DE102014010454A1 - Method for controlling combustion in an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Anordnung zur Regelung einer Verbrennung in einer Brennkraftmaschine (60) vorgestellt. Bei der Regelung wird mindestens eine regelungsrelevante Größe auf Grundlage mindestens eines Modells (202) ermittelt.A method and arrangement for controlling combustion in an internal combustion engine (60) are presented. In the regulation, at least one control-relevant variable is determined on the basis of at least one model (202).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Regelung einer Verbrennung in einer Brennkraftmaschine.The invention relates to a method and an arrangement for controlling combustion in an internal combustion engine.

Brennkraftmaschinen, die auch als Verbrennungskraftmaschinen bezeichnet werden, sind Wärmekraftmaschinen, die über einen Verbrennungsvorgang chemische Energie eines Kraftstoffs in mechanische Energie wandeln. Als Brennräume dienen Zylinder, in denen jeweils ein Kolben geführt ist. In Kraftfahrzeugen eingesetzte Brennkraftmaschinen werden auch als Verbrennungsmotoren bezeichnet.Internal combustion engines, also referred to as internal combustion engines, are heat engines that convert chemical energy of a fuel into mechanical energy via a combustion process. As combustion chambers are cylinders, in each of which a piston is guided. Internal combustion engines used in motor vehicles are also referred to as internal combustion engines.

Zum Einlassen des zu zündenden Kraftstoff-Gas-Gemisches in die Zylinder werden Ventile verwendet. So werden bei Dieselmotoren Einlassventile eingesetzt, um reine Luft einzulassen. Der Kraftstoff wird durch Einspritzdüsen eingespritzt. Bei Gasmotoren wird ein zuvor verdichtetes Luft-Gas-Gemisch über Einlassventile in die Zylinder eingebracht. Zur Steuerung der Ventile ist ein Mechanismus vorgesehen, der als Ventilsteuerung oder Ventiltrieb bezeichnet wird. Durch Öffnen und Schließen der Ventile wird der Ladungswechsel des Verbrennungsmotors gesteuert. Dabei werden Ventile von einer Nockenwelle, die von einer Kurbelwelle angetrieben wird, über einen Stößel geöffnet. Als Ladungswechsel wird dabei das Austauschen des im Zylinder enthaltenen Gemisches bezeichnet.Valves are used to introduce the fuel-gas mixture to be ignited into the cylinders. For example, intake valves are used in diesel engines to let in clean air. The fuel is injected through injectors. In gas engines, a previously compressed air-gas mixture is introduced via inlet valves in the cylinder. To control the valves, a mechanism is provided, which is referred to as a valve control or valve train. By opening and closing the valves, the charge of the internal combustion engine is controlled. Valves are opened by a camshaft, which is driven by a crankshaft, via a plunger. Charge change is the replacement of the mixture contained in the cylinder.

Die Nockenwelle ist ein Maschinenelement, bei dem auf einem Stab, der die Welle darstellt, mindestens ein Nocken angebracht ist. Der Stab bzw. die Welle dreht sich um die eigene Achse. Diese Drehbewegung wird durch den mindestens einen Nocken in eine Längsbewegung umgesetzt. Diese Längsbewegung der Nocken der Nockenwelle wird dazu verwendet, um Ein- und Auslassventile der Zylinder zu öffnen und zu schließen. Auf diese Weise werden die Ventile durch die Nockenwelle angetrieben, die wiederum mit der Kurbelwelle verbunden ist. Die Drehung der Kurbelwelle bewirkt eine Drehung der Nockenwelle. Die Form der Nocken der Nockenwelle beeinflusst die Zeitsteuerung und die Dauer der Ventilbetätigung.The camshaft is a machine element in which at least one cam is mounted on a rod which constitutes the shaft. The rod or shaft rotates about its own axis. This rotational movement is converted by the at least one cam in a longitudinal movement. This longitudinal movement of the cams of the camshaft is used to open and close intake and exhaust valves of the cylinders. In this way, the valves are driven by the camshaft, which in turn is connected to the crankshaft. The rotation of the crankshaft causes rotation of the camshaft. The shape of the cams of the camshaft affects the timing and duration of the valve actuation.

Zur Erhöhung der Effizienz und zur Reduzierung de Schadstoffemissionen werden Verfahren zur Regelung der Verbrennung in einer Brennkraftmaschine eingesetzt. Bei einigen dieser Verfahren wird der Druck in den Zylindern der Brennkraftmaschine herangezogen. Der Zylinderdruck ist der Druck im Inneren des Zylinders, der sich aus Kompressionsdruck und Verbrennungsdruck zusammensetzt. Dieser Druck kann bspw. mit Drucksensoren in den Zylindern gemessen werden. Diese Sensoren müssen jedoch zusätzlich bereitgestellt werden. Aus diesem Grunde wird versucht, ohne zusätzliche Sensoren den Zylinderdruck zu ermitteln.To increase the efficiency and to reduce de pollutant emissions, methods are used for controlling the combustion in an internal combustion engine. In some of these methods, the pressure in the cylinders of the internal combustion engine is used. The cylinder pressure is the pressure inside the cylinder, which is composed of compression pressure and combustion pressure. This pressure can be measured, for example, with pressure sensors in the cylinders. However, these sensors must be additionally provided. For this reason, an attempt is made to determine the cylinder pressure without additional sensors.

Es stellt sich die Aufgabe, für die Regelung regelungsrelevante Größen zu ermitteln. Dies können grundsätzlich die Regelgrößen bzw. Istgrößen oder die Führungsgrößen bzw. Sollgrößen der Regelung sein. Regelungsrelevante Größen bei der Regelung der Verbrennung betreffen bspw. den Druck im Zylinder.The task is to determine control-relevant variables for the control. In principle, these can be the controlled variables or actual variables or the reference variables or desired variables of the control. Regulation-relevant variables in the control of combustion concern, for example, the pressure in the cylinder.

Ein Verfahren zum Schätzen eines Zylinder- bzw. Brennraumdrucks ist aus der Druckschrift DE 102 56 107 A1 bekannt. Bei diesem werden Daten über den Verbrennungsprozess in den einzelnen Brennräumen der Brennkraftmaschine gewonnen. Hierzu wird die Brennkraftmaschine mit mehreren Modellparametern in einem Modell unter Bereitstellung eines Brennraumdruckwerts und eines Modellwechseldrehmoments modelliert. Ein Schätzwert des Brennraumdrucks wird anhand des Modells auf der Grundlage geänderter Modellparameter ermittelt.A method for estimating a cylinder or combustion chamber pressure is from the document DE 102 56 107 A1 known. In this data about the combustion process in the individual combustion chambers of the internal combustion engine are obtained. For this purpose, the internal combustion engine is modeled with several model parameters in a model providing a combustion chamber pressure value and a model change torque. An estimate of the combustion chamber pressure is determined from the model based on changed model parameters.

Aus der Druckschrift DE 40 06 273 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung des Verlaufs des Innendrucks eines Zylinders einer Kolbenmaschine bekannt. Bei dem Verfahren wird mit Hilfe von mit der Außenseite des Zylinders in Wechselwirkung stehenden Messfühlern ein Beschleunigungs-, Geschwindigkeits- und Wegsignal erzeugt. Es wird eine Übertragungsfunktion ermittelt, auf deren Grundlage der Innendruck ermittelt wird.From the publication DE 40 06 273 For example, a method and a device for determining the course of the internal pressure of a cylinder of a piston engine are known. In the method, an acceleration, velocity and displacement signal is generated by means of sensors interacting with the outside of the cylinder. A transfer function is determined on the basis of which the internal pressure is determined.

Die Druckschrift DE 102 61 020 A1 beschreibt ein Verfahren zur Füllungserfassung in einer Brennkraftmaschine mit vollvariablem Ventiltrieb, welche mindestens einen Zylinder aufweist. Hierbei sind Ansteuermittel für den vollvariablen Ventiltrieb vorgesehen, die diesen aufgrund von vorgebbaren Ansteuersignalen ansteuern. Eine Füllung einzelner Zylinder wird aus den Ansteuersignalen bestimmt.The publication DE 102 61 020 A1 describes a method for charge detection in an internal combustion engine with fully variable valve train, which has at least one cylinder. In this case, driving means are provided for the fully variable valve train, which actuate them on the basis of predefinable drive signals. A filling of individual cylinders is determined from the control signals.

Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Anordnung gemäß Anspruch 9 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.Against this background, a method with the features of claim 1 and an arrangement according to claim 9 are presented. Embodiments result from the dependent claims and the description.

Das vorgestellte Verfahren dient zur Regelung einer Verbrennung in einer Brennkraftmaschine, die eine Anzahl an Zylindern umfasst, bei denen jeweils über ein Einlassventil ein Gasgemisch für eine Verbrennung eingeleitet wird, wobei mindestens eine regelungsrelevante Größe auf Grundlage mindestens eines Modells ermittelt wird.The presented method is used to control combustion in an internal combustion engine, which comprises a number of cylinders, each of which is introduced via an inlet valve, a gas mixture for combustion, wherein at least one control-relevant variable is determined based on at least one model.

In einer Ausführungsform betrifft die regelungsrelevante Größen einen Brennraumdruck, bspw. einen mittleren Druck oder auch einen Maximaldruck im Zylinder.In one embodiment, the control-relevant variables relates to a combustion chamber pressure, for example, a mean pressure or a maximum pressure in the cylinder.

Als regelungsrelevante Größe kann eine Führungsgröße, d. h. eine Sollgröße der Regelung, und/oder eine Regelgröße, d. h. eine Istgröße der Regelung, auf Grundlage des mindestens einen Modells ermittelt werden. As a control-relevant variable, a reference variable, ie a setpoint of the control, and / or a control variable, ie an actual control variable, can be determined on the basis of the at least one model.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass für jeden Zylinder eine Einzylinderregelung durchgeführt wird, wobei für jeden Zylinder ein Einzylindermodell zur Ermittlung der mindestens einen regelungsrelevanten Größe verwendet wird. Grundsätzlich kann das Verhalten der Brennkraftmaschine mit mathematischen Beschreibungen oder Modellen abgebildet werden. So können z. B. ein Mittelwertmodell, ein Kreisprozess oder das zuvor genannte Einzylindermodell eingesetzt werden.In a further embodiment, it is provided that a single-cylinder control is performed for each cylinder, wherein for each cylinder a single-cylinder model is used to determine the at least one control-relevant variable. In principle, the behavior of the internal combustion engine can be mapped with mathematical descriptions or models. So z. B. a mean value model, a cycle or the aforementioned single-cylinder model can be used.

Das mindestens eine Modell kann im Rahmen des Betriebs der Brennkraftmaschine angepasst werden. Dies bedeutet, dass die Modellparameter während des Betriebs, in dem die Regelung erfolgt, angepasst werden.The at least one model can be adapted as part of the operation of the internal combustion engine. This means that the model parameters are adjusted during the operation in which the control takes place.

Das Verfahren kann bei einer Brennkraftmaschine mit variabler Ventilsteuerung verwendet werden. Eine variable Ventilsteuerung bzw. ein variabler Ventiltrieb ermöglicht eine variable Öffnungszeit und Schließzeit und somit einen variablen Ventilhub und eine variable Spreizung und reduziert durch die Beeinflussung der Ladungswechselarbeit, der Gemischaufbereitung und der Verbrennung den Kraftstoffverbrauch. Mit einem solchen variablen Ventiltrieb kann die Last des Motors eingestellt werden.The method may be used in an internal combustion engine with variable valve timing. A variable valve control or a variable valve drive allows a variable opening time and closing time and thus a variable valve lift and a variable spread and reduces fuel consumption by influencing the charge cycle work, the mixture preparation and the combustion. With such a variable valve train, the load of the engine can be adjusted.

Weiterhin kann die mindestens eine regelungsrelevante Größe modellbasiert anhand von mindestens einem vorhandenen Messwert geschätzt werden. Als vorhandene Messwert kann ein Wert oder mehrere Werte verwendet werden, die aus einer Gruppe ausgewählt ist bzw. sind, die einen Ansaugdruck, einen λ-Wert, eine Temperatur im Ansaugtrakt eine Gasmischung, einen Zündzeitpunkt und einen Schließzeitpunkt umfasst.Furthermore, the at least one control-relevant variable can be estimated model-based on the basis of at least one existing measured value. As an existing measured value, one or more values selected from a group including a suction pressure, a λ value, an intake air temperature, a gas mixture, an ignition timing, and a closing timing may be used.

Es wird außerdem eine Anordnung zur Regelung einer Verbrennung in einer Brennkraftmaschine, die eine Anzahl an Zylindern umfasst, bei denen jeweils über ein Einlassventil ein Gasgemisch für eine Verbrennung eingeleitet wird, vorgestellt. Die Anordnung ist insbesondere zur Durchführung eines vorstehend beschriebenen Verfahrens eingerichtet, Dabei ist der Anordnung mindestens ein Modell zugeordnet, das dazu dient, mindestens eine regelungsrelevante Größe zu ermitteln.It is also an arrangement for controlling a combustion in an internal combustion engine comprising a number of cylinders, in each of which via an inlet valve, a gas mixture for combustion is introduced, presented. The arrangement is set up in particular for carrying out a method as described above. In this case, the arrangement is assigned at least one model which serves to determine at least one control-relevant variable.

Das Modell kann in einem Speicher abgelegt sein, der eine Komponente der Anordnung ist, d. h. das Modell ist Teil der Anordnung.The model may be stored in a memory which is a component of the device, i. H. the model is part of the arrangement.

In einer Ausführungsform der Anordnung ist jedem der Zylinder der Brennkraftmaschine ein Einzylindermodell zugeordnet. Die Regelung jedes Einzylinders der Brennkraftmaschine wird dann innerhalb einer Gesamtmotorregelung eingesetzt, so dass eine Zylindergleichstellung und eine Regelung der Verbrennung des gesamten Motors erreicht werden kann.In one embodiment of the arrangement, each of the cylinders of the internal combustion engine is assigned a single-cylinder model. The control of each single cylinder of the internal combustion engine is then used within a total engine control, so that a cylinder equalization and a control of the combustion of the entire engine can be achieved.

Das mindestens eine Modell kann physikalische Gleichungen und mathematische Gleichungen berücksichtigen. Die physikalischen Gleichungen beschreiben physikalische Gesetzmäßigkeiten. Die mathematischen Gleichungen beschreiben Zusammenhänge zwischen Größen, die bspw. empirisch ermittelt wurden und z. B. in Kennfeldern abgelegt sind.The at least one model can account for physical equations and mathematical equations. The physical equations describe physical laws. The mathematical equations describe relationships between variables that have been determined, for example, empirically and z. B. are stored in maps.

Das Verfahren ermöglicht, zumindest in einigen der Ausführungen, eine Effizienzsteigerung im Betrieb der Brennkraftmaschine und eine Verringerung von Emissionen.The method allows, at least in some of the embodiments, an increase in efficiency in the operation of the internal combustion engine and a reduction of emissions.

Das beschriebene Verfahren ermöglicht es somit, den Druck in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine zu ermitteln. Umfasst die Brennkraftmaschine mehrere Zylinder, so ist es möglich, mit diesem Verfahren den Druck in einem der Zylinder, die Drücke in einigen der Zylinder oder Drücke in allen Zylindern zu ermitteln.The method described thus makes it possible to determine the pressure in a cylinder of an internal combustion engine. If the internal combustion engine comprises several cylinders, it is possible with this method to determine the pressure in one of the cylinders, the pressures in some of the cylinders or pressures in all the cylinders.

Das vorgestellte Verfahren wird, wie dies vorstehend ausgeführt wird, im Rahmen einer Regelung einer Verbrennung einer Brennkraftmaschine eingesetzt. Die Regelung der Verbrennung kann dann ohne Zylinderdruckmessung ergänzt durch weitere Messgrößen und Berechnungen durchgeführt werden. Dies erfolgt modellbasiert bspw. mittels eines sogenannten virtuellen Sensors. Hierbei werden die regelungsrelevanten Verbrennungsgrößen aus den vorhandenen Messgrößen rekonstruiert bzw. geschätzt. Es kann bspw. die Druckverteilung im Ansaugrohr und folglich der Ladedruck vor jedem Zylinder mit Hilfe eines eindimensionalen Modells bestimmt werden. Hierzu werden die Informationen über die Schließzeiten des Einlassventils, z. B. aus einer Körperschallmessung, über den gemessenen Ladedruck vor dem Ansaugrohr und über die Temperaturen im Bereich des Ansaugrohrs verwendet.The method presented is, as stated above, used in the context of a control of a combustion of an internal combustion engine. The control of the combustion can then be carried out without cylinder pressure measurement supplemented by further measured variables and calculations. This is model-based, for example, by means of a so-called virtual sensor. In this case, the control-relevant combustion variables are reconstructed or estimated from the available measured variables. For example, it is possible to determine the pressure distribution in the intake pipe and consequently the charge pressure upstream of each cylinder with the aid of a one-dimensional model. For this purpose, the information about the closing times of the intake valve, z. B. from a structure-borne sound measurement, via the measured boost pressure before the intake manifold and the temperatures used in the region of the intake manifold.

Das Verfahren weist, zumindest in einigen der Ausführungen, etliche Vorteile auf. So ist es mit dem vorgestellten Verfahren möglich, eine Gleichstellung der Zylinder, insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit mehr als sechs Zylindern, zu erreichen. Damit kann eine höhere Leistung bei geringerem Verbrauch erreicht werden. Eine höhere Dynamik wird außerdem erreicht. Weiterhin können Emissionsgrenzen eingehalten und der Kraftstoffverbrauch reduziert werden. Sensoren, bspw. Zylinderdrucksensoren, können eingespart werden. Zudem wird eine geregelte Verbrennung ermöglicht. Die Tatsache, dass ein Klopfen vermieden werden kann, wirkt sich vorteilhaft auf die Betriebsdauer aus.The method has, at least in some of the embodiments, several advantages. Thus, it is possible with the presented method to achieve an equality of the cylinders, especially in internal combustion engines with more than six cylinders. Thus, a higher performance can be achieved with less consumption. A higher dynamic is also achieved. Furthermore, emission limits can be met and fuel consumption can be reduced. Sensors, for example cylinder pressure sensors, can be saved. moreover a controlled combustion is possible. The fact that knocking can be avoided has an advantageous effect on the service life.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der Ausführungsformen und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description of the embodiments and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is schematically illustrated by means of embodiments in the drawing and will be described in detail below with reference to the drawing.

1 zeigt in schematischer Darstellung ein Modell zur Ermittlung des Zylinderdrucks. 1 shows a schematic representation of a model for determining the cylinder pressure.

2 zeigt Einzylinderregelungen im Rahmen einer Gesamtregelung. 2 shows single-cylinder regulations within the scope of an overall regulation.

3 zeigt eine Regelung einer Verbrennung einer Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform des vorgestellten Verfahrens. 3 shows a control of combustion of an internal combustion engine according to an embodiment of the proposed method.

In 1 ist stark vereinfacht und schematisch ein Modell zur Ermittlung des Zylinderdrucks dargestellt, das insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Dieses Modell 10 umfasst sowohl physikalische Gleichungen, wie bspw. das ideale Gasgesetz, als auch mathematische Gleichungen, die bspw. empirisch ermittelt werden. Mit diesem Modell kann der Zylinderdruck ermittelt bzw. geschätzt werden.In 1 is greatly simplified and schematically illustrated a model for determining the cylinder pressure, the total with the reference numeral 10 is designated. This model 10 includes both physical equations, such as the ideal gas law, as well as mathematical equations, which are, for example, determined empirically. With this model, the cylinder pressure can be determined or estimated.

Eingangsgrößen bei dieser Ausführung sind ein Ansaugdruck 12, eine Temperatur im Ansaugtrakt 14, eine Masse 16, ein λ-Wert 18, eine Gasmischung 20, ein Zündzeitpunkt 22 und ein Schließwinkel 24. Ausgangsgröße des Modells 10 ist ein Zylinderdruck 30.Input variables in this design are a suction pressure 12 , a temperature in the intake tract 14 , a mass 16 , a λ value 18 , a gas mixture 20 , an ignition point 22 and a closing angle 24 , Initial size of the model 10 is a cylinder pressure 30 ,

Mit dem Modell 10 wird auf Grundlage von Größen, die zur Verfügung stehen bzw. ohnehin zu messen sind, der Zylinderdruck 30 ermittelt. Es ist nicht erforderlich, zusätzliche Drucksensoren einzusetzen. Das Modell 10 basiert auf bekannten physikalischen Gesetzmäßigkeiten und empirisch ermittelten Zusammenhängen.With the model 10 is based on sizes that are available or to measure anyway, the cylinder pressure 30 determined. It is not necessary to use additional pressure sensors. The model 10 is based on known physical laws and empirically determined relationships.

Von Bedeutung ist, dass mit dem Modell 10 der Druck zylinderindividuell ermittelt werden kann. Dies bedeutet, dass in einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern für jeden dieser Zylinder der Zylinderdruck ermittelt werden kann. Dies ermöglicht eine Einzylinderregelung im Rahmen einer Gesamtmotorregelung. Auf diese Weise kann auch eine Zylindergleichstellung erreicht werden. Die genannten Eingangsgrößen können in beliebiger Kombination verwendet werden.Of importance is that with the model 10 the pressure cylinder can be determined individually. This means that in an internal combustion engine having a plurality of cylinders for each of these cylinders, the cylinder pressure can be determined. This allows a single-cylinder control in the context of a total engine control. In this way, a cylinder equalization can be achieved. The mentioned input variables can be used in any combination.

Das Modell 10 kann zudem Geometriedaten, Aufladungsinformationen usw. berücksichtigen, um den Zylinderdruck zu ermitteln. Diese Daten beziehen sich auf den betreffenden Zylinder oder auf die gesamte Brennkraftmaschine.The model 10 can also take geometry data, charge information, etc. into account to determine the cylinder pressure. These data relate to the cylinder concerned or to the entire internal combustion engine.

2 zeigt schematisch eine Regelung der Verbrennung der gesamten Brennkraftmaschine mit allen Zylindern, für die jeweils eine Einzylinderregelung vorgenommen wird. Die Darstellung zeigt einen Vollmotorregler 50. Reglereingangsgrößen 52 des Vollmotorreglers 50 sind die geforderten und die aktuellen Leistungs- und Drehzahlwerte, die sich aus einem Vergleich aus Führungsgrößen 54, nämlich Sollleistung und Solldrehzahl, mit zu regelnden Größen bzw. Regelgrößen 56, nämlich Istleistung und Istdrehzahl, ergeben. Das Regelungskonzept der Brennkraftmaschine sieht eine Möglichkeit zu einer zuschaltbaren zylinderindividuellen Regelung vor, auf die nachfolgend eingegangen wird. 2 schematically shows a control of the combustion of the entire internal combustion engine with all cylinders, for each of which a single-cylinder control is made. The illustration shows a full motor controller 50 , Controller input variables 52 of the full motor controller 50 are the required and the current power and speed values that result from a comparison of reference variables 54 , namely setpoint power and setpoint speed, with variables or controlled variables to be controlled 56 , namely actual power and actual speed, result. The control concept of the internal combustion engine provides a possibility for a shiftable cylinder-specific control, which will be discussed below.

Hierzu zeigt die Darstellung eine Brennkraftmaschine 60. In dieser sind eine Reihe von Einzylindern bzw. Zylindern 62 vorgesehen, deren Leistungsvermögen u. a. von den Betriebsgrößen Ansaugdruck 64, Luftverhältnis λ 66 und Temperatur 68 vor dem jeweiligen Zylinder 62 beeinflusst wird. Weiterhin zeigt die Darstellung einen Einzylinderregler 70 und eine Einheit für eine Druckverlaufsanalyse 72.For this purpose, the illustration shows an internal combustion engine 60 , In this are a number of single cylinders or cylinders 62 provided, whose performance, inter alia, of the operating variables suction pressure 64 , Air ratio λ 66 and temperature 68 in front of the respective cylinder 62 being affected. Furthermore, the illustration shows a single-cylinder regulator 70 and a unit for a pressure history analysis 72 ,

Der Vollmotorregler 50 gibt als Größen eine Gasmischung 80, eine erste Stellgröße 82 und eine zweite Stellgröße 84, nämlich einen Zündzeitpunkt und einen Schließzeitpunkt bzw. Schließwinkel, aus. Der Wert für die Gasmischung 80 wird in den Motor eingegeben. Die Stellgrößen 82 und 84, nämlich Zündzeitpunkt und Schließwinkel, werden durch die Druckverlaufsanalyse 72 und den Einzylinderregler 70, in dem wiederum Führungsgrößen vorgegeben werden, modifiziert für jeden Zylinder bzw. Einzylinder 62 bereitgestellt. Für jeden Zylinder 62 wird dabei bei dieser Ausführung eine Größe 90, die in Zusammenhang mit dem Zylinderdruck steht, in die Druckverlaufsanalyse 72 eingegeben. In dieser werden Regelgrößen 92, 94, die in Zusammenhang mit dem Maximaldruck stehen, z. B. Wert des Maximaldrucks und ergänzend hier die Lage des Maximaldrucks, in den Einzylinderregler 70 eingegeben. Dieser ermittelt zylinderindividuelle Anteile zu Stellgrößen 96 und 98 zu Schließwinkel und ggf. Zündzeitpunkt, die den Stellgrößen 82 und 84 aus dem Vollmotorregler 50 hinzugefügt werden. Daraus ergeben sich korrigierte Vorgaben 100 und 102 für die Steller einzelner Zylinder 62.The full motor controller 50 gives as sizes a gas mixture 80 , a first manipulated variable 82 and a second manipulated variable 84 , namely an ignition timing and a closing time or closing angle, from. The value for the gas mixture 80 is entered into the engine. The manipulated variables 82 and 84 , namely ignition timing and closing angle, are determined by the pressure history analysis 72 and the single-cylinder regulator 70 in which again reference variables are specified, modified for each cylinder or single cylinder 62 provided. For every cylinder 62 This is a size in this embodiment 90 , which is related to the cylinder pressure, in the pressure history analysis 72 entered. In this are controlled variables 92 . 94 related to the maximum pressure, e.g. B. value of the maximum pressure and additionally here the position of the maximum pressure, in the single-cylinder regulator 70 entered. This determines cylinder-specific proportions to manipulated variables 96 and 98 to closing angle and possibly ignition timing, the manipulated variables 82 and 84 from the full motor controller 50 to be added. This results in corrected specifications 100 and 102 for the actuator of individual cylinders 62 ,

Die zylinderindividuelle Regelung gestattet grundsätzlich die Verwendung unterschiedlicher Regelgrößen, die sich aus dem Zylinderdrucksignal ermitteln lassen: Spitzendruck, Lage des Spitzendrucks, indizierter Mitteldruck, Umsatzpunkte 10, 50, 75 bzw. 90% Die wesentlichen Kriterien für die Verwendung der Kenngrößen für die Regelung sind Regelaufwand, Linearität, d. h. eindeutiges Verhalten, und Signalqualität. The cylinder-specific regulation basically permits the use of different control variables which can be determined from the cylinder pressure signal: peak pressure, position of the peak pressure, indicated mean pressure, turnover points 10, 50, 75 or 90%. The essential criteria for the use of the parameters for the control are standard outlay , Linearity, ie unique behavior, and signal quality.

Bei dem vorgestellten Verfahren werden in Ausführung die Größen maximaler Zylinderdruck und die Lage des maximalen Zylinderdrucks alternativ oder ergänzend als Regelgrößen 92, 94 zur Regelung des einzelnen Zylinders verwendet. Dies wird für jeden Zylinder gesondert durchgeführt. Diese Einzylinderregelung kann innerhalb einer übergeordneten Vollmotorregelung erfolgen.In the presented method, the sizes maximum cylinder pressure and the position of the maximum cylinder pressure are alternatively or additionally as controlled variables 92 . 94 used to control the individual cylinder. This is done separately for each cylinder. This single-cylinder control can take place within a higher-level full-motor control.

3 zeigt eine Regelung gemäß dem vorgestellten Verfahren. Bei dieser wird ein Schätzer 200 mit einem Modell 202 verwendet, um die Regelgrößen 92 und 94 zu ermitteln. Mittels einer integrierten intelligenten Brennraumdruckregelung 204, bei der ebenfalls Führungsgrößen vorgegeben werden, die vom Betriebspunkt abhängig sein können, werden dann die zylinderindividuellen Anteile 96 und 98 ermittelt. 3 shows a control according to the presented method. This one becomes an estimator 200 with a model 202 used to control the controlled variables 92 and 94 to investigate. By means of an integrated intelligent combustion chamber pressure control 204 , are also specified in the guide variables, which may be dependent on the operating point, then the cylinder individual shares 96 and 98 determined.

Das Modell 202 nutzt als Eingangsgrößen den Ansaugdruck 250, den λ-Wert 252, die Temperatur 254 im Ansaugtrakt, die Gasmischung 256, den Zündzeitpunkt 258 und den Schließwinkel 260 zur Abschätzung des Zylinderdrucks. Diese Eingangsgrößen stellen u. a. Standardmessgrößen dar.The model 202 uses as input variables the suction pressure 250 , the λ value 252 , the temperature 254 in the intake, the gas mixture 256 , the ignition timing 258 and the closing angle 260 to estimate the cylinder pressure. These input variables include standard measured variables.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (10)

Verfahren zur Regelung einer Verbrennung in einer Brennkraftmaschine (60), die eine Anzahl an Zylindern (62) umfasst, bei denen jeweils über ein Einlassventil ein Gasgemisch für eine Verbrennung eingeleitet wird, wobei mindestens eine regelungsrelevante Größe auf Grundlage mindestens eines Modells (10, 202) ermittelt wird.Method for controlling combustion in an internal combustion engine ( 60 ) containing a number of cylinders ( 62 ), in each case via an inlet valve, a gas mixture is introduced for combustion, wherein at least one control-relevant size based on at least one model ( 10 . 202 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem mindestens eine Führungsgröße (54) der Regelung auf Grundlage des mindestens einen Modells (10, 202) ermittelt wird.Method according to Claim 1, in which at least one reference variable ( 54 ) of the scheme based on the at least one model ( 10 . 202 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem mindestens eine Regelgröße (92, 94) der Regelung auf Grundlage des mindestens einen Modells (10, 202) ermittelt wird.Method according to Claim 1 or 2, in which at least one controlled variable ( 92 . 94 ) of the scheme based on the at least one model ( 10 . 202 ) is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem für jeden Zylinder (62) eine Einzylinderregelung durchgeführt wird, wobei für jeden Zylinder (62) ein Einzylindermodell zur Ermittlung der mindestens einen regelungsrelevanten Größe verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 3, wherein for each cylinder ( 62 ) a single cylinder control is performed, wherein for each cylinder ( 62 ) a single-cylinder model is used to determine the at least one control-relevant variable. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das mindestens eine Modell (10, 202) im Rahmen des Betriebs der Brennkraftmaschine (60) angepasst wird.Method according to one of Claims 1 to 4, in which the at least one model ( 10 . 202 ) in the context of the operation of the internal combustion engine ( 60 ) is adjusted. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das bei einer Brennkraftmaschine (60) mit variabler Ventilsteuerung verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 5, which in an internal combustion engine ( 60 ) is used with variable valve timing. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die mindestens eine regelungsrelevante Größe modellbasiert anhand von mindestens einem vorhandenen Messwert geschätzt wird.Method according to one of claims 1 to 6, wherein the at least one control-relevant variable is estimated model based on at least one existing measured value. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der mindestens eine vorhandene Messwert ausgewählt ist aus einer Gruppe, die einen Ansaugdruck (12, 250), einen λ-Wert (18, 252), eine Temperatur (14, 254) im Ansaugtrakt eine Gasmischung (20, 256), einen Zündzeitpunkt (22, 258) und einen Schließwinkel (24, 260) umfasst.Method according to Claim 7, in which the at least one existing measured value is selected from a group which has an intake pressure ( 12 . 250 ), a λ value ( 18 . 252 ), a temperature ( 14 . 254 ) in the intake tract a gas mixture ( 20 . 256 ), an ignition point ( 22 . 258 ) and a closing angle ( 24 . 260 ). Anordnung zur Regelung einer Verbrennung in einer Brennkraftmaschine (60), die eine Anzahl an Zylindern (62) umfasst, bei denen jeweils über ein Einlassventil ein Gasgemisch für eine Verbrennung eingeleitet wird, wobei die Anordnung insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet ist, wobei der Anordnung mindestens ein Modell (10, 202) zugeordnet ist, das dazu dient, mindestens eine regelungsrelevante Größe zu ermitteln.Arrangement for controlling combustion in an internal combustion engine ( 60 ) containing a number of cylinders ( 62 ), in which in each case via an inlet valve, a gas mixture is introduced for combustion, wherein the arrangement is particularly adapted to carry out a method according to one of claims 1 to 8, wherein the arrangement at least one model ( 10 . 202 ), which serves to determine at least one control-relevant variable. Anordnung nach Anspruch 9, der für jeden der Zylinder (62) ein Einzylindermodell zugeordnet ist.Arrangement according to claim 9, which is for each of the cylinders ( 62 ) is associated with a single-cylinder model.
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