschine 10 ohne Abgasrückführung.
Der Parameter C kann dabei, abhängig von der Brennkraftmaschine 10 und vom Betriebspunkt, sowohl positive als auch negative Werte annehmen. Grund dafür sind zwei unterschiedliche Wirkmechanismen, die sich auf die NO_x-Bildung entgegengesetzt auswirken.
Ein erster Wirkmechanismus führt dazu, dass der Parameter C negative Werte annimmt. Dabei erhöht sich, wie bereits voranstehend erläutert, durch Erhöhung Ladedrucks p₂ in einem Betriebspunkt, die Füllmasse des Brennraums 14, und wird mit gleicher oder annähernd gleicher Kraftstoffmenge erwärmt. Das führt zu einer niedrigeren maximalen Verbrennungstemperatur und damit entsprechend der Zeldovich-Reaktion zu einer geringeren NO_x-Bildung. Das heißt, überwiegt der erste Wirkmechanismus, so ist bei steigendem Ladedruck p₂ mit sinkender NO_x-Emission zu rechnen und der Parameter C nimmt einen negativen Wert an.
Ein zweiter Wirkmechanismus beruht darauf, dass sich bei erhöhtem Ladedruck p₂ ein größeres Luft zu Kraftstoffverhältnis (λ) einstellt. Dadurch erhöht sich der Sauerstoffgehalt der Brennraumfüllung und damit entsprechend dem Zeldovich-Reaktion die NO_x-Bildung. Ist dieser zweite Wirkungsmechanismus dominant, nimmt C positive Werte an, und es ist bei steigendem Ladedruck p₂ mit steigenden NO_x-Emissionen zu rechnen.
3 zeigt eine Funktionsblockdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei der Parameter C in Abhängigkeit von einer Ladedruckdifferenz (p_2,Akt – p_2,Ref) bestimmt wird.
Der Block 46 symbolisiert die Bildung einer, die Last L der Brennkraftmaschine 10 repräsentierenden, Größe. Die Last L kann ein Kraftstoffzumesssignal sein oder ein vom Steuergerät 38 ohnehin berechneter Wert des inneren Drehmoments der Brennkraftmaschine 10. Die zur Ermittlung beider Größen üblichen Verfahren sind dem Fachmann bekannt.
In Block 48 erfolgt eine Berechnung der Drehzahl n der Brennkraftmaschine 10 aus Signalen des Drehzahlsensors 40.
In Block 50 erfolgt eine Berechnung des aktuellen Ladedrucks p_2,Akt nach dem Ladeluftkühler 22 bzw. im Saugrohr 20 der Brennkraftmaschine 10 aus den Signalen des dort angeordneten Drucksensors 24.
In einem Kennfeld 52 sind in Referenzzuständen ermittelte Referenzwerte NO_x,Bas, der NO_x-Rohemissionen last- und drehzahlabhängig gespeichert.
Ein Kennfeld 54 enthält last- und drehzahlabhängig gespeicherte Werte des jeweils zugehörigen Ladedrucks p_2,Ref. In einem Funktionsblock 56 wird aus dem aktuellen, gemessenen Ladedruck p_2,Akt und dem Referenzladedruck p_2,Ref eine Ladedruckdifferenz Δp₂ berechnet. Im Funktionsblock 58 ist der Wert des Parameters C abhängig von der Ladedruckdifferenz Δp₂ hinterlegt. Die Blöcke 46 bis 58 liefern damit sämtliche für die Anwendung der Gleichung 1 erforderlichen Größen an den Block 60, der die Berechnung der korrigierten Stickoxidkonzentration NO_x,Cor nach Gleichung 1 repräsentiert. Diese erfindungsgemäß ermittelte korrigierte NO_x-Konzentration wird an das Emissionsberechnungsmodell übergeben.
Der Funktionsblock 60 enthält auch einen Schalter, mit dem die Korrekturfunktion deaktiviert wird, wenn die Ladedruckregelung nicht aktiv ist. Es gilt dann: NO_x,Cor = NO_x,Bas
Prinzipiell ist ein die Anwendung der erfindungsgemäßen Korrekturfunktion auch bei einer Ladedrucksteuerung anwendbar, dann wird jedoch der Referenzladedruck p_2,Ref aus Vergleichskennfeldern entnommen.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel im Falle eines last- und/oder drehzahlabhängigen Parameters C. Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt entsprechend des anhand von 3 vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiels. Mit dem Unterschied, dass als Eingangswerte für den Funktionsblock 56 die Last L und die Drehzahl n anstelle der Ladedruckdifferenz Δp₂ dienen. Im Funktionsblock 56 sind die last- und/oder drehzahlabhängige Werte für C in einem Kennfeld hinterlegt.
5 zeigt eine Funktionsblockdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei der Parameter C als Konstante dem Funktionsblock 56 entnommen wird.
Die erfindungsgemäße Korrekturfunktion nach 3, 4 oder 5 wird, wie nachfolgend in 6 gezeigt, der bekannten Gesamtfunktion für das NO_x-Modell implementiert.
Die bekannte Gesamtfunktion berechnet die NO_x-Rohemissionen nach folgender Gleichung 2:
Darin ist NO_x,AKT die aktuelle NO_x-Konzentration in ppm, die sich in Abhängigkeit von der aktuellen Sauerstoffkonzentration O_2,AKT in Massenprozent und den unter Referenzbedingungen erfassten Konzentrationen NO_x,REF und O_2,REF berechnen lässt. Der Exponent α ist jeweils von der Drehzahl und der Last der Brennkraftmaschine 10 abhängig und in erster Näherung von der aktuellen O₂-Konzentration unabhängig. Die Referenzkonzentrationen NO_x,REF und O_2,REF sind jeweils von der Drehzahl und der Last abhängig. Ausführungsbeispiele der bekannten Gesamtfunktion sehen auch last- und drehzahlabhängige Korrekturfunktionen für α und O_2,REF vor.
Erfindungsgemäß wird in oben erläuterten Gleichung 2 anstelle von NO_x,REF das Ergebnis aus Gleichung 1, also NO_x,Cor eingesetzt.
6 zeigt eine Funktionsblockdarstellung der bekannten Gesamtfunktion mit implementierter erfindungsgemäßer, Korrekturfunktion. Der Block 46 repräsentiert wie in vorangehenden Figuren die Bildung einer, die Last L der Brennkraftmaschine 10 repräsentierenden, Größe. Im Block 48 erfolgt eine Berechnung der Drehzahl n der Brennkraftmaschine 10 aus den Signalen des Sensors 40.
Im Block 62 erfolgt eine Berechnung der Sauerstoffkonzentration O_2,akt im Saugrohr 20 der Brennkraftmaschine 10. Die Sauerstoffkonzentration ergibt sich dabei im Wesentlichen als Quotient mit dem Sauerstoffstrom in das Saugrohr 20 im Zähler und dem Füllungs-Massenstrom (Frischluft und rückgeführtes Abgas) in die Brennräume 14 der Brennkraftmaschine 10 im Nenner.
Der Füllungsmassenstrom ergibt sich dabei durch die allgemeine Gasgleichung in Abhängigkeit von dem bekannten Saugrohrvolumen, dem gemessenen Saugrohrdruck, der gemessenen Temperatur und der allgemeinen Gaskonstante.
Der Sauerstoffstrom in das Saugrohr 20 ergibt sich als Summe des mit der bekannten Sauerstoffkonzentration der Frischluft (23,15 Massenprozent) gewichteten Frischluftmassenstroms, der gemessen wird, und des mit der Sauerstoffkonzentration im Abgas gewichteten Massenstroms des rückgeführten Abgases. Dabei wird die Sauerstoffkonzentration im Abgas aus dem Signal des Abgassensors 36 bestimmt. Der Massenstrom des rückgeführten Abgases ergibt sich durch Subtrahieren des gemessenen Frischluftmassenstroms vom aus der allgemeinen Gasgleichung berechneten Füllungsmassenstrom.
Die Sauerstoffkonzentration im Abgas ist niedriger als die Sauerstoffkonzentration der Frischluft, so dass sich die resultierende Sauerstoffkonzentration im Saugrohr als Mittelwert der mit den beteiligten Frischluft- und Abgasmassen gewichteten Sauerstoffkonzentrationen im Abgas und in der Frischluft ergibt. Derartige Berechnungen werden von modernen Steuergeräten ohnehin durchgeführt und sind dem Fachmann vertraut.
Ein Kennfeld 64 enthält last- und drehzahlabhängig gespeicherte Werte der jeweils zugehörigen Sauerstoffkonzentration O_2,REF. Im Kennfeld 66 sind Werte des Exponenten α ebenfalls Last- und Drehzahl-abhängig gespeichert. In Block 66 wird, wie anhand der vorangehenden 3, 4 und 5 erläutert, die korrigierte Stickoxidkonzentration NO_x,Cor berechnet. Die Blöcke 62 bis 68 liefern damit sämtliche für die Anwendung der Gleichung 1 erforderlichen Größen an den Block 70, der die Berechnung der aktuellen NO_x-Konzentration NO_x,AKT durch die Gleichung 1 repräsentiert.
Bei der bekannten Gesamtfunktion wird der Zusammenhang zwischen NO_x-Rohemissionen und Sauerstoffkonzentration im Saugrohr 20 in Kennfeldern abhängig vom jeweiligen Betriebspunkt, von der Betriebsart und vom Einspritzprofil der Brennkraftmaschine 10 hinterlegt. Abhängig von den aktuell herrschenden Umgebungsbedingungen (Umgebungsdruck und -temperatur) werden daraufhin, in der Figur nicht explizit dargestellt, für die aus den Kennfeldern entnommenen aktuellen Werte Korrekturen ausgeführt.
6 zeigt ein Ausführungsbeispiel der bekannten Korrekturfunktion für die Steigung der Geraden 45 in 2b, modelliert durch Gleichung 2. Wie bereits vorangehend erläutert, wird die Steigung der Geraden 45 durch eine Änderung des Ladedrucks im Saugrohr 20 nicht verändert, so dass die erfindungsgemäße Korrekturfunktion (Gleichung 1) vorteilhafterweise auf die NO_x-Rohemission ohne Abgasrückführung angewendet wird. Und anschließend kann der mit der erfindungsgemäßen Korrekturfunktion korrigierte Stickoxidwert NO_x,Cor als Ausgangswert für die bekannte Gesamtfunktion (Gleichung 2), also für den Betrieb mit Abgasrückführung, dienen. Das heißt in Gleichung 2 wird NO_x,REF durch NO_x,Cor ersetzt. Dadurch, dass die Gleichung 2 auf den Ausgangswert der Gleichung 1 angewendet wird, können beide Gleichungen bzw. die damit verbunden Korrekturen bei der Modellierung der NO_x-Rohemissionen unabhängig voneinander appliziert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 1020090550585 [0004]

Claims

Verfahren zur Berechnung der NO_x-Rohemissionen (NO_x,AKT) einer Brennkraftmaschine (10) aus Betriebsparametern der Brennkraftmaschine (10), wobei als wesentliche Betriebskenngröße eine Sauerstoffkonzentration (O_2,AKT) in einem Saugrohr (20) ermittelt wird und die Berechnung der NO_x-Rohemission (NO_x,AKT) in Abhängigkeit von der ermittelten Sauerstoffkonzentration (O_2,AKT) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Korrekturfunktion eine Abhängigkeit der NOx-Rohemission (NO_x,AKT) von einem Ladedruck (p_2,Akt) berücksichtigt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturfunktion folgender Gleichung genügt:
wobei NO_x,Cor, die korrigierte NO_x-Konzentration ist, die sich in Abhängigkeit von einem aktuellen Ladedruck p_2,Akt und der unter Referenzbedingungen erfassten Konzentration NO_x,Bas der NO_x-Rohemission bei einem Ladedruck p_2,Ref berechnen lässt und C ein von einer Ladedruckdifferenz Δp₂ = (p_2,Akt – p_2,Ref) abhängiger Parameter ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus der korrigierten NO_x-Konzentration (NO_x,Cor) die NO_x-Rohemission (NO_x,AKT) berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter C eine last- und/oder drehzahlabhängige Größe ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter C positive und negative Werte annimmt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter C eine Konstante ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter C durch einen Kennfeldzugriff ermittelt oder während des Betriebes der Brennkraftmaschine (10) berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturfunktion abschaltbar ist.
Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche programmiert ist.
Steuer- und/oder Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 programmiert ist.