DE102017219175A1 - Method for determining a cylinder charge of an internal combustion engine with a variable valve lift - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Bestimmung einer Zylinderfüllung einer Brennkraftmaschine (10) mit einer variablen Ventilhubeinrichtung, wobei ein erster Zylinderfüllungswert mittels eines ersten Zylinderfüllungsmodells und ein zweiter Zylinderfüllungswert mittels eines zweiten Zylinderfüllungsmodells ermittelt werden, wobei ein korrigierter Zylinderfüllungswert aus dem ersten und dem zweiten Zylinderfüllungswert mittels eines Gewichtungsfaktors (F) ermittelt wird und eine Steuerung der Zylinderfüllung der Brennkraftmaschine (10) in Abhängigkeit des korrigierten Zylinderfüllungswerts durchgeführt wird.

A method of determining a cylinder charge of an internal combustion engine (10) having a variable valve lift, wherein a first cylinder fill value is determined by a first cylinder fill model and a second cylinder fill value is determined by a second cylinder fill model, wherein a corrected cylinder fill value is determined from the first and second cylinder fill values by a weighting factor (F ) is determined and a control of the cylinder charge of the internal combustion engine (10) in dependence on the corrected cylinder filling value is performed.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Zylinderfüllung einer Brennkraftmaschine mit einer variablen Ventilhubeinrichtung nach den unabhängigen Ansprüchen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, eines der Verfahren durchzuführen.The invention relates to a method for determining a cylinder filling of an internal combustion engine with a variable valve lifting device according to the independent claims. Furthermore, the invention relates to a computer program that is configured to perform one of the methods.

Die Anforderungen an moderne Verbrennungskraftmaschinen im Hinblick auf eine Reduktion des Verbrauchs von Kraftstoff und von Ausstoß schädlicher Emissionen werden zunehmend höher. Die elektronische Steuerung der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere die Steuerung des einzuspritzenden Kraftstoffs, des einzustellenden Zündwinkels und/oder der zuzumessende Luftfüllung, muss zur Erfüllung dieser Anforderungen immer präziser bestimmt werden. Eine der wichtigsten Größen zur Steuerung der Verbrennungskraftmaschine ist dabei die Größe der Luftfüllung.
Diese wird in der Regel mittels eigens dafür vorgesehener Heißfilmluftmassensensors (HFM) ermittelt.The demands on modern internal combustion engines with regard to a reduction in the consumption of fuel and the emission of harmful emissions are becoming increasingly high. The electronic control of the internal combustion engine, in particular the control of the fuel to be injected, the ignition angle to be set and / or the air charge to be metered, must be determined to meet these requirements more and more precise. One of the most important variables for controlling the internal combustion engine is the size of the air charge.
This is usually determined by means of a specially designed hot film air mass sensor (HFM).

Die DE10 2013 213 310 A1 offenbart ein Verfahren zur Adaptation eines Zylinder-Füllungsmodells für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs mit variablem Ventilhub, wobei das Verfahren die Schritte (a) Messen eines ersten Drucks vor einer Drosselklappe im Ansaugtrakt, (b) Messen eines zweiten Drucks nach der Drosselklappe, (c) Berechnen des angesaugten Luftmassenstroms anhand der Differenz zwischen dem zweiten und dem ersten Druck und einem Öffnungsmodell der Drosselklappe sowie (d) Adaptation des Zylinder-Füllungsmodells anhand des berechneten Luftmassenstroms aufweist.The DE10 2013 213 310 A1 discloses a method of adapting a cylinder filling model for a variable valve lift vehicle internal combustion engine, the method comprising the steps of (a) measuring a first pressure in front of a throttle in the intake tract, (b) measuring a second pressure downstream of the throttle, (c) Calculating the intake air mass flow based on the difference between the second and the first pressure and an opening model of the throttle and (d) adaptation of the cylinder filling model based on the calculated mass air flow.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines mindestens teilweise elektrisch betreibbaren Laders für ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und ein Computerprogramm auf einem Speichermedium zur Ausführung des Verfahrens. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a method and a device for controlling an at least partially electrically operable loader for a motor vehicle with an internal combustion engine and a computer program on a storage medium for carrying out the method. Advantageous developments are the subject of the independent claims.

In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung einer Zylinderfüllung einer Brennkraftmaschine mit einer variablen Ventilhubeinrichtung, wobei ein erster Zylinderfüllungswert mittels eines ersten Zylinderfüllungsmodells und ein zweiter Zylinderfüllungswert mittels eines zweiten Zylinderfüllungsmodells ermittelt werden, wobei ein korrigierter Zylinderfüllungswert aus dem ersten und dem zweiten Zylinderfüllungswerts mittels eines Gewichtungsfaktors ermittelt wird und eine Steuerung der Zylinderfüllung der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit des korrigierten Zylinderfüllungswerts durchgeführt wird.In a first aspect, the invention relates to a method for determining a cylinder charge of an internal combustion engine having a variable valve lift, wherein a first cylinder fill value is determined by a first cylinder fill model and a second cylinder fill value is determined by a second cylinder fill model, wherein a corrected cylinder fill value is from the first and second cylinder fill values is determined by means of a weighting factor and a control of the cylinder charge of the internal combustion engine in dependence on the corrected cylinder filling value is performed.

Da beide Modelle in dem für sie ungenauen Bereich zu hohe Werte für die Zylinderfüllung ermitteln, ist es besonders vorteilhaft, dass ein korrigierter Zylinderfüllungswert mittels des Gewichtungsfaktors ermittelt werden kann. Weiterhin kann somit auf Sensoren, wie z. B. Heißfilmluftmassensensoren (HFM) oder Pressure Based Air Flow Meter Sensoren (PFM) verzichtet werden, so dass Kosten eingespart werden können. Die Ermittlung der Luftfüllung der Zylinder mittels des ersten und des zweiten Zylinderfüllungsmodells weist eine gute Genauigkeit vor.Since both models determine too high values for the cylinder charge in the range which is inaccurate for them, it is particularly advantageous that a corrected cylinder charge value can be determined by means of the weighting factor. Furthermore, it is thus possible to sensors such. As hot-film air mass sensors (HFM) or Pressure Based Air Flow Meter (PFM) sensors are omitted, so that costs can be saved. The determination of the air filling of the cylinders by means of the first and the second cylinder filling model has a good accuracy.

Es ist von Vorteil, wenn der Gewichtungsfaktor in Abhängigkeit einer Modelldifferenzabweichung des ersten Zylinderfüllungsmodellwerts von dem zweiten Zylinderfüllungsmodellwert und einer relativen Abweichung des ersten Zylinderfüllungswerts von einem Prüfstandsmesswert und der relativen Abweichung des zweiten Zylinderfüllungswerts von dem Prüfstandsmesswert bestimmt wird.
Somit kann der Gewichtungsfaktor in einfacher Weise aus der Abweichung des ersten und des zweiten Modells ermittelt werden. Das erste Zylinderfüllungsmodell wird basierend auf einem Zylindervolumen beim Einlassschließzeitpunkt ermittelt.
Diese Berechnung lässt sich ressourcenschonend und leicht in einem Steuergerät berechnen.It is advantageous if the weighting factor is determined as a function of a model difference deviation of the first cylinder fill model value from the second cylinder fill model value and a relative deviation of the first cylinder fill value from a test bench measured value and the relative deviation of the second cylinder fill value from the test bench measured value.
Thus, the weighting factor can be easily determined from the deviation of the first and second models. The first cylinder fill model is determined based on a cylinder volume at the intake closing timing.
This calculation can be resource-saving and easily calculated in a control unit.

Das zweite Zylinderfüllungsmodell wird basierend auf einem Luftmassenstrom über das Einlassventil ermittelt.
Diese Berechnung lässt sich ressourcenschonend und leicht in einem Steuergerät berechnen.The second cylinder fill model is determined based on an air mass flow through the intake valve.
This calculation can be resource-saving and easily calculated in a control unit.

Vorteilhaft ist es, wenn die Steuerung der Zylinderfüllung der Brennkraftmaschine mittels einer Einstellung eines Soll-Ventilhubs für die variable Ventilhubeinrichtung erfolgt, da somit eine gute Lauffähigkeit der Brennkraftmaschine erreicht werden kann. Weiterhin können durch die präzise Einstellung der Zylinderfüllung schädliche Emissionen bei der Verbrennung verringert werden. Somit kann eine gute Lauffähigkeit der Brennkraftmaschine aufgrund der optimierten Gemischaufbereitung hergestellt werden, da die Luftfüllung der Zylinder präzise berechnet werden kann.It is advantageous if the control of the cylinder charge of the internal combustion engine by means of an adjustment of a target valve lift for the variable valve lift is carried out, since thus a good operability of the internal combustion engine can be achieved. Furthermore, by the precise adjustment of the cylinder filling harmful emissions during combustion are reduced. Thus, a good runnability of the internal combustion engine can be produced due to the optimized mixture preparation, since the air filling of the cylinder can be calculated precisely.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn mittels des korrigierten Zylinderfüllungwerts die Brennkraftmaschine gesteuert wird, vorzugsweise über die Einstellung eines variablen Ventilhubs oder über eine Öffnung der Drosselklappe.It is particularly advantageous if the internal combustion engine is controlled by means of the corrected cylinder filling value, preferably via the setting of a variable valve lift or via an opening of the throttle flap.

In weiteren Aspekten betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, insbesondere eine Steuereinheit und ein Computerprogramm, die zur Ausführung eines der Verfahren eingerichtet, insbesondere programmiert, sind. In einem noch weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.In further aspects, the invention relates to a device, in particular a control unit and a computer program, which are set up, in particular programmed, for executing one of the methods. In yet another aspect, the invention relates to a machine-readable storage medium on which the computer program is stored.

Figurenlistelist of figures

Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen

• 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 1 mit einer Verbrennungskraftmaschine,
• 2 zeigt die relative Abweichung des konventionellen Modells von den Prüfstandsmesswerten,
• 3 zeigt die relative Abweichung des „Choke‟-Modells von den Prüfstandsmesswerten,
• 4 den beispielhaften Ablauf des Verfahrens anhand eines Ablaufdiagramms in einer ersten Ausführungsform.

The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings and to exemplary embodiments. Show

• 1 a schematic representation of a motor vehicle 1 with an internal combustion engine,
• 2 shows the relative deviation of the conventional model from the test bench measurements,
• 3 shows the relative deviation of the "choke" model from the test bench measurements,
• 4 the exemplary sequence of the method with reference to a flowchart in a first embodiment.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Verbrennungskraftmaschine 10 mit einer Frischluftleitung 60, über die der Verbrennungskraftmaschine 10 Luft 50 zugeführt wird, und eine Abgasleitung 70, über die in Strömungsrichtung Abgase 51 aus der Verbrennungskraftmaschine 10 abgeführt werden. Die Darstellung ist dabei auf für die folgende Darstellung relevante Teile beschränkt. 1 shows a schematic representation of an internal combustion engine 10 with a fresh air line 60 , about the internal combustion engine 10 air 50 is supplied, and an exhaust pipe 70 , via the exhaust gases in the flow direction 51 from the internal combustion engine 10 be dissipated. The representation is limited to relevant parts for the following presentation.

In der Frischluftleitung 60 ist in Strömungsrichtung der Luft 50 gesehen Folgendes angeordnet: Ein Luftfilter 1, ein Frischluftmassensensor 2, vorzugsweise ein Heißfilmluftmassensensor (HFM), ein Verdichter 4 eines Abgasturboladers 9, ein Ladeluftkühler 5, ein erster Drucksensor 6, eine Drosselklappe 7 und ein zweiter Drucksensor 8. Der erste und der zweite Drucksensor 6;8 können zusätzlich zum Drucksignal noch eine Temperatur T₁ und eine Temperatur T₂ ermitteln. Es können auch separate Temperatursensoren vorgesehen sein, oder Temperaturmodelle verwendet werdenIn the fresh air line 60 is in the flow direction of the air 50 Seen arranged: An air filter 1 , a fresh air mass sensor 2 , preferably a hot film air mass sensor (HFM), a compressor 4 an exhaust gas turbocharger 9 , a charge air cooler 5 , a first pressure sensor 6 , a throttle 7 and a second pressure sensor 8th , The first and the second pressure sensor 6 ; 8th In addition to the pressure signal, a temperature can be added T ₁ and a temperature T ₂ determine. It can also be provided separate temperature sensors, or temperature models can be used

Die Brennkraftmaschine 10 umfasst weiterhin eine nicht weiter gezeigte variable Hubventilverstelleinrichtung, die zum Einstellen des Hubs der Ein- und Auslassventile der Brennkraftmaschine 10 verwendet wird. Mittels eines Positionssensors 11 kann der Hub der Ventile ermittelt werden. Weiterhin umfasst die Brennkraftmaschine 10 einen Phasensensor 12 zur Bestimmung der Nockenwellenposition.
Die ermittelten Signale der Drucksensoren 6;8, des Positionssensors 11 des Hubventilverstelleinrichtung und des Phasensensors 12 der Nockenwelle werden von einem Steuergerät 100 empfangen und gespeichert. Die Übertragung der Signale erfolgt dabei vorzugsweise kabelgebunden oder drahtlos.The internal combustion engine 10 further comprises a variable Hubventilverstelleinrichtung not shown in detail, for adjusting the stroke of the intake and exhaust valves of the internal combustion engine 10 is used. By means of a position sensor 11 the stroke of the valves can be determined. Furthermore, the internal combustion engine comprises 10 a phase sensor 12 for determining the camshaft position.
The detected signals of the pressure sensors 6 ; 8th , the position sensor 11 the Hubventilverstelleinrichtung and the phase sensor 12 The camshaft are controlled by a control unit 100 received and saved. The transmission of the signals is preferably wired or wireless.

In der Abgasleitung 70 ist ausgehend von der Verbrennungskraftmaschine 10 in Strömungsrichtung des Abgases 51 folgendes angeordnet: eine Abgasturbine 13 des Abgasturboladers 9, eine erste Lambdasonde 14 , ein Oxidationskatalysator (DOC) 15 und dahinter eine zweite Lambdasonde 16.
Mittels der Lambdasonden 14;16 kann der Sauerstoffgehalt des Abgases untersucht werden.
Die von den Lambdasonden ermittelten Signale werden vorzugsweise von einem Steuergerät 100 empfangen und gespeichert. Die Übertragung der Signale erfolgt dabei vorzugsweise kabelgebunden oder drahtlos.In the exhaust pipe 70 is based on the internal combustion engine 10 in the flow direction of the exhaust gas 51 arranged: an exhaust gas turbine 13 the exhaust gas turbocharger 9 , a first lambda probe 14 , an oxidation catalyst (DOC) 15 and behind it a second lambda probe 16 ,
By means of the lambda probes 14 ; 16 the oxygen content of the exhaust gas can be investigated.
The signals detected by the lambda probes are preferably from a control unit 100 received and saved. The transmission of the signals is preferably wired or wireless.

Stromaufwärts der Abgasturbine 13 des Abgasturboladers 9, d.h. auf einer Hochdruckseite der Abgasleitung 70, zweigt von der Abgasleitung 70 eine Abgasrückführleitung 24 ab, die stromaufwärts der Verbrennungskraftmaschine 10 und die stromabwärts der Drosselklappe 7 in die Frischluftleitung 60 mündet. Stromabwärts der Verbrennungskraftmaschine 10 befinden sich entlang der Abgasrückführleitung ein HD-AGR-Ventil 23, ein HD-AGR-Kühler 22 und HD-AGR-Bypass 21. Die Rückführung von Abgas dient der Verringerung der Emission der Verbrennungskraftmaschine 10.Upstream of the exhaust gas turbine 13 the exhaust gas turbocharger 9 , ie on a high pressure side of the exhaust pipe 70 , branches off the exhaust pipe 70 an exhaust gas recirculation line 24 from the upstream of the internal combustion engine 10 and the downstream of the throttle 7 into the fresh air line 60 empties. Downstream of the internal combustion engine 10 There is an HP EGR valve along the exhaust gas recirculation line 23 , an HD EGR cooler 22 and HD-EGR bypass 21 , The recirculation of exhaust gas serves to reduce the emission of the internal combustion engine 10 ,

Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist im folgenden Beispiel als eine 4-zylindrige Verbrennungskraftmaschine aufgebaut. Die 4-Zylinder umfassen jeweils mindestens ein nicht weiter in der Zeichnung visualisiertes Ein- und Auslassventil. Das Verfahren ist auch auf Verbrennungskraftmaschinen mit einer anderen Anzahl von Zylindern, insbesondere auf Verbrennungskraftmaschinen mit 1,2,3,6 und 8-Zylindern übertragbar. The internal combustion engine 10 is constructed in the following example as a 4-cylinder internal combustion engine. The 4 Cylinders each include at least one inlet and outlet valve not further illustrated in the drawing. The method is also applicable to internal combustion engines with a different number of cylinders, in particular to internal combustion engines 1 . 2 . 3 . 6 and 8th Cylinders transferable.

Mittels einer statistischen Versuchsplanung (Design of Experiment) wurde an einem Prüfstand die Zylinderfüllung an einem Versuchsaufbau ermittelt. Die reellen Messungen aus der statistischen Versuchsplanung basieren dabei auf der Motordrehzahl, den Nockenphase der Ein- und Auslassventile, dem Saugrohrdruck und dem Ventilhub.
Die reellen Messungen werden dabei mittels mehrerer Messpunkte, vorzugsweise 3000 Stück, bei unterschiedlichsten Betriebszuständen bzw. Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 10 ermittelt. Zu den Betriebsgrößen gehören vorzugsweise die Motordrehzahl, die Nockenwellenphase der Einlassventile, die Nockenwellenphase der Auslassventile, der Saugrohrdruck und der Ventilhub der Brennkraftmaschine. Diese reellen Messungen werden in einem Kennfeld im Steuergerät 100 abgelegt und können somit jederzeit für weitere Berechnungen verwendet werden.
Im Zuge der Einsparung des kostenintensiven Heißfilmluftmassensensors (HFM), wurde versucht die Zylinderfüllung mittels einer Modellrechnung zu ermitteln. Anschließend wurde in einer Untersuchung die Übereinstimmung der Messungen der statistischen Versuchsplanung mit modellierten Messwerten eines ersten und eines zweiten Zylinderfüllungsmodells untersucht.
Im Folgenden werden nun zwei Modelle zur Modellierung der Zylinderfüllung vorgestellt. Zum einen das konventionelle Modell und zum anderen das „Choke“-Modell.By means of a statistical design of experiments (Design of Experiment), the cylinder filling was determined on a test rig on a test rig. The real measurements from the statistical experimental design are based on the engine speed, the cam phase of the intake and exhaust valves, the intake manifold pressure and the valve lift.
The real measurements are by means of several measuring points, preferably 3000 pieces, at different operating conditions and operating variables of the internal combustion engine 10 determined. The operating variables preferably include the engine speed, the camshaft phase of the intake valves, the camshaft phase of the exhaust valves, the intake manifold pressure and the valve lift of the internal combustion engine. These real measurements are in a map in the control unit 100 can be used at any time for further calculations.
In the course of saving the costly hot film air mass sensor (HFM), an attempt was made to determine the cylinder filling by means of a model calculation. Subsequently, in an investigation, the agreement of the measurements of the statistical experimental design with modeled measured values of a first and a second cylinder filling model was investigated.
In the following, two models for modeling the cylinder filling are presented. On the one hand the conventional model and on the other the "choke" model.

Hierzu gibt es unterschiedliche Ansätze für die Modellbestimmung. Ein erstes Modell ermittelt die Luftfüllung der Zylinder basierend auf dem Zylindervolumen beim Einlassschließzeitpunkt und ein zweites Modell bestimmt die Luftfüllung der Zylinder basierend auf den Luftmassenstrom über das Einlassventil.
Beim direkten Vergleich des ersten Modells, welches nun weiter als konventionelles Modell bezeichnet wird, mit den realen Messungen hat sich gezeigt, dass die über das konventionelle Modell berechnete Luftfüllung mit den reellen Messungen dann gut übereinstimmt, wenn der Druck im Zylinder nahezu dem Druck im Saugrohr entspricht. Andernfalls liefert das konventionelle Modell zu hohe Werte für die Zylinderfüllung zurück.There are different approaches for model determination. A first model determines the air charge of the cylinders based on the cylinder volume at the intake closing timing and a second model determines the air charge of the cylinders based on the air mass flow through the intake valve.
In the direct comparison of the first model, which is now referred to as a conventional model, with the real measurements, it has been shown that the air charge calculated using the conventional model matches well with the real measurements when the pressure in the cylinder is close to the pressure in the intake manifold equivalent. Otherwise, the conventional model returns too high cylinder fill values.

Das zweite Modell, welches im Folgenden nun als „Choke-Modell“ bezeichnet wird, zeigt eine gute Übereinstimmung mit den realen Messwerten, wenn ein ausreichend hohes Druckgefälle über das Einlassventil existiert. D.h. der Druck im Saugrohr ist höher als der Druck im Zylinder. Andernfalls liefert das „Choke-Modell“ zu hohe Werte für die Zylinderfüllung zurück.
Da keines der beiden Modelle einzeln in der Lage ist, das reale Verhalten der Luftfüllung der Zylinder über den gesamten Betriebsbereich abzubilden, wird im Folgenden ein Verfahren vorgestellt, welches aus beiden Modellen eine genauere Luftfüllung für den Zylinder bestimmt.The second model, which will be referred to as the "choke model" below, shows good agreement with the real measurements when there is a sufficiently high pressure drop across the inlet valve. That is, the pressure in the intake manifold is higher than the pressure in the cylinder. Otherwise, the "choke model" returns too high cylinder fill values.
Since neither of the two models is individually able to represent the real behavior of the air filling of the cylinders over the entire operating range, a method is presented below, which determines a more accurate air filling for the cylinder from both models.

Die 2 zeigt in einer Grafik die relative Abweichung der Werte, welche über das konventionelle Modell ermittelt wurden, von den Werten der Prüfstandsmessung.The 2 shows in a graph the relative deviation of the values, which were determined by the conventional model, from the values of the test bench measurement.

Auf der Abszisse der Grafik ist eine Modelldifferenzabweichung aufgetragen. Diese wird vorzugsweise nach der Formel $$Modelldifferenzabweichung-\frac{\left(Wer{t}_{Model{l}_A}-Wer{t}_{ModellB}\right)}{maximum\left(Wer{t}_{ModellA},Wer{t}_{ModellB}\right)}$$

berechnet. Mit Wert_{Modell A} dem Wert des konventionellen Modells, Wert_{Modell B} dem Wert des „Choke“-Modells.
Auf der Ordinate ist die relative Abweichung der über das konventionellen Modell berechneten Werte von den dazugehörigen Werten der Prüfstandsmessung aufgetragen. Dies entspricht vorzugsweise der Differenz zwischen dem modellierten Wert des konventionellen Modells und dem Prüfstandswert geteilt durch den Prüfstandswert.
Ausgehend von einem Abszissenwert gleich null in Richtung positiver Abszissenwerte zeigt sich eine gute Übereinstimmung zwischen den Prüfstandswerten und den Werten des konventionellen Modells.
Ausgehend von einem Abszissenwert gleich null in Richtung negativer Abszissenwerte zeigt sich eine zunehmende Abweichung zwischen den Prüfstandswerten und den Werten des konventionellen Modells.On the abscissa of the graph a model difference deviation is plotted. This is preferably according to the formula $$MOdelldifferenzabweicHunG-\frac{\left(Wer{t}_{MOdel{l}_A}-Wer{t}_{MOdellB}\right)}{maximum\left(Wer{t}_{MOdellA}.Wer{t}_{MOdellB}\right)}$$

calculated. With value _{model A} the value of the conventional model, value _{model B} the value of the "choke" model.
The ordinate plots the relative deviation of the values calculated using the conventional model from the corresponding values of the test bench measurement. This preferably corresponds to the difference between the modeled value of the conventional model and the test bench value divided by the test bench value.
Starting from an abscissa value equal to zero in the direction of positive abscissa values, there is a good correspondence between the test bench values and the values of the conventional model.
Starting from an abscissa value equal to zero in the direction of negative abscissa values, there is an increasing deviation between the test bench values and the values of the conventional model.

Die 3 zeigt in einer Grafik die relative Abweichung der Werte, welche mittels des „Choke“-Modells ermittelt wurden, von den Werten der Prüfstandsmessung.The 3 shows in a graph, the relative deviation of the values, which were determined by means of the "choke" model, from the values of the test bench measurement.

Auf der Abszisse der Grafik ist eine Modelldifferenzabweichung aufgetragen. Diese wird vorzugsweise nach der Formel $$Modelldifferenzabweichung-\frac{\left(Wer{t}_{Model{l}_A}-Wer{t}_{ModellB}\right)}{maximum\left(Wer{t}_{ModellA},Wer{t}_{ModellB}\right)}$$

berechnet. Mit Wert_{Modell A} dem Wert des konventionellen Modells, Wert_{Modell B} dem Wert des „Choke“-Modells.
Auf der Ordinate ist die relative Abweichung der über das „Choke“-Modell berechneten Werte von den dazugehörigen Werten der Prüfstandsmessung aufgetragen. Dies entspricht vorzugsweise der Differenz zwischen dem modellierten Wert des „Choke-Modells“ und dem Prüfstandswert geteilt durch den Prüfstandswert.
Ausgehend von einem Abszissenwert gleich null in Richtung negativer Abszissenwerte zeigt sich eine gute Übereinstimmung zwischen den Prüfstandswerten und den Werten des „Choke“-Modells.
Ausgehend von einem Abszissenwert gleich null in Richtung positiver Abszissenwerte zeigt sich eine zunehmende Abweichung zwischen den Prüfstandswerten und den Werten des „Choke“-Modells.
Wie zu erkennen ist, zeigen das konventionelle und das „Choke“-Modell ein zueinander konträreres Verhalten für den relativen Modellfehler aufgetragen gegen Modelldifferenzabweichung.
Im Folgenden Ausführungsbeispiel wird daher ein Verfahren vorgestellt, welches in vorteilhafter Weise in Abhängigkeit eines Gewichtungsfaktors einen korrigierten Wert für die Zylinderfüllung aus den beiden Modellwerten ermittelt. On the abscissa of the graph a model difference deviation is plotted. This is preferably according to the formula $$MOdelldifferenzabweicHunG-\frac{\left(Wer{t}_{MOdel{l}_A}-Wer{t}_{MOdellB}\right)}{maximum\left(Wer{t}_{MOdellA}.Wer{t}_{MOdellB}\right)}$$

calculated. With value _{model A} the value of the conventional model, value _{model B} the value of the "choke" model.
The ordinate plots the relative deviation of the values calculated by the "choke" model from the corresponding values of the test bench measurement. This preferably corresponds to the difference between the modeled value of the "choke model" and the test bench value divided by the test bench value.
Starting from an abscissa value equal to zero in the direction of negative abscissa values, there is a good correspondence between the test bench values and the values of the "choke" model.
Starting from an abscissa value equal to zero in the direction of positive abscissa values, there is an increasing deviation between the test bench values and the values of the "choke" model.
As can be seen, the conventional and the "choke" model show a more contradictory behavior for the relative model error versus model difference deviation.
In the following exemplary embodiment, therefore, a method is presented which advantageously determines a corrected value for the cylinder filling from the two model values as a function of a weighting factor.

In der 4 ist der beispielhafte Ablauf des Verfahrens anhand eines Ablaufdiagramms in einer ersten Ausführungsform gezeigt.In the 4 the exemplary flow of the method is shown with reference to a flowchart in a first embodiment.

In einem ersten Schritt 500 wird unter dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 10 ein erster Wert für die Zylinderfüllung mittels des konventionellen Modells ermittelt. Hierzu werden die Betriebsgrößen der Nockenwellenposition, der Saugrohrdruck, die Ansauglufttemperatur, der Abgasgegendruck, die Abgastemperatur, die Drosselklappenposition, der Ladedruck sowie die Motordrehzahl verwendet.In a first step 500 becomes under the operating condition of the internal combustion engine 10 a first value for the cylinder filling determined by the conventional model. For this purpose, the operating variables of the camshaft position, the intake manifold pressure, the intake air temperature, the exhaust back pressure, the exhaust gas temperature, the throttle position, the boost pressure and the engine speed are used.

Zusätzlich wird ein zweiter Wert für die Zylinderfüllung mittels des „Choke-Modells“ ermittelt. Hierzu werden die Betriebsgrößen der Nockenwellenposition, der Saugrohrdruck, die Ansauglufttemperatur, der Abgasgegendruck, die Abgastemperatur die Motordrehzahl, der Ventilhub und der Luftmassenstrom verwendet.
Die beschriebenen Größen liegen jeweils im Steuergerät 100 vor und können für die Berechnung verwendet werden.In addition, a second value for the cylinder filling is determined by means of the "choke model". For this purpose, the operating variables of the camshaft position, the intake manifold pressure, the intake air temperature, the exhaust back pressure, the exhaust gas temperature, the engine speed, the valve lift and the air mass flow are used.
The sizes described are each in the control unit 100 before and can be used for the calculation.

In einem Schritt 510 wird aus dem ersten Wert für die Zylinderfüllung, ermittelt mittels des konventionellen Modells, und dem zweiten Wert für die Zylinderfüllung, ermittelt mittels des „Choke-Modells“, ein Wert für die Modelldifferenzabweichung ermittelt.
Die Modelldifferenzabweichung wird wie folgt bestimmt: $$Modelldifferenzabweichung-\frac{Wer{t}_{Model{l}_A}-Wer{t}_{ModellB}}{maximum\left(Wer{t}_{ModellA},Wer{t}_{ModellB}\right)}$$

bestimmt. Mittels der Modelldifferenzabweichung wird ein Gewichtungsfaktor c₁ aus einem Kennfeld ermittelt, welches bereits im Steuergerät 100 hinterlegt ist, ermittelt.
Dieses Kennfeld für den Gewichtungsfaktor c₁ wird in Abhängigkeit des relativen Modellfehlers und Modeldifferenzabweichung der beiden Modelle ermittelt, vorzugsweise mittels eines Fitprogramms. Vorzugsweise sind die Informationen des Kennfelds fahrzeugspezifisch oder für ein Serienfahrzeug im Steuergerät 100 hinterlegt. Der Gewichtungsfaktor c₁ wird vorzugsweise so ermittelt, dass er für die Formel $$F=c_1\ast Wer{t}_{ModellA}|\left(1c_1\right)\ast Wer{t}_{ModellB}$$

einen möglichst genauen Wert für die Zylinderfüllung F aus den beiden Modellen bestimmt.
Der Gewichtungsfaktor c₁ nimmt vorzugsweise Werte zwischen 0 und 0.5 für negative Werte der Modelldifferenzabweichung und Werte zwischen 0.5 und 1 für positive Werte der Modelldifferenzabweichung an, so dass das Kennfeld für den Gewichtungsfaktor eine s-förmige Funktion darstellt.In one step 510 is determined from the first value for the cylinder filling, determined by the conventional model, and the second value for the cylinder filling, determined by means of the "choke model", a value for the model difference deviation.
The model difference deviation is determined as follows: $$MOdelldifferenzabweicHunG-\frac{Wer{t}_{MOdel{l}_A}-Wer{t}_{MOdellB}}{maximum\left(Wer{t}_{MOdellA}.Wer{t}_{MOdellB}\right)}$$

certainly. By means of the model difference deviation, a weighting factor c _{1 is determined} from a characteristic map which is already in the control unit 100 deposited, determined.
This map for the weighting factor c ₁ is determined as a function of the relative model error and model deviation of the two models, preferably by means of a fit program. Preferably, the information of the map are vehicle-specific or for a production vehicle in the control unit 100 deposited. The weighting factor c ₁ is preferably determined to be for the formula $$F=c_1*Wer{t}_{MOdellA}|\left(1c_1\right)*Wer{t}_{MOdellB}$$

determined a precise value for the cylinder filling F from the two models.
The weighting factor c ₁ preferably assumes values between 0 and 0.5 for negative values of the model difference deviation and values between 0.5 and 1 for positive values of the model difference deviation, so that the characteristic map for the weighting factor represents an s-shaped function.

Der Gewichtungsfaktor c₁ nimmt in Abhängigkeit der Modelldifferenzabweichung Werte zwischen 0 und 1 an, so dass die Formel (1) mit dem Gewichtungsfaktor c₁ stets eine korrekte Luftfüllung aus den beiden Modellen berechnet. The weighting factor c ₁ assumes values between 0 and 1 as a function of the model difference deviation, so that the formula (1) with the weighting factor c ₁ always calculates a correct air charge from the two models.

In einem Schritt 530 wird mit dem im Schritt 520 ermittelten Gewichtungsfaktor c₁ ein korrigierter Luftfüllungswert F aus den Werten des konventionellen und de „Choke-Modell“ ermittelt. Diese Berechnung wird vorzugsweise durch das Steuergerät 100 ausgeführt.In one step 530 becomes with the in the step 520 determined weighting factor c ₁ a corrected air filling value F from the values of the conventional and "choke model" determined. This calculation is preferably done by the controller 100 executed.

In einem Schritt 540 wird mittels des korrigierten Luftfüllungswert (F) eine Steuerung der Brennkraftmaschine 10 durchgeführt. Die Steuerung der Brennkraftmaschine 10 wird vorzugsweise durch eine Vorgabe einer Soll-Luftfüllung für die Zylinder durchgeführt. Das Einstellen der Soll-Luftfüllung kann z. B. durch die Vorgabe des Hubs für den Zylinder durchgeführt werden. Die Soll-Luftfüllung wird dazu in einen Hub für die korrekte Füllung des Zylinders umgerechnet und durch die variable Hubventilvorrichtung eingestellt. Anschließend kann das Verfahren in einem Schritt 500 fortgeführt werdenIn one step 540 is by means of the corrected air filling value (F), a control of the internal combustion engine 10 carried out. The control of the internal combustion engine 10 is preferably carried out by presetting a desired air charge for the cylinder. The setting of the desired air charge can, for. B. be performed by the specification of the stroke for the cylinder. The desired air charge is converted into a stroke for the correct filling of the cylinder and set by the variable Hubventilvorrichtung. Subsequently, the process can be done in one step 500 be continued

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• DE 102013213310 A1 [0003]DE 102013213310 A1 [0003]

Claims (9)

Verfahren zur Bestimmung einer Zylinderfüllung einer Brennkraftmaschine (10) mit einer variablen Ventilhubeinrichtung, wobei ein erster Zylinderfüllungswert mittels eines ersten Zylinderfüllungsmodells und ein zweiter Zylinderfüllungswert mittels eines zweiten Zylinderfüllungsmodells ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein korrigierter Zylinderfüllungswert aus dem ersten und dem zweiten Zylinderfüllungswert mittels eines Gewichtungsfaktors (c₁) ermittelt wird und eine Steuerung der Zylinderfüllung der Brennkraftmaschine (10) in Abhängigkeit des korrigierten Zylinderfüllungswerts (F) durchgeführt wird.Method for determining a cylinder charge of an internal combustion engine (10) with a variable valve lift device, wherein a first cylinder charge value is determined by means of a first cylinder fill model and a second cylinder fill value by means of a second cylinder fill model, characterized in that a corrected cylinder fill value from the first and second cylinder fill values by means of a Weighting factor (c ₁ ) is determined and a control of the cylinder charge of the internal combustion engine (10) in dependence on the corrected cylinder filling value (F) is performed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtungsfaktor (c₁) in Abhängigkeit einer Modelldifferenzabweichung des ersten Zylinderfüllungsmodellwert von dem zweiten Zylinderfüllungsmodellwert und einer relativen Abweichungen des ersten Zylinderfüllungswerts von einem Prüfstandsmesswert und einer relativen Abweichung des zweiten Zylinderfüllungswerts von dem Prüfstandsmesswert bestimmt wird.Method according to Claim 1 characterized in that the weighting factor (c ₁ ) is determined in response to a model difference deviation of the first cylinder fill model value from the second cylinder fill model value and a relative deviation of the first cylinder fill value from a test bench reading and a relative deviation of the second cylinder fill value from the test bench reading. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zylinderfüllungsmodell basierend auf einem Zylindervolumen beim Einlassschließzeitpunkt ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first cylinder filling model is determined based on a cylinder volume at the inlet closing time. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zylinderfüllungsmodell basierend auf einem Luftmassenstrom über das Einlassventil ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second cylinder filling model is determined based on an air mass flow over the inlet valve. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Zylinderfüllung der Brennkraftmaschine (10) mittels einer Einstellung eines Soll-Ventilhubs für die variable Ventilhubeinrichtung erfolgt.Method according to Claim 1 , characterized in that the control of the cylinder filling of the internal combustion engine (10) by means of an adjustment of a target valve lift for the variable valve lift is carried out. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des korrigierten Zylinderfüllungswerts die Brennkraftmaschine gesteuert wird, vorzugsweise über die Einstellung eines variablen Ventilhubs oder über eine Öffnung der Drosselklappe.Method according to Claim 1 , characterized in that by means of the corrected cylinder filling value, the internal combustion engine is controlled, preferably via the setting of a variable valve lift or via an opening of the throttle valve. Computerprogramm, welches dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen.Computer program, which is adapted to a method according to one of Claims 1 to 6 perform. Elektronisches Speichermedium mit einem Computerprogramm nach Anspruch 8.Electronic storage medium with a computer program after Claim 8 , Vorrichtung, insbesondere Steuereinheit (100), welche dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.Device, in particular control unit (100), which is adapted to a method according to one of Claims 1 to 6 perform.

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