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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung einer Stickoxidemission bei einem Dieselmotor, bei dem zumindest ein Teil eines Abgases einer Verbrennung mittels einer inneren Abgasrückführung in einen Verbrennungsraum zurückgeführt wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einen Dieselmotor mit zumindest einer inneren Abgasrückführung.
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Eine Anforderung, die an Verbrennungskraftmaschinen und insbesondere an Dieselmotoren gestellt wird, ist die Einhaltung von Grenzwerten einer Stickoxidemission, wobei sinkende gesetzliche Grenzwerte eine Reduzierung dieser Stickoxidemissionen erfordern. Eine Möglichkeit zur Reduzierung von Stickoxidemissionen ist die, dass Teile eines Abgases in den Verbrennungsraum zurückgeführt werden, wodurch eine Sauerstoffkonzentration im Verbrennungsraum des Zylinders einstellbar wird. Diese sogenannte Abgasrückführung, abgekürzt AGR, ist bekannt und stellt eine Möglichkeit dar, die Sauerstoffkonzentration im Verbrennungsraum des Zylinders zu reduzieren. Hierbei ist die genaue Einstellung der Sauerstoffkonzentration im Zylinder während eines transienten sowie auch eines stationären Betriebs von zentraler Bedeutung. Stellt der stationäre Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine keine großen Anforderungen an eine Regelung, so muss insbesondere im transienten Betrieb eine Abgasrückführung möglichst genau bestimmt werden, um eine gute Korrelation der Stickoxidemission darstellen zu können. Unterschieden wird bei der Abgasrückführung in eine Innere und eine äußere Abgasrückführung. Als innere Abgasrückführung wird das Rückströmen von Abgas aus dem Auslasskanal in den Verbrennungsraum während einer Ventilüberschneidungsphase bezeichnet. Dabei hängt die Höhe der inneren Abgasrückführung von einer Druckdifferenz zwischen Frischluftzufuhr und Abgassystem, von der Dauer einer Ventilüberschneidung und von den durch die Ventile freigegebenen Öffnungsquerschnitte ab. Durch gezielte Variation der Ventilüberschneidung kann die innere Abgasrückführung für die jeweiligen Last- und Betriebsbedingungen optimiert werden. Ist es hierbei zum Beispiel möglich, mittels eines Phasenverstellers die Ventilerhebung zu beeinflussen, so wird die innere Abgasrückführung regelbar. Eine weiterhin bekannte Abgasrückführung ist die äußere Abgasrückführung. Unterschieden wird hierbei in eine Hochdruckabgasrückführung, die eine unmittelbare Rückführung der Abgase im Bereich des Abgaskrümmers in die Frischluftzuführung des Einlasskanals ermöglicht, und eine Niederdruckabgasrückführung, bei der das Abgas hinter einer im Abgassystem integrierten Turbine abgezweigt und der Frischluftzuführung noch vor der Aufladung zuführt wird.
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Eine Möglichkeit zur Steuerung der inneren Abgasrückführung ist in der
DE 34 01 362 A1 beschrieben. Beschrieben ist ein Verfahren einer variablen Ventilsteuerung, wodurch ein Ein- und Ausströmen des Arbeitsmediums steuerbar wird. Eine solche flexible Steuerung bietet den Vorteil, dass im instationären Betrieb der Verbrennungskraftmaschine die Zuführung des Arbeitsmediums an die unterschiedlichen Betriebszustände anpassbar ist. Durch entsprechende Steuerung der Ein- und Auslassventile wird die Abgasmenge im Zylinder gesteigert, so dass das verbleibende Zylindervolumen zum Ansaugen von Frischgemisch herabgesetzt wird. Durch die geringere angesaugte Frischgemischmenge wird die Last reduziert. Dieses Vorgehen kommt etwa bis zur halben Maximallast in Betracht. Eine weitere Absenkung der Last kann dadurch erreicht werden, dass die aus dem vorangegangenen Arbeitszyklus im Brennraum verbleibende Abgasmenge durch entsprechende Steuerzeiten der Ein- und Auslassventile im oberen Totpunkt reduziert wird als auch dadurch, dass die in den Brennraum gelangende Frischluftmenge durch entsprechende Steuerzeiten für des Einlassventil verringert wird. Unter Verwendung einer variablen Ventilsteuerung, abgekürzt VVT, ist somit eine Möglichkeit geschaffen. eine innere Abgasrückführung zu steuern. Der Inhalt dieser Druckschrift insbesondere in Bezug auf den VVT wird hiermit vollumfänglich in die Offenbarung der Erfindung mitaufgenommen.
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Eine Regelung zur Minimierung einer Stickoxidemission im Abgas einer Verbrennungskraftmaschine ist in der
WO 2008/131788 offenbart Offenbart ist ein Verfahren, bei dem zur Einstellung von Stickoxidemissionen Stickoxidwerte im Abgas der Verbrennungskraftmaschine überwacht und in Korrelation zu einem Stickoxidgrenzwert gesetzt werden und die Verbrennungsregelung auf Basis von Werten der Stickoxidregelung eine Anpassung zum Einhalten des Stickoxidgrenzwertes vornimmt. Neben virtuellen Werten eines Luftaufwands, einer Abgasrückführrate und eines Sauerstoffmengenanteils fließen in die Berechnung einer Partikelkonzentration im Abgas und eines virtuellen Stoffmengenanteils an Stickoxiden im Abgas gemessene wie aus Kennfeldern entnommene Größen eines Stoffmengenanteils an Stickoxiden in die Berechnung mit ein. Zur Erfassung der Stickoxidanteile im Abgas wird eine Stickoxidsonde eingesetzt, deren erfasster Wert in einer Regeleinheit zur Regelung eines Abgasrückführventils verwendet wird. Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift wird hiermit ebenfalls vollumfänglich insbesondere bezüglich der externen Abgasrückführung wie auch der Modellierung in die Offenbarung der Erfindung mitaufgenommen.
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Eine weitere Möglichkeit zur Beeinflussung der Stickoxidanteile im Abgas einer Verbrennungskraftmaschine ist in der
WO 2008/131789 offenbart. Offenbart ist ein Regelungssystem zur Regelung der Abgasrückführrate mittels virtuellem Stickoxidsensor mit einer Adaption über einen Stickoxidsensor. Um einer zeitlichen Verzögerung durch einen Stickoxidsensor Rechnung zu tragen, weist eine erste Regelung ein erstes Regelungsmittel auf, das einen virtuellen Stickoxidsensor simuliert, ein zweites Regelungsmittel führt eine adaptierte Regelung des virtuellen Stickoxidsensors aus und ein drittes Regelungsmittel verwirklicht die Stickoxidregelung, wobei die erste Regelung derart aufgebaut ist, dass der virtuelle Stickoxidsensor eine Voreinstellung für die erste Regelung vorgibt. Durch das offenbarte Verfahren wird eine Regelung eines Abgasrückführungsmassenstroms ermöglicht, wobei bevorzugt ein Abgasrückführmassenstrom als Regelgröße genutzt wird. Über die Einstellung des Abgasrückführungsmassenstroms wird ein Sauerstoffgehalt im Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine eingestellt. Ein virtueller Stickoxidsensor analysiert einen virtuellen Sauerstoffgehalt, welcher durch einen adaptierten Wert korrigiert wird, wodurch auf einen virtuellen Stickoxidwert im Abgas geschlossen werden kann. Neben der bekannten alleinigen Erfassung und Berechnung eines Stickoxidwertes wird mittels der modellbasierten Berechnung eines Stickoxidwertes eine zeitliche Verzögerung einer Erfassung eines Stickoxidsensors Rechnung getragen. Auch diese Druckschrift wird hiermit vollumfänglich in die Offenbarung der Erfindung mitaufgenommen, insbesondere bezüglich der Modellierung und Regelung.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbessertes Abgasverhalten einer Verbrennungskraftmaschine über einen Betriebsbereich derselben zu ermöglichen, wobei eine schnelle Regelung ermöglicht ist.
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Diese Aufgabe wird in Bezug auf das Verfahren durch den Patentanspruch 1 und in Bezug auf die Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Patentanspruch 12 gelöst Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen. Die einzelnen Merkmale in den Ansprüchen sind jedoch nicht au diese beschränkt, sondern können mit anderen Merkmalen aus der nachfolgenden Beschreibung wie auch aus den Unteransprüchen zu weiteren Ausgestaltungen verknüpft werden.
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Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Reduzierung einer Stickoxidemission bei einem Dieselmotor, bei dem zumindest jeweils ein Teil an Abgas einer innermotorischen Verbrennung in einem Verbrennungsraum sich wie folgt aufteilt
- – ein erster Teil an Abgas tritt als eine innere Abgasrückführung aus dem Verbrennungsraum des Dieselmotors über ein dem Verbrennungsraum zugeordnetes Auslassventil in einen nachfolgenden Abgastrakt aus und wird wieder über das Auslassventil aus dem nachfolgendem Abgastrakt in den Verbrennungsraum des Dieselmotors zurückgeführt,
- – ein zweiter Teil an Abgas verbleibt im Verbrennungsraum und wird nicht ausgeschoben,
- – ein dritter Teil an Abgas wird als externe Abgasrückführung nach Austritt aus dem Auslassventil über ein Abgasrückführungsventil in den Verbrennungsraum zurückgeführt, und
- – die jeweiligen Teile an Abgas bilden zusammen ein Restabgas im Verbrennungsraum für einen Verbrennungstakt,
wobei das Restabgas und/oder zumindest ein Verhältnis zwischen Teilen des Abgases im Verbrennungsraum eingestellt wird.
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Das Verfahren zur Reduzierung einer Stickoxidemission bei einem Dieselmotor, bei dem zumindest ein Teil eines Abgases einer Verbrennung in einen Verbrennungsraum mittels innerer Abgasrückführung zurückgeführt wird, sieht gemäß einer ersten Weiterbildung vor, dass in einem ersten Verfahrensschritt zumindest eine physikalische Größe, insbesondere eine Temperatur und ein Druck, des Restabgases ermittelt wird und in einem weiteren Verfahrensschritt eine Dichte des Restabgases sowie eine Masse des Restabgases berechnet wird. Auf diese Weise kann beispielsweise daran anschließend auf Grundlage der berechneten Masse des Restabgases eine Zufuhr einer Frischluft in den Verbrennungsraum und/oder einer Sauerstoffkonzentration im Verbrennungsraum ermittelt, bevorzugt geregelt werden. Befindet sich die Verbrennungskraftmaschine noch im Startvorgang, so kann die Masse des Restabgases gemäß einer Ausgestaltung auch vorgegeben werden. So kann hierzu beispielsweise auf ein Kennfeld zurückgegriffen werden, aus dem der Wert beispielsweise in Abhängigkeit von anderen Parameter entnehmbar ist. Diese Parameter können zum Beispiel ein oder mehrere der folgenden Gruppe sein: Treibstoffcharakterisierung, Temperatur der Umgebung, Öltemperatur der Verbrennungskraftmaschine, Umgebungsdruck, Luftfeuchte, Zustand einer Abgasreinigungsanlage.
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Durch die Bestimmung der Masse des Restabgases ist eine Möglichkeit geschaffen, eine Frischluftzufuhr in den Verbrennungsraum und/oder Sauerstoffkonzentration im Verbrennungsraum vorzugsweise unter Einbeziehung bekannter geometrischer Abmessungen des Verbrennungsraums jeweils zu bestimmen, vorzugsweise zu regeln. Aus den bekannten geometrischen Abmaßen des Verbrennungsraums, zum Beispiel einem Teil des Zylinders, der einer Zu- und Abführung eines Arbeitsmediums zur Verfügung steht, und in Kenntnis der im Verbrennungsraum vorhandenen Masse des Restabgases ist es möglich, eine Frischluftzufuhr und/oder Sauerstoffkonzentration im Verbrennungsraum zu berechnen. Eine Frischluftzufuhr und/oder Sauerstoffkonzentration im Verbrennungsraum ist somit unter Berücksichtigung eines Restabgases sehr genau bestimmbar und auf den jeweiligen Betrieb, insbesondere einem transienten aber auch einem stationären Betrieb, einstellbar.
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Auch kann eine Abgasrückführung auf Grundlage einer Messung eines Stickoxidanteils im Abgas mittels Sensoren Berücksichtigung finden, insbesondere wie aus dem obigen Stand der Technik hervorgehend, vorzugsweise durch Verknüpfung mit der vorgeschlagenen Vorgehensweise.
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Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass eine unmittelbare Einstellung der Frischluftzuführung und/oder Sauerstoffkonzentration im Verbrennungsraum noch im selben und/oder im direkt nächsten Arbeitstakt ermöglicht wird. Insbesondere im transienten Bereich ermöglicht das eine Anpassung der Zusammensetzung des Restabgases wie auch der Zuführung an Frischluft abgestimmt auf die aktuell vorherrschenden Bedingungen der Änderung des Kraftstoffzuflusses, insbesondere einer Einspritzänderung. Erfolgt die Zusammensetzung des Restabgases zumindest im wesentlichen über die innere Abgasrückführung, beispielsweise ausschließlich über eine Phasenlage der Ventilerhebung, so kann die innere Abgasrückführung ein Maß für die Frischluftzufuhr und somit eine Regelgröße für eine Stickoxidemission der Verbrennungskraftmaschine bilden. Eine Regelung eines Stickoxidanteils ist auch dann möglich, wenn eine Verbrennungskraftmaschine mit festen Phasenlagen der Einlassventile und Auslassventile betrieben wird. In Abhängigkeit der erfassten beziehungsweise berechneten Masse an Restabgas kann eine Frischluftzufuhr durch ein Einlassventil und somit eine Sauerstoffkonzentration im Brennraum des Zylinders geregelt werden. Es besteht die Möglichkeit, zum Beispiel in Abhängigkeit vom ersten Teil des Restabgases bezüglich der inneren Abgasrückführung das mit Frischluft zu füllende Volumen im Brennraum zu korrigieren, so dass sich auch für einen transienten Betrieb eine genaue Zylinderfüllung sowie deren Zusammensetzung berechnen lässt Insbesondere ermöglicht die Ermittlung des Restabgases im Verbrennungsraum für einen Verbrennungstakt eine genaue Einstellung einer Sauerstoffkonzentration in einem jeweiligen Verbrennungsraum eines Zylinders einer Verbrennungskraftmaschine, bevorzugt im transienten wie auch im stationären Betrieb. Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass für jeden Verbrennungsraum einer Mehr-Zylinder-Verbrennungskraftmaschine das Verfahren angewendet wird. Beispielsweise kann das Verfahren permanent zur Anwendung gelangen. Es kann gemäß einer anderen Ausgestaltung auch nur zeitweise zum Einsatz gelangen. Zum Beispiel kann bei transienten Betriebsbereichen der Verbrennungskraftmaschine wie beispielweise im Beschleunigungs- und im Bremsbetrieb das Verfahren zum Einsatz gelangen. Des weiteren ist auch in der Startphase der Verbrennungskraftmaschine das Verfahren einsetzbar. Eine Einstellung einer Sauerstoffkonzentration und somit eine Reduzierung einer Stickoxidemission ist im transienten wie auch im Startbetrieb vorteilhaft, insbesondere zur Einhaltung vorgeschriebener Abgaswerte.
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Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass eine erste Temperatur einer angesaugten, für den Verbrennungsraum bestimmte Frischluft sowie eine zweite Temperatur des Restabgases bestimmt wird und mittels einer Recheneinheit, einem Modell zur Berechnung eines Zündverzugs und zumindest auf Grundlage der ersten und der zweiten Temperaturen der Frischluft und des Restabgases eine Zylinderfüllungstemperatur berechnet wird. Eine Weiterbildung sieht vor, dass aus einer Zylinderfüllungstemperatur, vorzugsweise der berechneten Zylinderfüllungstemperatur, auf eine Verteilung eines Verhältnisses von erstem Teil und drittel Teil des Restabgases geschlossen wird, bevorzugt das Verhältnis geregelt wird. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass zumindest ein oder mehrere Teile des Restabgases und/oder ein oder mehrere Verhältnisse der Teile des Restabgases zueinander als Sollwert in einer Regelung vorgegeben werden. Bevorzugt ist es, wenn der erste Teil des Restabgases und/oder der dritte Teil des Restabgases geregelt wird.
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Bevorzugt ist es beispielweise, wenn ein Anteil eines inneren und/oder eines äußeren zurückgeführten Abgases zur Bildung des Restabgases geregelt wird. Mittels einer Bestimmung einer Zylinderfüllungstemperatur ist es möglich, die Temperatur unmittelbar im Verbrennungsraum zu beeinflussen und einen Sollwert der Masse des Restabgases zu bestimmen. Insbesondere in dem Fall, in dem von der Verbrennungskraftmaschine geringe Lasten abgefordert werden, so dass geringe Ladedrücke vorliegen, kann eine hohe Abgasrückführungsrate zu einer sehr geringen Kompressionsendtemperatur und somit zu einem geringen Kompressionsdruck führen. Diese Bedingungen führen zusammen mit einer geringen Sauerstoffkonzentration zu sehr schlechten Zündbedingungen. Hieraus ergeben sich sehr lange Zündverzüge, die zu stark erhöhten Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxidemissionen bis hin zu Zündaussetzem führen. Um die notwendigen Stickoxidgrenzwerte zu erfüllen, ist somit eine Erhöhung der Sauerstoffkonzentration beziehungsweise eine Absenkung der Abgasrückführrate nicht dienlich. Zur Enhaltung der Stickoxidgrenzwerte wird vorgeschlagen, den Anteil der heißen inneren Abgasrückführung zu erhöhen. Wird mittels eines Modells zur Berechnung eines Zündverzugs eine Zylinderfüllungstemperatur berechnet, so ist es möglich, mittels einer Verteilung eines Verhältnisses eines inneren und/oder eines äußeren zurückgeführten Abgases eine Regelung zur Reduzierung einer Stickoxidemission bereitzustellen. Es wird somit je nach Belastung und/oder Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine mehr oder weniger inneres oder äußeres Abgas in den Brennraum zurückgeführt.
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Eine Optimierung des Verfahrens ergibt sich beispielsweise, wenn auf Grundlage des errechneten Zündverzugs eine zu einer maximalen Zündverzugsdauer gehörende minimale Kompressionsendtemperatur berechnet wird und mittels der minimalen Kompressionsendtemperatur eine minimale Zylinderfüllungstemperatur berechnet wird, um die minimale Kompressionstemperatur zu erreichen. Bevorzugt ist es, zur Erzielung der minimalen Kompressionsendtemperatur eine Verteilung einer Zusammensetzung eines inneren und/oder eines äußeren zurückgeführten Abgases zu bestimmen, bevorzugt dieses zu regeln. Mittels eines Zündverzugs ist die Verbrennung und somit des Emissionsverhalten der Verbrennungskraftmaschine steuerbar. Wird nun wie vorgeschlagen, eine maximale Zündverzugsdauer und eine dazugehörige minimale Kompressionsendtemperatur berechnet, so ist es damit möglich, auf Grundlage der minimalen Kompressionsendtemperatur eine Zylinderfüllungstemperatur zu ermitteln. Eine Einstellung der minimalen Kompressionsendtemperatur ist somit über die Regelung des Restabgases und insbesendere über eine Verteilung einer Zusammensetzung des Restabgases regelbar. So ist beispielsweise eine Temperatur während der Zylinderfüllung über eine Steuerung der Zuführung der Anteile an innerem und äußerem zurückgeführten Abgas einstellbar. Beispielsweise kann ein ermittelbarer Sollwert der Masse des Restabgases, aber auch beispielsweise auch eine Bestimmung des ersten Teils der inneren Abgasrückfuhrung eine gewünschte Zylinderfüllungstemperatur beeinflussen, insbesondere direkt bestimmen.
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Bevorzugt wird vorgeschlagen, dass mittels eines rückwärts gerechneten Modells des Zündverzugs eine, zu einer maximal erlaubten Zündverzugsdauer gehörende, minimal erlaubte Kompressionsendtemperatur berechnet wird. Im Anschluss daran wird eine minimale Zylinderfüllungstemperatur berechnet, um die Kompressionsendtemperatur zu erreichen. Aus der Temperatur der zugeführten Frischluft sowie der Temperatur des Restabgases wird sodann eine Verteilung der Verhältnisse von erstem und drittem Teil des Restabgases im Verbrennungsraum und damit der inneren und der äußeren Abgasrückführung bestimmt, gesteuert und/oder geregelt.
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In einer weiteren Ausführungsform sieht vor, eine physikalische Größe, insbesondere zumindest eine Temperatur und/oder ein Druck zur Berechnung des Zündverzugs zu einem spezifischen Zeitpunkt zu ermitteln, beispielsweise zum Zeitpunkt, zu dem ein Auslassventil des Motors schließt. Wird zur Berechnung des Zündverzugs eine physikalische Größe zugrunde gelegt, die sich auf den Zeitpunkt bezieht, zu dem das Auslassventil des Verbrennungsmotors schließt, so kann ein konkreter Wert für eine Masse des Restabgases im Verbrennungsraum noch genauer bestimmt werden, was sich wiederum positiv auf eine Einstellung der Sauerstoffkonzentration im Verbrennungsraum auswirkt.
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Die physikalischen Größen zur Berechnung und Regelung der Reduzierung einer Stickoxidemission können unmittelbar mittels eines Sensors und/oder mittels vorliegender Werte, zum Beispiel aus Kennfeldern, und/oder als berechnete Größen vorliegen. Vorteilhaft ist es dabei, dass zumindest eine Temperatur und/oder ein Druck einer zugeführten Frischluft und/oder des Restabgases mittels eines Sensors und/oder mittels vorliegender und/oder berechneter Daten bestimmt wird. Eine Bestimmung der Temperatur- und/oder Druckwerte als Größen zur Regelung der Stickoxidemission mittels eines Sensors bietet den Vorteil, dass konkrete und reale Zustände im Verbrennungsmotor erfasst werden. Nachteilig können bei Sensoren hohen Erfassungszeiten sein, so dass mittels vorliegender Temperatur- und/oder Druckgrößen aus Kennfeldern eine schnellere Regelung gegebenenfalls ermöglicht werden kann. Dieses ist im Einzelfall abzuwägen und zu überprüfen. Berechnete Daten bieten die Möglichkeit, die mittels eines Sensors erfassten Daten zu berücksichtigen und zum Beispiel vorliegende Daten, das heißt physikalische Größen, aus Kennfeldern mit zu berücksichtigen. Es besteht beispielsweise die Möglichkeit, auf modellbasierte Größen zurückzugreifen und somit eine unmittelbare Anpassung der Regelgröße zu ermöglichen. Auch besteht die Möglichkeit, einen realen Ablauf der Verbrennung bei der Regelung der Frischluftzufuhr und/oder der Sauerstoffkonzentration beziehungsweise einer Regelung des Restabgases zu berücksichtigen.
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Bevorzugt ist es, wenn die Zusammensetzung des Restabgases und insbesondere die innere Abgasrückführung mittels einer variablen Ventilsteuerung gesteuert und/oder geregelt wird. Wird das Verfahren mit einer variablen Ventilsteuerung und dadurch mit veränderbaren Ventilsteuerzeiten ausgeführt, so ist die innere Abgasrückführung sehr genau einstellbar. Wird beispielsweise mittels einer aktiven inneren Abgasrückführung eine Soll-Restabgasmasse bestimmt, so ist daraus unmittelbar eine Ventilsteuerzeit ableitbar. Neben der Beeinflussung des Verbrennungsverlaufs in Bezug auf eine Zufuhr einer Frischluft und einer Beeinflussung des Zündverzuges ist hiermit eine weitere Möglichkeit geschaffen, Einfluss auf die Stickoxidemission des Motors zu nehmen. Eine genaue Bestimmung der aktiven Masse des zurückgeführten Abgases, zum Beispiel zum dem Zeitpunkt an dem das Auslassventil schließt, ermöglicht es wiederum, eine Soll-Restabgasmasse genau zu bestimmen, so dass eine Soll-Ventilverstellung einstellbar wird.
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Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, die Verhältnisse von innerer und/oder äußerer Abgasrückführung mittels geometrischer Zylinderdaten zu ermitteln. Eine Bestimmung der Masse der inneren Abgasrückführung erfolgt auf Grundlage geometrischer Abmessungen der Zylinder, so dass ein Sollwert für eine innere Abgasrückführung sehr genau bestimmbar ist Wird auf Grundlage zum Beispiel der Temperatur und des Drucks des Abgases eine Dichte des Abgases bestimmt, so ist es möglich, mit Hilfe der geometrischen Abmessungen eine genaue Masse des Restabgases im Verbrennungsraum zu bestimmen. Wird dabei ebenfalls die Temperatur und der Druck der zugeführten Frischluft im Ansaugsystem beziehungsweise Ansaugkrümmer unmittelbar vor dem Einlassventil berücksichtigt, so ist eine exakte Massen- beziehungsweise Anteilsbestimmung Frischluft im Verbrennungsraum möglich. Ist die Verbrennungskraftmaschine mit einer variablen Ventilverstellung ausgeführt, so ist auf Grundlage der ermittelten Masse an Restabgas im Verbrennungsraum sowie einer ermittelten Kompressionsendtemperatur eine exakte Soll-Abgasrückführmasse für nachfolgende Zylinderbefüllungen, zum Beispiel in einem nächsten Arbeitstakt, bestimmbar. Aus der Soll-Restabgasmasse ist beispielsweise unmittelbar eine Ventilsteuerzeit ableitbar. Unter Berücksichtigung eines Betriebszustandes, das heißt transienter oder stationärer Betrieb, kann die Masse de Restabgases bestimmbar.
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Des weiteren wird eine Verbrennungskraftmaschine vorgeschlagen, insbesondere ein Dieselmotor, der ein implementiertes Verfahren aufweist, wie es oben beschrieben ist. Beispielsweise umfasst die Verbrennungskraftmaschine eine Frischluftzuführung für jeden Verbrennungsraum, zumindest einen variablen Ventiltrieb zum Umsetzen einer inneren Abgasrückführung, zumindest ein Abgasrückführungsventil, mindestens eine Einrichtung zur Bestimmung einer Temperatur und eines Drucks des Restabgases und/oder eines Teils davon und eine Recheneinheit, wobei die Recheneinheit zumindest ein Modell zur Berechnung eines Zündverzugs sowie zur Bestimmung einer Dichte und einer Masse des Restabgases umfasst, die auf Basis der errechneten Masse des Restabgases eine Frischluftzuführung vorzugsweise für jeden Verbrennungsraum bestimmt Mittels der Frischluftzuführung wird die Sauerstoffkonzentration im Verbrennungsraum erzielt, die mittels des Verfahrens durch Ermittelung zumindest des Restabgases für den jeweiligen Betriebspunkt bestimmt worden ist.
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Es ist somit die Möglichkeit geschaffen, die Einstellung der Sauerstoffkonzentration auf einen transienten wie auch einen stationären Betrieb der Verbrennungskraftmaschine einzustellen. Bei der Befüllung des Verbrennungsraums eines Zylinders wird der Zuluftmassenstrom und/oder vorzugsweise auch der Massenstrom beeinflusst, der von dem oder den Abgasrückführungsventilen ebenfalls in den Verbrennungsraum strömt, wobei hierzu ein Einlassventil des Verbrennungsraums genutzt werden kann. Die äußere Abgasrückführung kann alternativ jedoch auch unabhängig vom Einlassventil über einen eigenen Zugang zum Verbrennungsraum erfolgen. Vorzugsweise wird der Zuflussstrom in den Verbrennungsraum so gesteuert, dass eine exakte Sauerstoffkonzentration auf Basis des ermittelten Bedarfs anhand der bestimmten Masse des in dem Verbrennungsraum vorhandenen Restabgases eingestellt wird.
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Eine Ausführungsform der Verbrennungskraftmaschine weist eine innere Abgasrückführung aufweist, die mittels variabler Ventilverstellung einstellbar ist. Eine variable Ventilverstellung ermöglicht es, über die ausschließliche Regelung der Frischluftzuführung zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration hinaus die Sauerstoffkonzentration unmittelbar über eine Phasenverstellung des Auslass- beziehungsweise Einlassventils zu steuern beziehungsweise zu nageln. Je nach Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine sind verschiedene Phasenlagen der Ventile an der Verbrennungskraftmaschine einstellbar. Wird zum Beispiel in Bezug auf einen translenten Betrieb des Kraftfahrzeugs eine überhöhte Stickoxidemission erfasst oder berechnet, so ist es möglich, unmittelbar Einfluss auf die Sauerstoffkonzentration im Verbrennungsraum zu nehmen. Mittels einer Bestimmung der Masse der inneren Abgasrückführung kann eine Frischluftzufuhr unmittelbar geregelt werden. Die innere Abgasrückführung, gesteuert über die variable Ventilsteuerung, ist dabei auf Grundlage der errechneten Massen im Verbrennungsraum in Bezug auf einen Vorgabewert für eine Soll-Abgasrückführmasse einstellbar, so dass für nachfolgende Verbrennungszyklen eine Soll-Abgasrückführrate und eine entsprechende Ventilöffnungs- beziehungsweise Überschneidungszeit vorbestimmbar ist.
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Durch eine Regelung eines Verhältnisses einer inneren und einer äußeren Abgasrückführung ist einerseits eine Sauerstoffkonzentration im Verbrennungsraum einstellbar und andererseits ist ein Einfluss auf einen Zündverzug nehmbar. Wird beispielsweise aufgrund einer geringen Sauerstoffkonzentration eine schlechte Zündbedingung ermittelt, so ist mittels einer Erhöhung der inneren Abgasrückführung eine Temperatur im Verbrennungsraum erhöhbar, und zwar derart, dass eine Kompressionsendtemperatur erzielbar ist, die wiederum bessere Zündbedingungen gewährleistet So kann mittelbar über die innere Abgasrückführung das Emissionsverhalten der Verbrennungskraftmaschine verbessert werden. Ein weiterer Einfluss auf die Masse des Restabgases kann dadurch wahrgenommen werden, dass die äußere Abgasrückführung als Niederdruck- und Hochdruckabgasrückführung ausführbar ist. Beispielsweise ist mittels einer Hochdruckabgasrückführung wiederum eine Temperatur eines Gemischs mit der zugeführten Frischtuft schneller anhebbar, so dass wiederum Einfluss auf das Zündverhalten kurzfristig genommen werden kann. Eine Niederdruckabgasrückführung ermöglicht wiederum eine kühlere Temperatur der Mischung mit Frischluftzusammensetzung.
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Um weiteren Einfluss auf eine Temperatur im Verbrennungsraum zu nehmen, kann die äußere Abgasrückführung eine gekühlte oder ungekühlte Abgasrückführung sein. Wird ein gekühlter Abgasmassenstrom der Frischluft zugemischt, so ergibt sich eine geringere Temperatur im Verbrennungsraum. Wird nun anhand einer angenommenen oder erfassten Temperatur der Frischluft und anhand der bekannten oder erfassten Temperatur des Restabgases eine Masse an Restabgas im Verbrennungsraum bestimmt, so ist mittels der gekühlten Abgasrückführung eine weitere Möglichkeit geschaffen, Einfluss auf das Zündverhalten und somit die Emissionen der Verbrennungskraftmaschine zu nehmen.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den nachfolgenden Figuren hervor. Die aus den Figuren hervorgehenden Ausgestaltungen sind jedoch nicht beschränkend für die Erfindung auszulegen. Vielmehr dienen sie zur Erläuterung. Ein oder mehrere Merkmale aus einer Ausgestaltung der nachfolgenden Figuren können mit einem oder mehreren Merkmalen aus anderen Ausgestaltungen der Figuren wie auch aus der obigen Beschreibung zu weiteren Kombinationen der Erfindung verknüpft werden. Es zeigen:
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1 eine erste Ausgestaltung eines Regelschemas,
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2 eine Erweiterung des ersten Regelschemas,
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3 eine mögliche Relation zwischen Sauerstoff und NO X Konzentration,
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4 die Möglichkeit, Ruß zu berücksichtigen,
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5 eine Möglichkeit einer Bestimmung einer Aufteilung zwischen einer internen und einer externen Abgasrückführung,
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6 eine Ergänzung der Bestimmung des Verhältnisses zwischen der Niederdruck- und der Hocharuck-Abgasrückführung
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7 eine Weiterbildung, wie das Verfahren schematisch ausgestaltet sein kann,
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8 eine beispielhafte Ausgestaltung einer modellbasierten Vorsteuerung für die Hochdruck-Abgasrückführung
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9 einen beispielhaften Überblick über eine Regelstrategie insbesondere unter Berücksichtigung einer Niederdruck-Abgasrückführung
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10 eine Ergänzung zu der Darstellung in der 1 bzw. 2, und
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11 zeigt eine Verbrennungskraftmaschine in schematischer Ansicht, bei der das vorgestellte Verfahren implementiert ist.
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Die 1 zeigt eine beispielhafte schematische Ansicht einer Verbrennungskraftmaschine insbesondere in Bezug auf ein implementierbares Verfahrensschema für eine Verbrennungskraftmaschine, bei der ein Hochdruck- und ein Niederdruckpfad EGR-HP, EGR-LP für eine Abgasrückführung vorhanden ist und Berücksichtigung findet. Hierbei wird für jeden Pfad der Abgasrückführung eine gewünschte O2-Konzentration bestimmt. Die O2-Konzentration kann beispielsweise ein prozentualer Anteil an der in der Brennkammer enthaltenen Luft sein, es kann sich auch um eine Angabe in Volumen-Prozent, um eine stöchiometrische Angabe oder um einen sonstigen, insbesondere auf die Brennkammer bezogenen Wert handeln. Dass in 1 vorgestellte Modell sieht vor, dass zumindest ein Referenzwert für O2 wie auch für NO X in Bezug auf die jeweilige Konzentration sowie ein aufgenommener NOX-Wert mittels eines Sensor, vorzugsweise einer Lambda Sonde, in ein NO X-Modell eingegeben werden. Darüber hinaus können aufgrund der Betriebsbedingungen, in dem sich die Verbrennungskraftmaschinen befindet, dargestellt durch beispielhafte Werte wie Umdrehungsgeschwindigkeit n der Kurbelwelle bzw. dem abgegebenen oder erzeugten Drehmoment q Vorgaben ermittelt werden. Diese Vorgaben können beispielsweise aus einem oder mehreren Kennfeldern entnommen werden. So kann beispielsweise ein Wert einer Konzentration an NO X gesetzt werden, wobei durch den Einfluss der Umgebungsbedingungen dieser gesetzte Konzentrationswert angepasst werden kann. Des Weiteren kann über den Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine der Jeweilige Referenzwert für die Konzentration an NO X bzw. O2 gesetzt werden. Des NO X Modell ist sodann in der Lage, beispielsweise eine Sauerstoffkonzentration festzulegen, die zum einen als Einzelwert in eine Abgaskontrolle eingeht Zum anderen geht diese Sauerstoffkonzentration in eine Überprüfung dahingehend ein, ob die daraus sich ergebende Zylindertemperatur wie auch mit dieser Sauerstoffkonzentration eine vorgegebene CO Limitierung eingehalten werden kann. Hierzu wird beispielsweise der Druck bzw. die Temperatur, die über einen 4-Takt-Zyklus, insbesondere einen Verbrennungszyklus, ermittelt wird oder vorgegeben ist, mitberücksichtigt. Hieraus wird sodann eine gewünschte Sauerstoffkonzentration abgeleitet. Diese geht zum einen in eine Regelung bzw. Steuerung in Bezug auf beispielsweise den Hochdruckpfad der Abgasrückführung ein, zum anderen in eine Berechnung der Abgasrückführungs-Aufteilung zwischen dem Hochdruck- und dem Niederdruck-Abgasrückführungs-Pfad. Hieraus kann sodann wiederum eine Sauerstoffkonzentration für den Niederdruckpfad bestimmt werden, die wiederum ihren Niederschlag findet beispielsweise in der Bestimmung der Position des Niederdruck-Abgasrückführungs-Ventils ist bzw. eines Auslass-Ventils. Zum anderen geht der so bestimmte Wert der Sauerstoffkonzentration ein in die Regelung der Hochdruck Abgasrückführung. Zusammen mit der Sauerstoffkonzentration, die gewünscht wird, kann diese Regelung sodann einer Einlasssauerstoffkonzentration bestimmen, die wiederum über die Abgas interne Regelung zu einer speziellen Positionierung bzw. Ansteuerung der variablen Ventile eines variablen Ventilbetriebes führen kann. Zum anderen wird beispielweise die Position des Hochdruckabgasrückführungs-Ventils wie auch die entsprechende Steuerzeit für das Öffnen bzw. Schließen festgelegt. Auf diese Weise ist es möglich, dass die verschiedenen Teile des Restabgases, zum einen der erste Teil an Abgas, welcher als innere Abgasrückführung in die Brennkammer eintritt, der zweite Teil an Abgas, der im Verbrennungsraum verbleibt und nicht aufgeschoben wird sowie der dritte Teil an Abgas, der als externe Abgasrückführung über ein Abgasrückführungsventil in den Verbrennungsraum zurückgeführt wird, ermittelt und eingestellt werden können, wobei die Sauerstoffkonzentration im Verbrennungsraum hierfür bevorzugt genutzt wird, damit sich daraus eine Reduktion einer Stickoxidemission insbesondere beim Dieselmotor einstellen lässt
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2 zeigt eine Weiterbildung des Verfahrensschemas, wie es aus 1 hervorgeht Hierbei ist vorgesehen, dass während des Betriebs des Dieselmotors die Temperatur und der Druck im Verbrennungsraum ermittelt wird, des weiteren eine Dichte des Restabgases und daraus eine Masse des Restabgases sich berechnen lässt Hierzu ist dargestellt, dass in die Abgas-Rückführungs-Steuerung oder -Regelung ein Abgasmassenstrom eingeht, der als interner Abgas-Massenstrom aufgrund der ermittelten Sauerstoffkonzentration aus dem NO X Modell bei Berücksichtigung der Brennkammer bzw. des Verbrennungsraumes und der sich daraus ergebenden Limitierung in Bezug auf Druck, Temperatur und CO sich einstellt.
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3 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung einer mögliche Relation zwischen Sauerstoff und NO X Konzentration, wie sie beispielsweise in einem NO X-Modell genutzt werden kann. Dargestellt ist auf der y-Achse ein NO X Wert, auf der x-Achse eine Sauerstoffkonzentration im Einlass. Das NO X-Modul wird genutzt, da eine Reaktion eines NO X Sensors zu langsam sein könnte, um die dadurch ermittelte NO X Bestimmung in einer NO X Regelung einlassen zu können. Daher wird beispielsweise vorgeschlagen, ein NO X Modell zu nutzen, welches eine Korrelation nutzt. Wie dargestellt, kann hierfür eine Korrelation genutzt werden zwischen der Konzentration an NO X einerseits, andererseits einer Sauerstoffkonzentration, wobei ein Exponent k ebenfalls mit Eingang befindet. Der Exponent k kann beispielsweise über den Betriebsbereich der Verbrennungskraftmaschine konstant bleiben. Durch eine Vorbestimmung kann so eine Korrelation genutzt und eingestellt werden, wie sie sodann im Rahmen der Modellierung in das Verfahrensschemaeingang finden kann.
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4 zeigt eine weitere Relation, die in das Verfahrensschema eingehen kann. Hierbei handelt es sich um die Möglichkeit, Ruß zu berücksichtigen. Eine Ruß-Sensor als solches ist hierbei nicht vorgesehen. Trotzdem soll der Einfluss von Ruß miterfasst werden. Hierzu ist beispielhaft auf der y-Achse eine Ruß-Zahl dargestellt, während auf der x-Achse das Luft/Treibstoffverhältnis wiedergegeben ist. Aus Messungen kann sodann auf eine Korrelation geschlossen werden, wie sie beispielhaft dargestellt ist Eine derartige Korrelation kann sodann ebenfalls Berücksichtigung bei der weiteren Ausgestaltung des Verfahrens finden.
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5 zeigt eine beispielhafte Möglichkeit, wie eine Aufteilung zwischen einer internen und einer externen Abgasrückführung bestimmt werden kann. So ist beispielsweise die Berechnung einer Minimumtemperatur im Verbrennungsraum dadurch möglich, dass der zugehörige Druckwert, eine gewünschte Sauerstoffkonzentration, aber auch der aktuelle Zustand der Verbrennungskraftmaschine in Bezug auf den aktuellen Betriebspunkt miteingehen. Daraus kann die Minimumtemperatur bestimmt und sodann dazu genutzt werden, unter Heranziehung der Temperaturen bzw. des Druckes eine Abschätzung des intern zurückgeführten Abgas vorzunehmen. Auf Basis dessen kann beispielweise eine Vorsteuerung beispielsweise eines variablen Ventiltriebtriebs erfolgen, zum anderen ein Befüllungsmodell für ein oder mehrere Zylinder bedient werden. Das Befüllungsmodell hat sodann die Möglichkeit, wiederum eine gewünschte Einlass-Sauerstoffkonzentration bestimmen zu können, die dann im Verfahren weiter genutzt werden kann.
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8 zeigt sodann eine weitere Ergänzung der Bestimmung des Verhältnisses zwischen der Niederdruck- und der Hochdruck-Abgasrückführung. Hierbei wird beispielsweise der in 5 bestimmte Konzentrationswert an Sauerstoff genutzt, um diesen In einem Bewertungs- und Priorisierungstool nutzen zu können. Beispielsweise ist vorgesehen, dass hierbei ebenfalls mit eingeht, dass eine Aufladung bei der Brennkraftmaschine vorgesehen ist Hierfür ist ein Verdichtungsmodell vorgesehen, wobei über den gewünschten Druck beispielsweise ein Optimum an verdichtetem Massenstrom ermittelt und dieser in einer Berechnung der Aufteilung der Abgasrückführungsverhältnisse eingehen kann. Auch dieses wird sodann im Rahmen der Gewichtung und Priorisierung mit berücksichtigt Des weiteren wird eine Berechnung der Abgasrückfuhrungs-Verhältnisse durch Berechnung einer gewünschten Lufttemperatur innerhalb des Zylinders, durch eine Abschätzung einer Abgasrückführungs-Temperatur im Hochdruckpfad wie auch durch eine Abschätzung eine Temperatur der Abgasrückführung im Niederdruckpfad bzw. einer Temperatur am Einlass ermöglicht. Diese gemeinsamen können ebenfalls dazu genutzt werden, in einem Schritt einer Berechnung der Aufteilung der Abgasrückführungs-Verhältnisse Eingang zu finden. Des Weiteren werden Grundwerte aufgrund des aktuellen Betriebspunktes der Verbrennungskraftmaschine für den Hochdruck- bzw. Niederdruck-Abgasrückführungspfad gesetzt, die ebenfalls in die Gewichtung und Priorisierung mit eingehen. Optional kann des weiteren vorgesehen sein, dass beispielsweise ein H2O Gehalt insbesondere vom Niederdruck-Abgasrückführungs-Pfad beispielsweise in Form eines limitierten Wertes in die Gewichtung und Priorisierung mit eingeht Der dort ermittelte Wert bzw. Werte gehen sodann in eine Verarbeitung ein, bei der zum einen über eine abgeschätzte Temperatur einer Katalysatorvorrichtung auf einen Zustand des Katalysators geschlossen wird. Darüber kann entschieden werden, ob und wie ein Wert einer Sauerstoffkonzentration als gewünschter Wert gesetzt wird, der sodann weitergenutzt wird. Hierbei kann auch vorgesehen werden, dass das Verfahren entscheidet, dass ein vorgegebener stöchiometrischer Wert der Sauerstoffkonzentration zu nutzen ist
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7 zeigt eine Weiterbildung, wie das Verfahren schematisch ausgestaltet sein kann. Aufgrund der Feststellung von Bedingungen im Betriebspunkt, insbesondere beispielsweise der Umdrehungsgeschwindigkeit n bzw. dem abgegebenen oder dem gewünschten Drehmoment können verschiedene Werte für das weitere Verfahren vorgegeben bzw. aus Tabellen oder sonstigen Speichermöglichkeiten ermittelt werden. Auch können Werte, die beispielsweise in den vorher beschriebenen Verfahrensabläufen ermittelt wurden, hier mit eingehen. Auf diese Weise kann über eine NO X Bestimmung und Korrektur einen Sauerstoffwert bestimmt werden, der wiederum im Abgleich gebracht werden kann mit einem aktuell bestimmten Sauerstoffwert Dieser kann wiederum in eine Regelschleife eingehen, wobei auf Basis einer Vorregelung, die modellbasiert ist und in die entsprechende Druck bzw. Temperaturwerte des Zylinders eingehen, sodann eine Position des Abgasrückführungsventils im Hochdruck-Abgaspfad bestimmt werden.
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8 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung einer modellbasierten Vorsteuerung für die Hochdruck-Abgasrückführung. Über die verschiedenen Werte, die in die unterschiedlichen Modelle eingehen, um somit schließlich zum einen eine Sauerstoffkonzentration, einen angepassten Lambda-Wert wie auch einen Massenstrom zu bestimmen, kann eine Vorbestimmung eines Abgas-Rückführungs-Massenstroms erzeugt werden. Er kann wiederum in ein invertiertes Abgasrückführungs-Modell unter Berücksichtigung von Temperaturen bzw. Drücken im Zylinder Berücksichtigung findet. Daraus wiederum kann das Verhältnis von Hochdruck bzw. Niederdruck Abgasrückführung bestimmt und in eine Regelung eingehen. Im Rahmen der Regelung kann sodann auf die Ventilposition des Abgasrückführungs-Ventil im Hochdruckpfad geschlossen werden.
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9 zeigt einen beispielhaften Überblick über eine Regelstrategie insbesondere unter Berücksichtigung einer Niederdruck-Abgasrückführung. Hierbei können auch verschiedene Werte auf Basis eines gegebenen Betriebspunktes der Verbrennungskraftmaschine vorgegeben bzw. bestimmt werden und zur weiteren Berechnung in verschiedene Modelle und Adaption insbesondere eines NO X korrigierten Modells zur Bestimmung eines Sauerstoff-Konzentrationswertes eingehen. Durch die wertere Bestimmung des Verhältnisses zwischen Niederdruck und Hochdruck Abgasrückführung und deren Verteilung sowie der Bestimmung des aktuellen Massenstromes im Niederdruck-Abgasrückführungpfad kann sodann eine Regelung geschaffen werden, über die wiederum Einfluss genommen werden kann auf die Abgasrückführungs-Ventilposition im Hochdruckpfad. Hierbei kann ein schnelleres Verfahren in die bestimmte Position dadurch geschaffen werden, wenn eine Vorregelung genutzt wird, wie sie angedeutet als optional dargestellt ist Die Vorregelung ermöglicht das Abschätzen eines ungefähren Wertes der Position und/oder einer Zeit der Öffnung de Ventils. Durch die genauere Steuerung im Rahmen der Regelung kann sodann ein schnelleres Verfahren ermöglicht sein.
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10 zeigt in Ergänzung zu der Darstellung der 1 bzw. 2, wie unter Berücksichtigung des NO x -Modells, einer Voreinstellung einer NO X Korrektur und unter Berücksichtigung einer Kompression- und Befüllungs-Strategie und der Bestimmung einer jeweiligen Sauerstoffkonzentration eine Positionsbestimmung für das jeweilige AGR-Ventil bzw. für ein oder mehrere Ventile des variablen Ventiltriebs sowie für eine Abgasklappe eingestellt werden kann, um damit eine Reduktion der Stickstoffemissionen zu ermöglichen.
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11 zeigt in schematischer Ansicht eine Verbrennungskraftmaschine in beispielhafter Form eines Dieselmotors 1. der Dieselmotor 1 weist eine Verdichtung 2 auf. Die Verdichtung 2 ist in diesem Falle als Abgasturboaufladung dargestellt. Hierzu ist ein Verdichter 3 und eine Abgasturbine 4 im Ansaug- bzw. Abgastrakt enthalten. Des Weiteren weist der Dieselmotor 1 eine Niederdruck Abgasrückführung 5 und eine Hochdruck-Abgasrückführung 6 auf. Die Niederdruck-Abgasrückführung 5 und die Hochdruck-Abgasrückführung 6 bilden in diesem speziellen Falle eine äußere Abgasrückführung 7. Die äußere Abgasrückführung 7 weist in der jeweiligen Abgasrückführung ein Abgasrückführungsventil 8 auf. Die Abgasrückführungsventile 8 sind jeweils unabhängig voneinander durch eine Steuer- bzw. Regelungseinrichtung in ihrer Position, d. h. bezüglich ihrer Öffnung und Schließung wie auch bezüglich ihres Öffnungsquerschnittes einstellbar. Die Steuer- bzw. Regelungseinrichtung kann beispielsweise in einer Motorsteuerung 9 implementiert vorliegen. Die Motorsteuerung 9 kann des weiteren eine Recheneinheit 17 zur Verfügung stellen. Die Recheneinheit 10 ist beispielsweise eine in der Motorsteuerung 9 enthaltene CPU. Die Motorsteuerung 9 kann mit weiteren Steuergeräten in Verbindung stehen sowie Parameter und sonstige Signale mit denen austauschen. So kann beispielsweise ein Ventilsteuergerät 11 vorgesehen sein. Das Ventil Steuergeräte 11 ist beispielsweise in der Lage, eine Öffnungs- und Schließzeit bzw. Öffnungs- und Schließdauer eines oder mehrerer Ventile des Dieselmotors 1 zu verändern. Ein Ventiltrieb kann hierzu beispielsweise einen mechanischen Ventiltrieb, einen elektro-mechanischen Ventiltrieb, einen magnetischen Ventiltrieb, einen hydraulischen Ventiltrieb wie auch Kombinationen davon bei einem oder mehreren Ventilen, vorzugsweise zumindest bei allen Auslassventilen, insbesondere bevorzugt bei allen Einlass- und Auslassventilen vorsehen. Des Weiteren weist der Dieselmotor 1 beispielsweise eine Kühlung 12 auf. Die Kühlung 12 ist beispielhaft in eine frische Luftzuführung 13 eingebracht. Insbesondere besteht die Möglichkeit, dass neben der einzelnen dargestellten Verdichtung 2 noch eine weitere zusätzliche Verdichtungsstufe vorhanden ist. Dieser Verdichtungsstufe kann ebenfalls eine Kühlung zugeordnet sein. Des Weiteren weist der Dieselmotor 1 einen Abgastrakt 14 auf. Der Abgastrakt 14 nimmt das aus den einzelnen Zylindern des Dieselmotors 1 heraustretende Abgas auf und führte dieses zumindest teilweise zur Abgasturbine 4. Ein Teil des Abgases kann auch über die Abgasrückführung 7 der Frischluftzuführung 13 zugeführt werden. Des Weiteren ist eine Abgasreinigungsvorrichtung 15 vorgesehen. Die Abgasreinigungsvorrichtung 15 ist schematisch angedeutet. Sie kann beispielsweise einen Katalysator, einen Ruß-Partikelfilter, einen NO X-Speicher oder eine sonstige Vorrichtung aufweisen, die bei der Nachbehandlung von aus dem Dieselmotor 1 ausgetretenem Abgas eingesetzt wird. Beispielsweise wird eine Lambda-Sonde ebenfalls als Sensor 17 eingesetzt Des Weiteren können eine Vielzahl an unterschiedlichen Sensoren 17 vorgesehen seien. Die Sensoren können ein oder mehrere Messparameter aufnehmen. Zum Beispiel kann eine Temperatur, ein Massenstrom, ein Druck oder ein sonstiger Wert erfasst und an eine nachfolgende, nachgeordnete Vorrichtung weitergegeben beachten. Beispielsweise können ein oder mehrere Signale von einer oder mehreren Sensoren 17 der Motorsteuerung 9 wie auch den verschiedenen Steuergeräten, so z. B. dem Ventilsteuergerät 11 zugeführt werden. Beispielsweise kann hierfür ein Bussystem eingesetzt werden. Über das System kann die Information von denjenigen Steuergeräten, Regelung und/oder Steuerung auf genommen werden, welches sie gegebenenfalls benötigt. Insbesondere kann auf diese Weise eine Redundanz unterschiedlicher Funktionen sichergestellt werden. So kann beispielsweise die Motorsteuerung 9 eine Einrichtung 16 zur Bestimmung einer Temperatur und eines Druckes eines Restabgases aufweisen. Diese Einrichtung 16 kann jedoch auch in einem getrennt davon angeordneten Steuergerät zusätzlich oder alternativ angeordnet sein. Mittels der Sensoren 17 sind eine Vielzahl an Parameter ermittelbar, die in das Verfahren miteingehen.
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In 1 ist des Weiteren eine Vergrößerung eines Zylinders dargestellt. Der Zylinder weist einen Verbrennungsraum 18 auf. In dem Verbrennungsraum 18 befindet sich ein Restabgas 19, welches für einen Verbrennungstakt im Verbrennungsraum 18 verbleibt. Das Restabgas 19 setzt sich aus verschiedenen Anteilen zusammen, die jeweils durch verschiedene Pfeile schematisch angedeutet sind. So ist ein erster Teil 20 an Abgas im Verbrennungsraum 18 vorhanden, der aus einer inneren Abgasrückführung herrührt. Dazu ist der erste Teil 20 über das Auslassventil 21 in den Abgastrakt 14 übergetreten und anschließend aus dem Abgastrakt 14 über das Auslassventil 21 zurück in den Verbrennungsraum 18 gelangt. Ein zweiter Teil 22 des Abgases verbleibt auch beim Gasladungswechsel aus dem Verbrennungsraum 18 innerhalb des Verbrennungsraumes 18. Ein dritter Teil 23 des Abgases wird über die externe Abgasrückführung 7 dem Verbrennungsraum 18 wieder zugeführt. Diese drei Teile 20, 22, 23 bilden zusammen das Restabgas 19.
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Der Dieselmotor 1 weist das oben vorgeschlagene Verfahren vorzugsweise zumindest zum Teil hinterlegt in der Motorsteuerung 9 auf. Auf diese Weise gelingt es, dass durch Anpassung und Ermittlung des jeweiligen Sauerstoffgehalts eine Reduktion von Stickstoffoxid im Abgas ermöglicht wird. Insbesondere durch die Berücksichtigung, welche Restabgasanteile in der Brennkammer verbleiben, welche durch eine innere und eine äußere Abgasrückfhrung in die Brennkammer zugeführt werden, dabei berücksichtigend, welcher Einfluss hieraus sich auf die jeweilige Zusammensetzung insbesondere in Bezug auf die Sauerstoffkonzentration und die sich daraus ergebende Auswirkung auf eine mögliche Stickstoffoxid-Bildung im nachfolgenden Verbrennungstag sich ergibt, wird ermöglicht, mittels der Regelung insbesondere auch durch vorgegebene Parameter, die ebenfalls Berücksichtigung finden, die innermotorische Verbrennung an gesetzliche Vorgaben zur Abgasreduzierung anpassen zu können. Insbesondere ist das vorgeschlagene Verfahren auch in der Lage, bei einem Selbstzündungsmotor, der nach dem Viertaktprinzip arbeitet, eine Regelung in einer Geschwindigkeit ermöglichen zu können, die auf den einzelnen Verbrennungstakt abgestellt eine Anpassung ermöglicht Diese kann zylinderselektiv sein. Sie kann aber auch als globale Regelung für alle Zylinder oder für eine Anzahl zusammengefasster Zylinder erfolgen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3401362 A1 [0003]
- WO 2008/131788 [0004]
- WO 2008/131789 [0005]
