WO2020011664A1 - Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine mit einer hochdruck-abgasrückführung - Google Patents

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Thomas Bleile
Rene Huck
Wilhelm Blumendeller
Martin Hoerner
Alfried Schwarz
Christian Vigild
Daniel Röttger
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Ford Global Technologies, Llc
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Definitions

  • Fig. 2 shows an exemplary sequence of the model for operating a
  • Cross-sectional area of the HD EGR valve 45 ar EGRHpV
  • a standard deviation of the corrected high-pressure exhaust gas recirculation mass flow mE G RHPBa l is then determined in a step 540 using the following formula:
  • the mass concentration of the inert gas rate can also be used instead of the oxygen mass concentration.

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (2) mit einer Hochdruck-Abgasrückführung (HD-AGR), wobei ein Massenstrom (ṁ EGRHPOpt ) einer Hochdruck-Abgasrückführung ermittelt wird, wobei der ermittelte Massenstrom (ṁ EGRHPOpt ) der Hochdruck-Abgasrückführung in Abhängigkeit eines ersten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstroms (ṁEGRHPThr), basierend auf einer Drosselgleichung, und eines zweiten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstroms (ṁEGRHPBal), basierend auf einem Luftmassenstrom (ṁ 21 ) und einem Verhältnis von Massenkonzentrationen, ermittelt und zum Betreiben der Brennkraftmaschine (2) verwendet wird.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer Hochdruck-
Abqasrückführunq
Stand der Technik
Die Erfindung geht von einem Verfahren zum Betreiben einer
Brennkraftmaschine mit einer Hochdruck-Abgasrückführung aus.
Moderne elektronische Motorsteuerungen für Kolbenmotoren weisen für eine optimale Steuerung und Regelung der Ansaugluft und Inertgase eine Hochdruck- Abgasrückführung auf.
Stand der Technik ist, dass die Abgasrückführrate mittels eines Abgasrückführ- Ventils basierend auf der Regelabweichung zwischen einer Sollkonzentration und einer entsprechenden gemessenen Konzentration nach einer
Abgasrückführ-Mischstelle gesteuert wird. Hierbei stellt die
Sauerstoffkonzentration eine mögliche Sollgröße dar. Alternativ hierzu kann die Abgasrückführrate mittels einer modellbasierten Frischluftmassen- und
Abgasrückführ-Ratenregelung, wobei dabei ein Abgasrückführmassenstrom basierend auf einer Drosselgleichung berechnet wird, geregelt werden.
Die DE 102010037650 A1 betrifft ein 02-Regelungssystem (1 ) für einen
Verbrennungsmotor (2). Der Verbrennungsmotor (2) weist eine Ansaugpassage (3) und eine Abgaspassage (4) auf und hat eine Rückführungsvorrichtung für gefiltertes Abgas (5) zum Rückführen von gefiltertem Abgas (6) aus der
Abgaspassage (4) zur Ansaugpassage (3). Die Ansaugpassage (3) weist ein erstes Segment (3_1 ) stromaufwärts zu einem Zufluss von gefiltertem Abgas (7) sowie ein zweites Segment (3_2) stromabwärts zu einem Zufluss von gefiltertem Abgas (7) und stromaufwärts zu einem Motoreinlass (9) auf. In dem zweiten Segment (3_2) kann ein Gemisch von Frischluft (8) und rückgeführtem gefiltertem Abgas (23) fließen. Das 02-Regelungssytem (1 ) kann die 02- Konzentration in dem zweiten Segment (3_2) der Ansaugpassage (3) durch Regulieren einer Druckflussrate von rückgeführtem gefiltertem Abgas (23) durch die Rückführungsvorrichtung für gefiltertes Abgas (5) regeln. Im zweiten
Segment (3_2) der Ansaugpassage (3) ist ein Sauerstoffsensor (13) angeordnet. Die Regelung der 02-Konzentration basiert auf einer erfassten 02-Konzentration im Gemisch von Frischgas (8) und rückgeführtem gefiltertem Abgas (23) im zweiten Segment (3_2) der Ansaugpassage (3). Die Regelung kann
modellbasiert erfolgen.
Die DE 10201 1002553 A1 offenbart eine aufgeladene Brennkraftmaschine (1 ) mit
- mindestens einem Zylinder (2),
- mindestens einer zu einem Ansaugsystem (3) zugehörigen Ansaugleitung (4) zur Versorgung des mindestens einen Zylinders (2) mit Ladeluft,
- mindestens einer Abgasleitung (7) zur Abführung der Abgase, und
- mindestens einem Abgasturbolader (8), der eine in der mindestens einen Abgasleitung (7) angeordnete Turbine (8b) und einen in der mindestens einen Ansaugleitung (4) angeordneten Verdichter (8a) umfaßt, wobei eine
Abgasrückführung (9) vorgesehen ist, welche eine Rückführleitung (9a) umfaßt, die stromabwärts der Turbine (8b) aus der Abgasleitung (7) abzweigt und stromaufwärts des Verdichters (8a) in die Ansaugleitung (4) mündet.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine (1 ).
Es soll eine aufgeladene Brennkraftmaschine (1 ) der oben genannten Art bereitgestellt werden, bei der die Qualität der Regelung zur Einstellung der Rückführrate verbessert ist.
Erreicht wird dies durch eine Brennkraftmaschine (1 ) der genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, dass
- stromabwärts der Einmündung der Rückführleitung (9a) in die Ansaugleitung (4) ein Sensor (15) zur Erfassung der Konzentration Ci ntake der i-ten
Komponente der Ladeluft im Ansaugsystem (3) vorgesehen ist Offenbarung der Erfindung
In einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben einer
Brennkraftmaschine mit einer Hochdruck-Abgasrückführung vorgestellt, wobei ein Massenstrom einer Hochdruck-Abgasrückführung ermittelt wird, wobei der ermittelte Massenstrom der Hochdruck-Abgasrückführung in Abhängigkeit eines ersten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstroms, basierend auf einer Drosselgleichung, und eines zweiten Hochdruck-Abgasrückführungs- Massenstroms, basierend auf einem Luftmassenstrom und einem Verhältnis von Massenkonzentrationen, ermittelt und zum Betreiben der Brennkraftmaschine verwendet wird.
Das Verfahren hat den besonderen Vorteil, dass in Abhängigkeit des ersten Hochdruck-Abgasrückführ-Massenstroms und des zweiten Hochdruck- Abgasrückführ-Massenstroms ein optimierter Hochdruck-Abgasrückführ- Massenstrom ermittelt wird. Hierdurch lässt sich eine optimierte Ansteuerung und Reglung der Brennkraftmaschine durchführen, so dass eine Optimierung von Emissionen erreicht wird.
Aufgrund der Aufteilung des zu ermittelnden Massenstroms durch den ersten und den zweiten Hochdruck-Abgasrückführ-Massenstrom lassen sich stationäre und dynamische Betriebspunkte besonders präzise ermitteln.
Die dabei verwendeten Hochdruck-Abgasrückführ-Modelle sind dabei voneinander unabhängig, so dass ein besonders präziser Hochdruck- Abgasrückführ-Massenstrom durch eine Gewichtung ermittelt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist die Störgrößenkompensation (z.B. des Abgaslambdas) in der Steuerung der Brennkraftmaschine.
Vorteilhaft ist es, wenn das Verhältnis der Massenkonzentrationen in
Abhängigkeit einer Massenkonzentration über die Hochdruck-Abgasrückführung, einer Massenkonzentration einer zufließenden Luftmasse und einer
Massenkonzentration des Gasgemisches nach der HD-AGR-Mischstelle gebildet wird. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Massenkonzentrationen Sauerstoffmassenkonzentrationen oder Massenkonzentrationen eines Inertgases sind.
In einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das Verhältnis der Anteile des ersten und des zweiten Massenstroms in Abhängigkeit eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine bestimmt wird.
Somit kann in Abhängigkeit des Betriebszustands eine präzisere Ermittlung des Massenstroms erreicht werden.
Vorteilhaft ist es, wenn bei geschlossenem HD-AGR-Ventil und/oder in einem dynamischen Betriebszustand der Brennkraftmaschine der Massenstrom basierend auf dem ersten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom ermittelt wird.
Dies ist von Vorteil, da in diesem Zustand eine besonders präzise Ermittlung des Massenstroms basierend auf der Drosselgleichung erreicht werden kann. In dynamischen Betriebszuständen und bei geschlossenem HD-AGR-Ventil ist es besonders vorteilhaft, wenn der ermittelte Massenstrom basierend auf dem ersten HD-AGR-Massenstrom ermittelt wird, da der Massenkonzentrationssensor in diesen Betriebszuständen zu ungenaue Werte liefert. Die Berechnung wird robuster.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der dynamische Betriebszustand ein Schubbetrieb oder ein Beschleunigungsvorgang der Brennkraftmaschine ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird in einem stationären Betriebszustand der Massenstrom basierend auf dem zweiten HD-AGR-Massenstrom ermittelt. In diesem Betriebszustand lässt sich der HD-AGR-Massenstroms besonders präzise durch den zweiten HD-AGR-Massenstrom, basierend auf einem
Luftmassenstrom und einem Verhältnis von Massenkonzentrationen, ermitteln, da die Toleranzen der Konzentrationssensoren in diesem Betriebszustand besonders klein sind und die Berechnung präzise ist.
Es ist von Vorteil, wenn in stationären Betriebszuständen mit kleinen Dynamiken der Brennkraftmaschine der ermittelte AGR-Massenstrom basierend auf dem Konzentrationssensor und dem Frischluftmassenstrom ermittelt wird, da in diesen stationären Betriebspunkten eine hohe Genauigkeit gewährleistet ist. Der Massenkonzentrationssensor hat in diesen Betriebszuständen eine hohe Genauigkeit. Das HD-AGR-Massenstrommodell soll stationär und bei kleinen Dynamiken der Brennkraftmaschine dem Messwert des Konzentrationssensors vertrauen, da der Massenkonzentrationssensor aufgrund der Einbauposition stromabwärts im Abgassystem Betriebszustandsänderungen der
Brennkraftmaschine erst spät ermitteln kann. Somit können Überschwinger bei der Ermittlung des HD-AGR-Massenstroms vermieden werden.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass der stationäre Betriebszustand ein Leerlauf der Brennkraftmaschine ist.
In weiteren Aspekten betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, insbesondere ein Steuergerät 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.
Zeichnung
Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit Hochdruck- Abgasrückführung,
Fig. 2 einen beispielhaften Ablauf des Modells zum Betreiben einer
Brennkraftmaschine mit einer Hochdruck-Abgasrückführung (HD-AGR). Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des Motorsystems 1 mit einer Brennkraftmaschine 2, dem Luft über ein Luftführungssystem 61 zugeführt wird und Abgas über eine Hoch-Abgasabführung zurückgeführt werden kann.
In dem Luftzuführungssystem 61 ist in Strömungsrichtung der Luft 51 gesehen Folgendes angeordnet: Ein erster Luftmassensensor 10, ein Verdichter 30 eines Abgasturboladers 6, ein Ladeluftkühler 40, ein zweiter Luftmassensensor 50, eine Hochdruckdrosselklappe 60 und eine Brennkraftmaschine 2.
In der Abgasabführung 71 ist ausgehend von der Brennkraftmaschine 2 in Strömungsrichtung des Abgases 52 Folgendes angeordnet: ein Drucksensor, eine Abgasturbine 70, ein Abgasnachbehandlungssystem 80. Das
Abgasnachbehandlungssystem 80 kann dabei z. B. verschiedene
Abgasreinigungssyteme umfassen, wie z. B. einen Dieselpartikelfilter, einen Stickoxidkatalysator und ein selektives katalytisches System mit einem SCR- Katalysator. Mittels des Drucksensors kann ein Druck p3 nach dem Motoreinlass gemessen werden.
Stromaufwärts der Abgasturbine 70, d.h. auf einer Hochdruckseite der
Abgasanlage 71 , zweigt von der Abgasanlage 71 eine Hochdruck- Abgasrückführungs-Leitung 46 (HD-AGR-Leitung) ab, die stromaufwärts der Brennkraftmaschine 2 und die stromabwärts der Drosselklappe 60 in die
Frischluftanlage 61 mündet, diese Mündung wird auch als eine Hochdruck- Mischstelle HDMisch bezeichnet. Stromabwärts der Brennkraftmaschine 2 befinden sich entlang der HD-AGR-Leitung 46 ein HD-AGR-Kühler 43 mit HD-AGR- Bypass 44, ein Temperatursensor 93 und ein HD-AGR-Ventil 45. Mittels z. B. eines Temperatursensors 93 kann eine Temperatur TEGRVIVHPUS zwischen dem HD-AGR-Kühler 43 und dem HD-AGR-Ventil 45 bestimmt werden. Weiterhin kann mittels eines Luftmassensensors ein Hochdruck-Abgasrückführungs- Massenstrom mEGRHP zwischen dem HD-AGR-Ventil 45 und der Hochdruck- Abgasrückführungs-Mischstelle H DMiSCh (HD-AGR-Mischstelle) ermittelt werden. Die beschriebenen Größen können z. B. als Sensorwerte oder als Modellwerte vorliegen. Die Rückführung von Abgas dient der Verringerung der Emissionen der Brennkraftmaschine 2.
Der erste Luftmassensensor 10 bestimmt einen Frischluftmassenstrom m10, zwischen dem Lufteinlass und dem Verdichter 30. Zusätzlich kann z.B. mittels eines Massenkonzentrationssensors oder eines Modells eine
Frischluftmassenkonzentration rx 12 zwischen dem Lufteinlass und dem
Verdichter 30 bestimmt werden.
Weiterhin wird ein Luftmassenstrom m12 und ein Druck p12 zwischen dem
Luftmassensensor 10 und dem Verdichter 30 bestimmt. Hierfür können ein Luftmassensensor und ein Drucksensor vorgesehen sein, oder alternativ werden die Größen über entsprechende Modelle mittels des Steuergeräts 100 ermittelt.
Der zweite Luftmassensensor 50 bestimmt einen Luftmassenstrom m21, einen Druck p21 und eine Temperatur T21 zwischen dem Verdichter 30 und der
Hochdruck-Drosselklappe 60, insbesondere am Ort vor der Hochdruck- Drosselklappe 60. Der dritte Luftmassensensor 17 kann einen Luftmassenstrom 22, einen Druck p22 und eine Mischtempteratur T22 zwischen der Hochdruck- Drosselklappe 60 und dem Motoreinlassventil 22, insbesondere am Ort des Motoreinlassventils 22, bestimmen.
Weiterhin wird zwischen der HD-Mischstelle HDMiSCh und dem Motoreinlassventil 22 eine Massenkonzentration des Mischgases rx EGRMIXHP bestehend aus dem stromaufwärts des Verdichters 30 erzeugten Frischluft-Anteils und den rückgeleiteten Hochdruck-Abgasanteilen mittels eines
Massenkonzentrationssensors oder eines Modells ermittelt. Vorzugsweise ist der Massenkonzentrationssensor stromabwärts der HD-Mischstelle HDMiSCh angeordnet, so dass bereits eine gute Vermischung der beiden vermischten Gasanteile stattgefunden hat.
Alternativ oder zusätzlich kann auch die Massenkonzentration der Inertgasrate für das Verfahren verwendet werden. Unter einer Inertgasrate ist vorzugsweise der Anteil des Gasgemisches zu verstehen, bei dem der Sauerstoff komplett verbrannt ist.
Die beschriebenen Größen können z. B. aus Sensorwerten oder aus
Sensorwerten abgeleiteten Größen bestimmt werden oder als Modellwerte vorliegen. Weiterhin kann für die beschriebenen Größen auch jeweils ein einzelner Sensor verbaut sein. Ein Steuergerät 100 ist dabei vorgesehen, die genannten Messgrößen zu empfangen, abzuspeichern und diese weiter zu verarbeiten.
In der Fig. 2 ist der beispielhafte Ablauf des Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine 2 mit Hochdruck- Abgasrückführung, gezeigt.
In einem ersten Schritt 500 wird ein Hochdruck-Abgasrückführung- Massenstrom basierend auf einer Drosselgleichung (1 ) z. B. durch ein
Steuergerät 100 ermittelt.
Dies kann vorzugsweise mit folgender Formel durchgeführt werden:
Figure imgf000010_0004
, wobei TEGRVIVHPUS die Temperatur vor dem HD-AGR-Ventil 45, p3 der Druck stromaufwärts der Hochdruck-Abgasrückführungs-Leitung 46, arEGRHpV|V die effektive Fläche des HD-AGR-Ventils 45, c2 einem Skalierungsfaktor, und
Figure imgf000010_0001
eine Durchflussfunktion in Abhängigkeit des Drucks p22 stromabwärts des HD- AGR-Ventils 45 und des Drucks p3 stromaufwärts der Hochdruck- Abgasrückführungs-Leitung 46.
In einem Schritt 510 wird eine Standardabweichung für den Hochdruck- Abgasrückführungs-Massenstrom basierend auf der Drosselgleichung mittels den Standardabweichungen der Eingangsgrößen der Formel (1 ) bestimmt. Vorzugsweise wird hierzu die Drosselgleichung (1 ) für jede der Eingangsgrößen ^EGRVIVHPUS P3. P22 ur|d arEGRHpV|V linearisiert und quadratisch addiert.
Figure imgf000010_0002
,mit aPs der Standardabweichung des Drucks p3, sR22 der Standardabweichung des Drucks p22, CTarEGRvivHP
Figure imgf000010_0003
Standardabweichung der effektiven
Querschnittsfläche des HD-AGR-Ventils 45 arEGRHpV|V, CTTEGRVIVHPUS Standardabweichung der Temperatur vor dem HD-AGR-Ventil 45 und der Funktion f4.
Anschließend wird in einem Schritt 520 der unkorrigierte Hochdruck- Abgasrückführungs-Massenstrom nrEGRHPBa|Raw basierend auf einer
Massenstrombilanz vorzugsweise nach folgender Formel berechnet: mEGRHPBalRaw
(3)
Figure imgf000011_0001
, mit rEGRHPOpt,fe-i dem aus dem vorherigen Berechnungschritt errechneten optimalen Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom und der
Sauerstoffdifferenz Diff02 multipliziert mit einem Verstärkungsfaktor ^. Falls für ^EGRHPOP -I noch kein vorheriger Wert im Steuergerät 100 verfügbar sein sollte, wird mit einem Startwert gleich 0 oder mit einem vorgebbaren Wert initialisiert. Dies wird vorzugsweise im ersten Berechnungsdurchlauf
durchgeführt.
Die Sauerstoffmassenkonzentration Diff02 wird aus der Differenz zwischen der gemessenen Sauerstoffmassenkonzentration nach der Hochdruck- Abgasrückführ-Mischstelle r^2fr, welche vorzugsweise durch einen Sensor ermittelt wird, und einer modellierten Sauerstoffmassenkonzentration nach der Hochdruck-Abgasrückführ-Mischstelle r^2 0 2 ermittelt. Die modellierte
Sauerstoffkonzentration
Figure imgf000011_0002
wird mittels eines Sauerstoffmodells basierend auf dem optimalen Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom mEGRHPOpt ermittelt. Der Verstärkungsfaktor K-i ergibt sich aus der Linearisierung der
Sauerstoffmassenbilanz und hängt damit von dem Luftmassenstrom m21, den Sauerstoffkonzentrationen der zugeführten Luft rX 2i , der Masse über die HD- AGR-Leitung 41 und nach der Hochdruck-Abgasrückführ-Mischstelle HDMiSCh ab.
In einem Schritt 530 wird dann ein korrigierter HD-AGR-Massenstrom mEGRHPBai bestimmt. Hierzu kann folgende Formel verwendet werden:
Figure imgf000011_0003
, mit iEGRHPBaiRaw dem unkorrigierten Hochdruck-Abgasrückführungs- Massenstrom, mit mEGRHPThr dem Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom basierend auf der Drosselgleichung (1 ) und mit der Funktion g. Der korrigierte Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom mEGRHPBa| entspricht stationär dem unkorrigierten Hochdruck-Abgasrückführ-Massenstrom und folgt der Dynamik des Hochdruck-Abgasrückführ-Massenstroms iEGRHPThr basierend auf der Drosselgleichung. Hierbei kann die Funktion g als ein Filter, vorzugsweise als ein PT 1 -Filter, ausgestaltet sein. Dabei kann die Zeitkonstante des PT 1 -Filters variiert werden. Vorzugsweise wird der Hochdruck-Abgasrückführungs- Massenstrom mEGRHPThr basierend auf der Drosselgleichung (1 )
hochpassgefiltert und der unkorrigierte Hochdruck-Abgasrückführungs- Massenstrom iEGRHPBaiRaw tiefpassgefiltert. Die Filterung dient hierbei dafür, um Rückkopplungen der Signale zu dämpfen sowie ungewünschte niedrige
Frequenzanteile des Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstroms iEGRHPThr basierend auf der Drosselgleichung (1 ) herauszufiltern. Hierdurch dominiert im dynamischen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine 2 der Anteil des Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstroms iEGRHPThr basierend auf der Drosselgleichung (1 ) und stationär der unkorrigierte Hochdruck- Abgasrückführungs-Massenstrom mEGRHPBaiRaw·
Anschließend wird in einem Schritt 540 eine Standardabweichung des korrigierten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstroms mEGRHPBal nach folgender Formel ermittelt:
Figure imgf000012_0001
, wobei s mEGRHPBal die Standardabweichung des korrigierten Hoch-
Abgasrückführungs-Massenstroms EGRHP,
Figure imgf000012_0002
Standardabweichung des Frischluftmassenstroms m21, die sTc 22 Standardabweichung der gemessenen
Sauerstoffmassenkonzentration rx 22 nach der Hochdruck-Abgasrückführ- Mischstelle H DMiSCh und
Figure imgf000012_0003
Standardabweichung der
Sauerstoffmassenkonzentration rx 2i. Die Sauerstoffmassenbilanz wird für jede Eingangsgröße linearisiert und die Terme anschließend quadratisch addiert. In einem Schritt 550 wird dann der optimale Hochdruck-Abgasrückführungs- Massenstrom PiEGRHPOpt mittels der folgenden Gleichung ermittelt: mEGRHPOpt
Figure imgf000013_0001
Der Faktor c-i wird dabei mittels einer Funktion f5 basierend auf den
Standardabweichungen des Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstroms
EGRHPThr basierend auf der Drosselgleichung (1 ) und dem korrigierten
Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom PiEGRHPBai ermittelt:
Cl ~ -^ (^EGRHPThr' ^EGRHPBal ) (7)
Die Funktion f5 ist dabei derart ausgebildet, dass der Wert der
Standardabweichung mit der kleineren Standardabweichung das höhere Gewicht erhält. Der Faktor c-i ist dabei vorzugsweise ein Wert zwischen 0 und 1. Durch die Berücksichtigung der Toleranzen bzw. der Standardabweichungen der beiden voneinander unabhängigen Modellierungsverfahren für den Hochdruck- Rückführungs-Massenstrom, kann ein optimaler Hochdruck-Abgasrückführ- Massenstrom ermittelt werden. Mittels der Gewichtung können in den
Übergängen in und aus den Betriebspunkten signifikante nicht physikalische Überschwinger vermieden werden, so dass das Modellierungsverfahren dominiert, welches in dem derzeitigen Betriebspunkt die kleinere
Standardabweichung hat.
In einem Schritt 560 wird dann Folgendes Gleichungssystem gelöst:
^EGRHPOpt
Figure imgf000013_0002
, mit p3 der Druck stromaufwärts der HD-AGR-Leitung 41 , p22 dem Druck stromabwärts der HD-AGR-Leitung 41 , TEGRVIVHPUS der Temperatur vor dem Hochdruck-AGR-Ventil 45 und der effektiven Querschnittsfläche arEGRvivHP des HD-AGR-Ventils 45 und den dazugehörigen Fehlern. Vorzugsweise ist die Funktion f7 ein Kalmanfilter, wobei die ursprünglichen Werte der
Drosselgleichung (1 ) von den Drücken p3 und p22, der Temperatur TEGRVIVHPUS und der effektiven Querschnittsfläche arEGRV|VHP des HD-AGR-Ventils 45 derart korrigiert werden, dass mit dem neuen optimalen Massenstrom immer noch die Drosselgleichung (1 ) erfüllt ist. Entscheidend für die Verteilung des Fehlers ist, wie groß die Auswirkung der Standardabweichungen der Eingangsgrößen auf den Massenstrom zum jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 2 sind.
In einem Schritt 570 wird dann basierend auf dem ermittelten optimalen
Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom mEGRHPOpt mittels eines 02-Modells eine modellierte Sauerstoffmassenkonzentration rX 22 nach der Hochdruck- Abgasrückführ-Mischstelle HDMiSCh und eine Differenz Diff02 zwischen dem aktuellen Wert der gemessenen Sauerstoffmassenkonzentration dem ermittelten Wert der modellierten Sauerstoffmassenkonzentration r^2 gebildet. Diese Differenz Diff02 stellt dabei sicher, dass der korrigierte Hochdruck- Abgasrückführ-Massenstrom mEGRHPBai stationär den umgerechneten gemessenen Sauerstoffmassenkonzentrationen entspricht. Die
Sauerstoffmassenkonzentrationen können hierbei folgendermaßen berechnet werden:
_ . VX,21 rx,EGRHPMix
mEGRHPBal ~ m21
' X.EGRHPMix ' X.EGRHP
, mit m21 dem Luftmassenstrom, rx 21 der Massenkonzentration der zugeführten Luft, rx EGRHP der Massenkonzentration des über die Hochdruck- Abgasrückführung zurückgeführten Abgases, rx EGRHPMix der gemessene Massenkonzentration des gemischten Gases aus der zugeführten Luft und rückgeführten Abgas aus der Hochdruck-Abgasrück-Rückführung.
In einem Schritt 580 wird dann mit dem ermittelten Wert für den optimierten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom mEGRHPOpt die Steuerung der Brennkraftmaschine (10) derart ausgeführt, dass ein Soll-Wert für das
Hochdruck-Abgasrückführungs-Ventil 39 vorgegeben wird. Alternativ kann zusätzlich zum Hochdruck-Abgasrückführungs-Ventil 45 auch noch ein Soll-Wert für die Hochdruck-Drosselklappe 60 oder ein Soll-Wert für die Abgasklappe 81 vorgegeben werden.
Anschließend wird im Schritt 500 fortgesetzt.
Alternativ oder zusätzlich kann anstelle der Sauerstoffmassenkonzentration auch die Massenkonzentration der Inertgasrate verwendet werden.
Unter einer Inertgasrate ist vorzugsweise der Anteil des Gasgemisches zu verstehen, bei dem der Sauerstoff komplett verbrannt ist.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (2) mit einer Hochdruck- Abgasrückführung (HD-AGR), wobei ein Massenstrom ( mEGRHPOpt ) einer Hochdruck-Abgasrückführung ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Massenstrom ( mEGRHPOpt ) der Hochdruck-Abgasrückführung in
Abhängigkeit eines ersten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstroms (™-EGRHPThr )> basierend auf einer Drosselgleichung, und eines zweiten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstroms ( mEGRHPBai ), basierend auf einem Luftmassenstrom (m21) und einem Verhältnis von Massenkonzentrationen, ermittelt und zum Betreiben der Brennkraftmaschine (2) verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Massenkonzentrationen in Abhängigkeit einer Massenkonzentration über die Hochdruck-Abgasrückführung (rx,EGRHp), einer Massenkonzentration einer zufließenden Luftmasse (rx,2i) und einer Massenkonzentration eines aus Luft und über die Hochdruck-Abgasrückführung zurückgeführten Abgases gebildeten Gemisches (rx EGRMIXHP) gebildet wird.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Massenkonzentrationen
Sauerstoffmassenkonzentrationen oder Massenkonzentrationen eines Inertgases sind.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Anteile des ersten Hochdruck- Abgasrückführungs-Massenstroms {mEGRHPThr) und des zweiten Hochdruck- Abgasrückführungs-Massenstroms (™.EGRHPBai ) in Abhängigkeit eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine (2) bestimmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei
geschlossenem HD-AGR-Ventil und/oder in einem dynamischen
Betriebszustand der Brennkraftmaschine (2) der Massenstrom ( mEGRHPOpt ) basierend auf dem ersten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom mEGRHPThr ) ermittelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der dynamische Betriebszustand ein Beschleunigungsvorgang oder ein Schubbetrieb der Brennkraftmaschine (2) ist.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem
stationären Betriebszustand der Brennkraftmaschine (2) der Massenstrom (™-EGRHPOpt) basierend auf dem zweiten HD-AGR-Massenstrom {mEGRHPBai) ermittelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der stationäre Betriebszustand ein Leerlauf der Brennkraftmaschine (2) ist.
9. Computerprogramm, welches dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
10. Elektronisches Speichermedium mit einem Computerprogramm nach
Anspruch 9.
1 1. Vorrichtung, insbesondere Steuergerät (100), welches dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
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