DE10348248A1 - Method for operating an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, Computerprogramm und Steuergerät (20) zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10) mit mindestens einem Zylinder mit mindestens einem Einlassventil (18) und einem dem Zylinder zugeordneten Saugrohr (12) mit einer Drosselklappe (14). Bekannte Verfahren dieser Art, insbesondere zum Steuern der Einspritzung von Kraftstoff in den Zylinder, sehen vor, dass zunächst der zeitliche Verlauf des Saugrohrdrucks zumindest ab einem Basiszeitpunkt, zu dem das Einlassventil (18) des Zylinders das letzte Mal geschlossen wurde, ermittelt wird. Aus diesem zeitlichen Verlauf des Saugrohrdrucks wird dann nachfolgend zumindest zu einigen Zeitpunkten nach dem Basiszeitpunkt der Saugrohrdruckgradient ermittelt. Weiterhin ist für die Steuerung der Einspritzung die Kenntnis über die Stellung der Drosselklappe (14) in dem Saugrohr (12) zu verschiedenen Zeitpunkten nach dem Basiszeitpunkt (TS) erforderlich. Um die Kosten für das traditionell zur Erfassung der Stellung der Drosselklappe (14) verwendete Drosselklappenpotentiometer und dessen Einbau einzusparen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Stellung der Drosselklappe (14) durch Auswerten des Saugrohrdruckgradienten zu ermitteln.The invention relates to a method, computer program and control unit (20) for operating an internal combustion engine (10) having at least one cylinder with at least one inlet valve (18) and a suction pipe (12) with a throttle flap (14) associated with the cylinder. Known methods of this type, in particular for controlling the injection of fuel into the cylinder, provide that initially the temporal course of the intake manifold pressure is determined at least from a base time point at which the intake valve (18) of the cylinder was closed last. From this time profile of the intake manifold pressure, the intake manifold pressure gradient is then subsequently determined at least at some points in time after the base time. Furthermore, the knowledge about the position of the throttle valve (14) in the intake manifold (12) at different times after the base time (TS) is required for controlling the injection. In order to save the costs for the throttle valve potentiometer and its installation, which has traditionally been used for detecting the position of the throttle valve (14), it is proposed according to the invention to determine the position of the throttle valve (14) by evaluating the intake manifold pressure gradient.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Computerprogramm zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder mit mindestens einem Einlassventil und einem dem Zylinder zugeordneten Saugrohr mit einer Drosselklappe. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine zum Umsetzen dieses Verfahrens sowie eine Brennkraftmaschine mit einem derartigen Steuergerät.The The invention relates to a method and a computer program for operating an internal combustion engine having at least one cylinder with at least an intake valve and a cylinder associated with the intake manifold with a throttle. About that In addition, the invention relates to a control device for an internal combustion engine for Implementing this method and an internal combustion engine with a such controller.
Im Stand der Technik sind Verfahren zum Betreiben von Brennkraftmaschinen der beschriebenen Art und insbesondere zum Steuern von Einspritzvorgängen bei diesen Brennkraftmaschinen grundsätzlich bekannt. Im Rahmen der Einspritzsteuerung wird bei den bekannten Verfahren der zeitliche Verlauf des Saugrohrdrucks ermittelt. Es wird der Saugrohrdruckgradient aus dem Verlauf des Saugrohrdrucks ermittelt. Schließlich wird auch die Stellung der Drosselklappe in dem Saugrohr vorzugsweise zum Zeitpunkt der Gradientenbildung üblicherweise mit Hilfe eines Drosselklappenpotentiometers erfasst.in the State of the art are methods for operating internal combustion engines of the type described, and in particular for controlling injection events basically known to these internal combustion engines. As part of the Injection control is in the known method of temporal Determined course of the intake manifold pressure. It becomes the intake manifold pressure gradient determined from the course of the intake manifold pressure. Finally will also the position of the throttle valve in the intake manifold preferably at the time of gradient formation, usually with the help of a Throttle potentiometer detected.
Dieses Drosselklappenpotentiometer als solches und dessen Einbau sind nachteiligerweise mit Kosten verbunden.This Throttle potentiometer as such and its installation are disadvantageous associated costs.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es deshalb die Aufgabe der Erfindung, ein bekanntes Verfahren, Computerprogramm und Steuergerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie einen Datenträger mit dem Computerprogramm und eine Brennkraftmaschine mit dem Steuergerät derart weiterzubilden, dass das Drosselklappenpotentiometer für die Einspritzsteuerung der Brennkraftmaschine eingespart werden kann.outgoing from this prior art, it is therefore the object of the invention, a known method, computer program and control device for operating an internal combustion engine and a data carrier with the computer program and further develop an internal combustion engine with the control unit such that the throttle potentiometer for injection control the Internal combustion engine can be saved.
Diese Aufgabe wird durch das in Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst. Demnach erfolgt die Lösung in der Weise, dass die Stellung der Drosselklappe durch Auswerten des Saugrohrdruckgradienten ermittelt wird.These The object is achieved by the method claimed in claim 1 solved. Accordingly, the solution is done in such a way that the position of the throttle by evaluating of the intake manifold pressure gradient is determined.
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Diese beanspruchte Lösung bietet den Vorteil, dass die Kosten für das Drosselklappenpotentiometer und dessen Einbau eingespart werden können.These claimed solution offers the advantage that the cost of the throttle potentiometer and its installation can be saved.
Vorteilhafterweise kann eine aktuelle Drosselklappenstellung sowohl aus einem positiven wie auch aus einem negativen Gradienten des Saugrohrdrucks ermittelt werden.advantageously, can be a current throttle position both from a positive as determined from a negative gradient of the intake manifold pressure become.
Die so ermittelten Werte für eine Drosselklappenstellung werden vorteilhafterweise dazu verwendet, den Wert des Saugrohrdrucks für einen zukünftigen Zeitpunkt, vorzugsweise den Zeitpunkt, zu dem das Einlassventil des Zylinders das nächste Mal schließt, zu prädizieren. Auch eine solche Prädiktion ist deshalb erfindungsgemäß ohne Drosselklappenpotentiometer möglich.The thus determined values for a throttle position are advantageously used to Value of intake manifold pressure for a future one Timing, preferably the time at which the inlet valve the cylinder the next Time closes, to predict. Also such a prediction is therefore according to the invention without throttle potentiometer possible.
Es ist weiterhin von Vorteil, dass aus dem gemessenen Verlauf für den Saugrohrdruck auf den Umgebungsdruck geschlossen werden kann, wenn der Gradient des Saugrohrdrucks bei geschlossenem Einlassventil mindestens für eine vorbestimmte Zeitdauer zumindest näherungsweise gleich null ist. Auch ein im Stand der Technik erforderlicher Umgebungsdrucksensor ist deshalb entbehrlich.It is also advantageous that from the measured course for the intake manifold pressure can be closed to the ambient pressure when the gradient the intake manifold pressure with the inlet valve closed at least for a predetermined Duration at least approximately is equal to zero. Also an environmental pressure sensor required in the prior art is therefore expendable.
Schließlich ist es von Vorteil, dass eine Füllmenge von Restgas, die von einer vorangegangenen Verbrennung noch im Brennraum des Zylinders verblieben ist, aus dem Saugrohrdruck und aus dessen Gradienten sowie aus daraus abgeleiteten Größen viel präziser berechnet werden kann, als dies im Stand der Technik möglich war.Finally is it is beneficial that a filling quantity of residual gas remaining from a previous combustion in the combustion chamber remained of the cylinder, from the intake manifold pressure and from the Gradients and derived quantities can be calculated much more precisely, as this is possible in the prior art was.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the method are the subject of Dependent claims.
Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Computerprogramm und ein Steuergerät zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens, einen Datenträger mit dem Computerprogramm und eine Brennkraftmaschine mit dem Steuergerät gelöst. Die Vorteile dieser Lösungen entsprechen den oben mit Bezug auf das beanspruchte Verfahren genannten Vorteilen.The above object of the invention is further achieved by a computer program and a control device for carrying out the claimed method, a data carrier with the computer program and an internal combustion engine with the control unit. The advantages of these solutions are the same as above Reference to the claimed method advantages.
Zeichnungendrawings
Der Beschreibung sind insgesamt vier Figuren beigefügt, wobeiOf the Description are attached to a total of four figures, wherein
Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die
Das
erfindungsgemäße Verfahren
und die Funktionsweise der in
Aus
Um
das erfindungsgemäße Verfahren
möglichst übersichtlich
und anschaulich darzustellen, wird es im Folgenden beginnend ab
einem Zeitpunkt TS, zu dem das Einlassventil
In
diesem Zeitpunkt TS wird gemäß Verfahrensschritt
S1 zunächst
der Wert des Saugrohrdruckes als absolute Größe erfasst. Aus diesem erfassten
Saugrohrdruck zum Zeitpunkt TS wird dann in Schritt S2 unter Berücksichtigung
der dann bestehenden Drehzahl der Brennkraftmaschine ein erster
Wert für
die Stellung der Drosselklappe
Nachdem
das Einlassventil
Aus
der in Verfahrensschritt S4 ermittelten Mehrzahl von Werten für den Gradienten
des Saugrohrdrucks wird, ebenfalls noch in S4, zum Beispiel mit
Hilfe einer arithmetischen Mittelung ein geeigneter beziehungsweise
besonders charakteristischer Wert für eine weitere Verwendung ermittelt
beziehungsweise ausgewählt.
Dieser ausgewählte
Wert für
den Saugrohrdruckgradienten wird erfindungsgemäß in Verfahrensschritt S6 zur
Berechnung eines zweiten Wertes für die Stellung der Drosselklappe
Im
Folgenden wird die in Verfahrensschritt S6 durchgeführte Berechnung
der Drosselklappenstellung wdk durch Auswerten des Saugrohrdruckgradienten
detailliert beschrieben. Die Auswertung erfolgt genauer gesagt gemäß folgender
Formel (1) wobei
wdk
die Stellung der Drosselklappe repräsentiert;
WDKMSN die Inverse
einer Massenstrom-Drosselklappen MSNDK-Kennlinie repräsentiert;
msdk
den Massenstrom über
die Drosselklappe repräsentiert
und sich wie folgt berechnet: wobei
Δps/Δt den Saugrohrdruckgradienten; mit
Vsaug als dem Saugrohrvolumen;
und
ρLuft_norm
als der normierten Luftdichte bei 1013 mbar und 0°C; und
ftsaug
als einem Faktor, der die Temperatur im Saugrohr repräsentiert,
und der sich wie folgt gemäß Formel (4)
berechnet: wobei
tsaug die Temperatur
im Saugrohr; repräsentiert;
und
KLAF(ps/pu) den Kennlinienausfluss zwischen dem Druck ps
im Saugrohr und dem Druck pu im Ansaugkanal stromaufwärts der
Drosselklappe repräsentiert;
ftvdk
einen Faktor repräsentiert,
welcher die Temperatur vor der Drosselklappe tvdk berücksichtigt
und sich wie folgt gemäß Formel
(5) berechnet: und wobei
fpvdk
einen Faktor repräsentiert,
welcher den Druck pvdk vor der Drosselklappe berücksichtigt und sich gemäß folgender
Formel (6) berechnet: In the following, the calculation of the throttle valve position wdk performed in method step S6 is described in detail by evaluating the intake manifold pressure gradient. The evaluation is more precisely according to the following formula (1) in which
wdk represents the position of the throttle;
WDKMSN represents the inverse of a mass flow throttle MSNDK characteristic;
msdk represents the mass flow through the throttle and is calculated as follows: in which
Δps / Δt the intake manifold pressure gradient; With
Vsaug as the intake manifold volume; and
ρAir_norm as the normalized air density at 1013 mbar and 0 ° C; and
as a factor representing the temperature in the intake manifold, which is calculated according to formula (4) as follows: in which
absorbs the temperature in the intake manifold; represents; and
KLAF (ps / pu) represents the characteristic leakage between the pressure ps in the intake manifold and the pressure pu in the intake passage upstream of the throttle;
ftvdk represents a factor which takes into account the temperature before the throttle tvdk and is calculated according to formula (5) as follows: and where
fpvdk represents a factor taking into account the pressure pvdk in front of the throttle and calculated according to the following formula (6):
Der
gemäß Formel
1 in Verfahrensschritt S6 berechnete zweite Wert für die Drosselklappenstellung wird
zwischengespeichert, damit er auch zur Auswertung bei späteren Arbeitsspielen
der Brennkraftmaschine
Wenn
dann zu einem späteren
Zeitpunkt TÖ in
Verfahrensschritt S8 festgestellt wird, dass das Einlassventil gerade
geöffnet
hat, wird dies optional zum Anlass genommen, erneut den Verlauf
des Drucks im Saugrohr über
die Drucksensoreinrichtung
Auch dieser aus dem negativen Gradienten des Saugrohrdrucks berechnete dritte Wert für die Drosselklappenstellung wird nachfolgend in einem Verfahrensschritt S11 gespeichert, um für Einspritzberechnungen bei nachfolgenden Arbeitsspielen der Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stehen.Also this calculated from the negative gradient of the intake manifold pressure third value for the throttle position is subsequently in a process step S11 saved to Injection calculations at subsequent working cycles of the internal combustion engine to disposal to stand.
Mit Hilfe der bisher berechneten und zwischengespeicherten Größen wird nachfolgendend in einem Verfahrensschritt S12 ein Wert für den Saugrohrdruck für den nächsten Zeitpunkt "Einlass schließt" TS' prädiziert. Dazu wird der gemäß Verfahrensschritt S1, wie oben beschrieben, ermittelte absolute Wert des Druckes im Saugrohr zum Zeitpunkt TS als Basiswert für den Druck zum zukünftigen Prädiktionszeitpunkt TS' im Saugrohr herangezogen. Dieser Basiswert ist jedoch noch relativ ungenau und wird nachfolgend unter Zuhilfenahme der verfügbaren zweiten und/oder dritten älteren und aktuellen Werte für die Drosselklappenstellung korrigiert beziehungsweise an den aktuell erfassten und ausgewerteten Verlauf des Saugrohrdruckes angepasst. Diese Prädiktion des Saugrohrdruckes erfolgt weiterhin unter Berücksichtigung des in Verfahrensschritt S4 berechneten und ausgewählten positiven Saugrohrdruckgradienten. Als Ergebnis von Verfahrensschritt S12 ergibt sich jedenfalls ein prädizierter Wert für den Saugrohrdruck für den zukünftigen Zeitpunkt TS', welcher so präzise und zuverlässig ist, dass er als Eingangsgröße für die nachfolgend in Verfahrensschritt S13 erfolgende Prädiktion der Frischluftfüllung für den Zeitpunkt TS' verwendet werden kann und wird.With Help the previously calculated and cached sizes subsequently, in a method step S12, a value for the intake manifold pressure for the next Time "inlet excludes 'TS' predicated. For this purpose, the according to process step S1, as described above, determined absolute value of the pressure in Suction pipe at time TS as the base value for the pressure to the future prediction time TS 'in the intake manifold used. However, this underlying is still relatively inaccurate and will be described below with the help of the available second and / or third older and current values for the throttle position corrected or to the current recorded and evaluated course of intake manifold pressure adjusted. These prediction the intake manifold pressure continues to take into account in the process step S4 calculated and selected positive intake manifold pressure gradient. As a result of process step S12 results in any case a predicted value for the intake manifold pressure for the future Time TS ', which so precise and reliable is that he as an input to the following in step S13, prediction of the fresh air charge for the time TS 'are used can and will.
In
Verfahrensschritt S13 erfolgt die Prädiktion der Frischluftfüllung nicht
nur durch Auswerten des in Verfahrensschritt S12 prädizierten
Saugrohrdruckes, sondern auch durch Berücksichtigung eines Faktors
für die
Umrechnung von Druck in Füllung
sowie unter Berücksichtigung
einer internen Restgasfüllung.
Dabei meint internes "Restgas" zum einen einen
residualen Restgasanteil im oberen Totvolumen des jeweiligen Zylinders
zuzüglich
eines Rückstroms
von Restgas aus dem Abgaszweig in die Brennkammer des Zylinders;
beides von der zuletzt erfolgten Verbrennung herrührend. Diese
gesamte Restgasfüllung
wird durch Verwendung des Saugrohrdrucks zum Zeitpunkt TÖ (Einlass öffnet) und
des Umgebungsdrucks pu berechnet. Analog zum internen Restgas muss
auch externes Restgas (z. B. über
ein AGR-Ventil zuströmend)
berücksichtigt
werden. Die Erfassung des Saugrohrdrucks zum Zeitpunkt TÖ erfolgt
in
In
Verfahrensschritt S16 wird schließlich die optimale einzuspritzende
Kraftstoffmenge unter Berücksichtigung
der in Verfahrensschritt S13 prädizierten
Frischluftfüllung
berechnet. Nach Maßgabe
durch die berechnete Einspritzmenge und des jeweils verwendeten
Einspritzventiltyps wird die zum Einspritzen erforderliche Einspritzzeit
berechnet. Typischerweise ist für
die Einspritzung bereits eine feste Einspritzdauer bei einem fest
vorgegebenen Endzeitpunkt TEE vorgegeben. Dies ist in
Sollte
die nun aktuell nach Verfahrensschritt S16 neu berechnete erforderliche
Einspritzmenge von der ursprünglich
vorgesehenen Einspritzmenge abweichen, so muss die letztere korrigiert
werden. Dafür
stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung, deren sinnvolle Anwendung
davon abhängt,
wann die Information gemäß Verfahrensschritt
S16 über
die korrigierte einzuspritzende Kraftstoffmenge zur Verfügung steht.
Steht diese Information bereits zur Verfügung, bevor mit der ursprünglich geplanten
Einspritzung begonnen wurde, so kann diese Korrektur durch ein Verlängern beziehungsweise
ein Verkürzen
der ursprünglich
geplanten Einspritzzeit erfolgen. Zu einem so frühen Zeitpunkt steht die Information
jedoch nur dann zur Verfügung,
wenn die Prädiktion
des Saugrohrdrucks ohne Berücksichtigung
des aus dem negativen Saugrohrdruckgradienten berechneten dritten
Wertes für
die Drosselklappenstellung erfolgt. Insbesondere dann kann eine
Korrektur der Einspritzmenge, wie in
Die
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise in Form eines Computerprogramms realisiert. Das Computerprogramm kann dann gegebenenfalls zusammen mit weiteren Computerprogrammen für die Steuerung einer Brennkraftmaschine auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert sein. Bei dem Datenträger kann es sich um eine Diskette, eine Compact Disk, einen Flash-Memory oder dergleichen handeln. Das auf dem Datenträger abgespeicherte Computerprogramm kann dann als Produkt an einen Kunden verkauft werden. Das Computerprogramm kann jedoch auch ohne die Zuhilfenahme eines Datenträgers über ein elektronisches Kommunikationsnetzwerk, insbesondere das Internet, an einen Kunden übertragen und verkauft werden.The inventive method is preferably realized in the form of a computer program. The Computer program can then optionally together with others Computer programs for the control of an internal combustion engine on a computer-readable disk be stored. The disk may be a floppy disk, a compact disk, a flash memory or the like. That on the disk stored computer program can then be sold as a product to a customer become. The computer program can, however, without the help a volume over a electronic communications network, in particular the Internet, transferred to a customer and sold.
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