DE102004035317A1 - Method and device for controlling an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine beschrieben. Ein erster Steller dient zur Beeinflussung des der Brennkraftmaschine zugeführten Frischluftmassenstroms und/oder des Abgasrückführmassenstroms. Ausgehend von einem Vergleich zwischen einem Sollwert und einem Istwert für den Frischluftmassenstrom und/oder den Abgasrückführmassenstrom ist mittels eines Reglers wenigstens eine Stellgröße für den wenigstens einen Steller vorgebbar. Der wenigstens einen Stellgröße wird ein modellbasierter Vorsteuerwert überlagert.An apparatus and a method for controlling an internal combustion engine are described. A first actuator is used to influence the fresh air mass flow supplied to the internal combustion engine and / or the exhaust gas recirculation mass flow. Based on a comparison between a desired value and an actual value for the fresh air mass flow and / or the exhaust gas recirculation mass flow, at least one manipulated variable for the at least one actuator can be predetermined by means of a controller. The at least one manipulated variable is superimposed on a model-based precontrol value.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine.The The invention relates to a method and a device for controlling an internal combustion engine.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine ist beispielsweise aus der DE 196 20 039 bekannt. Bei dem dort beschriebenen System dient ein erster Steller zur Beeinflussung des der Brennkraftmaschine zugeführten Frischluftmassenstroms und ein zweiter Steller zur Beeinflussung des Abgasrückführmassenstroms. Als erster Steller wird vorzugsweise eine Regelklappe verwendet, die in der Ansaugleitung nach dem Verdichter angeordnet ist. Als zweiter Steller dient vorzugsweise ein Abgasrückführventil, das in der Abgasrückführleitung angeordnet ist.A method and a device for controlling an internal combustion engine is, for example, from DE 196 20 039 known. In the system described therein, a first actuator is used to influence the fresh air mass flow supplied to the internal combustion engine and a second actuator to influence the exhaust gas recirculation mass flow. As a first actuator, a control valve is preferably used, which is arranged in the intake pipe to the compressor. The second actuator is preferably an exhaust gas recirculation valve, which is arranged in the exhaust gas recirculation line.

In bestimmten Betriebszuständen ist eine genaue Einstellung sowohl des Frischluftmassenstroms als auch des Anteils des rückgeführten Abgases erforderlich. Hierzu müssen sowohl das Abgasrückführventil als auch die Regelklappe geregelt betrieben werden. Ein solcher Betriebszustand liegt beispielsweise bei der Regeneration eines Abgasnachbehandlungssystems vor, beispielsweise bei der Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators.In certain operating conditions is an accurate setting of both the fresh air mass flow as also the proportion of recirculated exhaust gas required. To do this both the exhaust gas recirculation valve operated as well as the control flap. Such a Operating state, for example, in the regeneration of a Exhaust after-treatment system before, for example, during regeneration a NOx storage catalyst.

Üblicherweise erfolgt eine Regelung des Saugrohrdrucks, das heißt des Drucks vor dem Einlass in die Brennkraftmaschine. Die Regelung des Saugrohrdrucks über das Abgasrückführventil basiert auf der Annahme, dass der Saugrohrdruck unabhängig von der Stellung der Regelklappe immer steigt, wenn das Abgasrückführventil weiter geöffnet wird. Dies gilt aber nur, wenn die Regelklappe so weit angestellt ist, dass sich ein deutliches Druckgefälle über die Regelklappe einstellt. Ab einem bestimmten Öffnungswinkel der Regelklappe kann sich dieser Effekt jedoch umkehren. Wird in diesem Fall das Abgasrückführventil geöffnet, fließt mehr Abgas über die Abgasrückführleitung und damit weniger Massenstrom über die Turbine. Aus diesem Grund fördert der Verdichter weniger und der Druck nach Verdichter wird kleiner. Dies wiederum bewirkt, dass auch der Saugrohrdruck sinkt. Zusammengefasst bedeutet dies, dass sich der Regelsinn der Saugrohrdruckregelung mittels des Abgasrückführventils abhängig vom Öffnungswinkel der Regelklappe ändern kann. Dieses Verhalten kann der Regler nicht kompensieren und damit auch den Sollwert nicht einregeln.Usually there is a regulation of the intake manifold pressure, that is the pressure before the intake into the internal combustion engine. The regulation of intake manifold pressure via the Exhaust gas recirculation valve based on the assumption that the intake manifold pressure is independent of the position of the butterfly valve always increases when the exhaust gas recirculation valve continues to open. But this only applies if the control flap is set so far that sets a significant pressure drop across the control valve. From a certain opening angle However, the damper can reverse this effect. Is in In this case, the exhaust gas recirculation valve open, flows more exhaust over the Exhaust gas recirculation line and therefore less mass flow over the turbine. For this reason promotes the compressor less and the pressure after compressor is smaller. This in turn causes the intake manifold pressure to drop. Summarized This means that the sense of control of intake manifold pressure control by means of the exhaust gas recirculation valve depending on the opening angle change the control flap can. This behavior can not be compensated by the controller and thus also do not adjust the setpoint.

Bei üblichen Reglerstrukturen muss bei der Applikation immer zwischen einem guten Führungsverhalten und einem guten Störverhalten abgewogen werden. Dadurch, dass ein erster Steller zur Beeinflussung des der Brennkraftmaschine zugeführten Frischluftmassenstroms und/oder des Abgasrückführmassenstroms vorgesehen ist, wobei ausgehend von einem Vergleich zwischen einem Sollwert und einem Istwert für den Frischluftmassenstrom und/oder den Abgasrückführmassenstrom mittels eines Reglers wenigstens eine Stellgröße für den wenigstens einen Steller vorgebbar ist, und dass der wenigstens einen Stellgröße ein modellbasierter Vorsteuerwert überlagert wird, muss der Regler nur noch geringe Abweichungen ausregeln. D. h. der Regler kann auf gutes Störverhalten appliziert werden.At usual Regulator structures must always be between a good one in the application leadership and a good interference behavior be weighed. By having a first adjuster to influence of the internal combustion engine supplied fresh air mass flow and / or the exhaust gas recirculation mass flow is provided, starting from a comparison between a Setpoint and an actual value for the fresh air mass flow and / or the exhaust gas recirculation mass flow by means of a Regulator at least one manipulated variable for the at least one Steller is specifiable, and that the at least one manipulated variable a model-based Precontrol value superimposed the controller only needs to compensate for small deviations. D. H. the controller can be good at disturbing behavior be applied.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein erster Steller, der den der Brennkraftmaschine zugeführten Frischluftmassenstrom beeinflusst, und ein zweiter Steller, der den Abgasrückführmassenstrom beeinflusst vorgesehen sind, wobei ausgehend von einem Vergleich zwischen einem ersten Sollwert und einem ersten Istwert für den Frischluftmassenstrom eine erste Stellgröße für den ersten Steller und dass ausgehend von einem Vergleich zwischen einem zweiten Sollwert und einem zweiten Istwert für den Frischluftmassenstrom eine zweite Stellgröße für den zweiten Steller vorgebbar ist, und dass wenigstens einer Stellgröße ein modellbasierter Vorsteuerwert überlagert wird. Das heißt, dass jeweils ein Regler für die Frischluftmassenstrom und ein Regler für den Abgasrückführmassenstrom vorgesehen sind und wenigstens einem der Regler zusätzlich eine Vorsteuerung zugeordnet ist.Especially It is advantageous if a first actuator, that of the internal combustion engine supplied fresh air mass flow influenced, and a second actuator, the exhaust gas recirculation mass flow are provided, based on a comparison between a first set value and a first actual value for the fresh air mass flow a first manipulated variable for the first Steller and that starting from a comparison between a second Setpoint and a second actual value for the fresh air mass flow a second manipulated variable for the second Steller is specifiable, and that at least one manipulated variable is a model-based Precontrol value superimposed becomes. This means, that in each case a regulator for the fresh air mass flow and a regulator for the exhaust gas recirculation mass flow are provided and at least one of the controller additionally one Precontrol is assigned.

Dadurch, dass der Vorsteuerwert mittels eines Modells vorgebbar ist, kann der Vorsteuerwert sehr genau vorgegeben werden.Thereby, that the precontrol value can be predetermined by means of a model can the pre-control value can be specified very precisely.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Modell wenigstens ein erstes Teilmodell für eine Mischstelle und/oder ein zweites Teilmodell für den Steller beinhaltet. Als Mischstelle wird der Raum zwischen dem Einlass der Brennkraftmasche und den beiden Stellern bezeichnet. Bei den Stellern handelt es sich vorzugsweise um die Regelklappe und das Abgasrückführventil. Durch die Aufteilung des Modells wird die Adaption des Modells deutlich vereinfacht.Especially It is advantageous if the model has at least a first partial model for one Mixing point and / or a second part model for the controller includes. When Mixing point is the space between the inlet of the combustion engine and the two writers referred. The writers are preferably around the control flap and the exhaust gas recirculation valve. By dividing the model, the adaptation of the model becomes clear simplified.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das erste Teilmodell für die Mischsteller die Temperatur T3 nach dem Auslass der Brennkraftmaschine, die Temperatur T21 vor dem Steller, die Drehzahl N, die Sollwerte für Frischluftmassenstrom und Abgasrückführmassenstroms verarbeitet. Diese Größen wirken sich wesentlich auf die Vorsteuerwerte aus. Zur Steigerung der Genauigkeit können noch weitere Größen berücksichtigt werden.Especially It is advantageous if the first part model for the mixer plate the temperature T3 after the exhaust of the internal combustion engine, the temperature T21 before the actuator, the speed N, the setpoints for fresh air mass flow and Exhaust gas recirculation mass flow processed. These sizes work significantly on pre-tax values. To increase the accuracy can still other sizes considered become.

Vorteilhaft ist es, wenn das zweite Teilmodell zur Vorgabe der Stellgröße für den Frischluftmassenstrom als Eingangsgrößen wenigstens einen Druck P22 im Saugrohr und den Sollwert für Frischluftmassenstroms verarbeitet. Diese Größen wirken sich wesentlich auf den Vorsteuerwert aus. Zur Steigerung der Genauigkeit können noch weitere Größen berücksichtigt werden.It is advantageous if the second submodel processes for predetermining the manipulated variable for the fresh air mass flow as input variables at least one pressure P22 in the intake manifold and the setpoint value for fresh air mass flow. These sizes do not work significantly to the pre-tax value. To increase the accuracy even more sizes can be considered.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das zweite Teilmodell (235) zur Vorgabe der Stellgröße für den Frischluftmassenstrom als Eingangsgrößen wenigstens Temperatur T21 und/oder einen Druck P21 vor dem Steller und nach dem Verdichter und/oder einen Sollluftmassmassenstrom MA verarbeitet. Diese Größen wirken sich wesentlich auf den Vorsteuerwert aus. Zur Steigerung der Genauigkeit können noch weitere Größen berücksichtigt werden.It is particularly advantageous if the second submodel ( 235 ) to specify the manipulated variable for the fresh air mass flow as input variables at least T21 temperature and / or a pressure P21 before the actuator and after the compressor and / or a target mass air flow MA processed. These quantities have a significant effect on the pre-tax value. To increase the accuracy even more sizes can be considered.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das zweite Teilmodell 335 zur Vorgabe der Stellgröße für den Abgasrückführmassenstrom als Eingangsgrößen wenigstens eine Temperatur T3 und/oder einen Druck P3 des Abgases nach Auslass der Brennkraftmaschine und vor der Turbine und/oder einen Sollabgasmassenstrom MR verarbeitet. Diese Größen wirken sich wesentlich auf den Vorsteuerwert aus. Zur Steigerung der Genauigkeit können noch weitere Größen berücksichtigt werden.It is particularly advantageous if the second part model 335 for the specification of the manipulated variable for the exhaust gas recirculation mass flow as input variables at least one temperature T3 and / or a pressure P3 of the exhaust gas to the outlet of the internal combustion engine and processed before the turbine and / or a target exhaust gas mass flow MR. These quantities have a significant effect on the pre-tax value. To increase the accuracy even more sizes can be considered.

Dadurch dass der Sollwert an das zeitliche Verhalten des Regelkreises angepasst wird, kann das Verhalten des Reglers und der Vorsteuerung deutlich verbessert werden.Thereby that the setpoint is adapted to the temporal behavior of the control loop is, the behavior of the controller and the feedforward control can be clearly be improved.

Dadurch dass der Istwert mittels eines zweiten Modells vorgebbar ist, können kostenintensive Sensoren zur Ermittlung des Istwerts eingespart werden.Thereby that the actual value can be predetermined by means of a second model can be cost-intensive sensors to save the actual value.

Dadurch, dass der Regler in bestimmten Betriebszuständen abschaltbar ist verbessert sich das Verhalten des Systems deutlich.Thereby, that the controller can be switched off in certain operating states is improved the behavior of the system is clear.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigtThe Invention will be described below with reference to the drawing Embodiments explained. It shows

1 ein Blockdiagramm einer Brennkraftmaschine und 1 a block diagram of an internal combustion engine and

2 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorgehensweise. 2 a block diagram of the procedure according to the invention.

Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Vorgehensweise am Beispiel einer Regelklappe und eines Abgasrückführventils beschrieben. Prinzipiell ist die erfindungsgemäße Vorgehensweise auf alle Steller anwendbar, mit denen der Frischluftmassenstrom bzw. der Abgasrückführmassenstrom beeinflusst werden kann. Anstelle des Frischluftmassenstroms bzw. des Abgasrückführmassenstroms können auch andere Größen, die diesen Größen entsprechen, geregelt und/oder gesteuert werden. D. h. bei den Sollwerten bzw. den Istwerten handelt es sich um Größen, die den Frischluftmassenstrom bzw. den Abgasrückführmassenstrom charakterisieren. Bei den Stellgrößen handelt es sich um geeignete Größen zur Ansteuerung der entsprechenden Steller.in the The following is the procedure according to the invention described using the example of a control flap and an exhaust gas recirculation valve. In principle the procedure according to the invention applicable to all actuators with which the fresh air mass flow or the exhaust gas recirculation mass flow can be influenced. Instead of the fresh air mass flow or the exhaust gas recirculation mass flow can also other sizes that correspond to these sizes, be controlled and / or controlled. Ie. at the setpoints or the actual values are quantities that represent the fresh air mass flow or the exhaust gas recirculation mass flow characterize. The manipulated variables are suitable Sizes to Control of the corresponding actuator.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorgehensweise am Beispiel einer Dieselbrennkraftmaschine beschrieben. Die Erfindung ist aber nicht auf die Anwendung bei Dieselbrennkraftmaschinen beschränkt, sie kann auch bei anderen Brennkraftmaschinen, insbesondere bei direkteinspritzenden Benzinbrennkraftmaschinen verwendet werden.in the The following is the procedure according to the invention described using the example of a diesel internal combustion engine. The invention but is not limited to the application to diesel engines, they can also be used in other internal combustion engines, especially direct-injection gasoline engines be used.

Einer Brennkraftmaschine 100 wird über eine Hochdruckfrischluftleitung 102 eine bestimmte Gasmenge ML22, die einen bestimmten Sauerstoffanteil MO22 enthält, zugeführt. Die Größe MO22 wird auch als Sauerstoffanteil vor der Verbrennung bezeichnet. Die Hochdruckfrischluftleitung 102 besteht aus zwei Teilen. Ein erster Teil ist mit 102a bezeichnet, ein zweiter ist mit 102b bezeichnet. Der erste Teil entspricht der Leitung bis zur Abgaszumischung. Der zweite Teil 102b entspricht der Leitung nach der Abgaszumischung. In dem ersten Teil 102a ist eine Regelklappe 104 angeordnet. Die Luft in dem ersten Teil der Hochdruckfrischluftleitung 102a besitzt eine Temperatur T2 und einen Druck P2. Durch diesen Teil der Hochdruckfrischluftleitung bzw. durch die Regelklappe strömt der Frischluftmassenstrom MA.An internal combustion engine 100 is via a high pressure fresh air line 102 a certain amount of gas ML22, which contains a certain oxygen content MO22 supplied. The size MO22 is also called oxygen content before combustion. The high pressure fresh air line 102 consists of two parts. A first part is with 102 a second is with 102b designated. The first part corresponds to the line up to Abgaszumischung. The second part 102b corresponds to the line after Abgaszumischung. In the first part 102 is a control flap 104 arranged. The air in the first part of the high pressure fresh air line 102 has a temperature T2 and a pressure P2. Through this part of the high pressure fresh air line or through the control valve flows the fresh air mass flow MA.

Über eine Niederdruckfrischluftleitung 108 gelangt die Umgebungsluft zu einem Verdichter 106 und strömt dann über die Regelklappe 104 in die Hochdruckfrischluftleitung 102. Über den Verdichter strömt die Luftmenge ML21 mit dem Sauerstoffanteil MO21 in die Hochdruckfrischluftleitung 102. Die Luftmenge ML21 mit dem Sauerstoffanteil MO21, die durch die Niederdruckfrischluftleitung 108 strömt, entspricht im statischen Zustand der Luftmenge mit dem entsprechenden Sauerstoffanteil, die durch den Verdichter 106 bzw. durch die Regelklappe 104 strömt. Zwischen dem Verdichter 106 und der Regelklappe herrscht der Druck P21 und die Temperatur T21.About a low pressure fresh air line 108 the ambient air reaches a compressor 106 and then flows over the control flap 104 in the high pressure fresh air line 102 , The volume of air ML21 with the oxygen content MO21 flows into the high pressure fresh air line via the compressor 102 , The air volume ML21 with the oxygen content MO21, through the low pressure fresh air line 108 flows in the static state corresponds to the amount of air with the corresponding amount of oxygen passing through the compressor 106 or through the control flap 104 flows. Between the compressor 106 and the control valve prevails the pressure P21 and the temperature T21.

Die Temperatur T1 und der Druck P1, der in der Niederdruckfrischluftleitung 108 herrscht, entspricht den Umgebungsbedingungen, d.h. dem Umgebungsdruck und der Umgebungstemperatur.The temperature T1 and the pressure P1, in the low pressure fresh air line 108 prevails corresponds to the ambient conditions, ie the ambient pressure and the ambient temperature.

Von der Brennkraftmaschine 100 strömt die Luftmenge ML31 mit dem Sauerstoffanteil MO31 in eine Hochdruckabgasleitung 110. Die Größe MO31 wird auch als Sauerstoffanteil nach der Verbrennung bezeichnet. In der Hochdruckabgasleitung 110 herrscht die Temperatur T3 und der Druck P3. Diese Werte werden auch als Abgasdruck P3 und Abgastemperatur T3 bezeichnet.From the internal combustion engine 100 the quantity of air ML31 with the oxygen content MO31 flows into a high-pressure exhaust gas line 110 , The size MO31 is also called oxygen content after combustion. In the high-pressure exhaust gas line 110 the temperature T3 and the pressure P3 prevails. These Values are also referred to as exhaust gas pressure P3 and exhaust gas temperature T3.

Eine Luftmenge ML32 gelangt von der Hochdruckabgasleitung 110 zu einer Turbine 112, diese wird auch als Luftmenge über die Turbine bezeichnet. Von der Turbine 112 gelangt das Abgas in eine Niederdruckabgasleitung 114, die auch als Auspuffleitung 114 bezeichnet wird. In der Niederdruckabgasleitung herrscht Temperatur T4 und der Druck P4.An air volume ML32 comes from the high-pressure exhaust line 110 to a turbine 112 , this is also referred to as the amount of air through the turbine. From the turbine 112 the exhaust gas enters a low-pressure exhaust gas line 114 which also serves as an exhaust pipe 114 referred to as. In the low-pressure exhaust line, temperature T4 and pressure P4 prevail.

Die Turbine 112 treibt über eine Welle 111 den Verdichter 106 an. Die Drehzahl NL der Welle wird als Laderdrehzahl bezeichnet. Mittels eines Laderstellers 113 kann die Charakteristik der Turbine und damit des gesamten Laders beeinflußt werden. Zur Ansteuerung wird der Ladersteller 113 mit einem Ansteuersignal LTV beaufschlagt, das eine Verstellung des Laders um einen Hub LH zur Folge hat. Die Größe LH wird auch als Laderhub und die Größe LTV als Ladertastverhältnis bezeichnet.The turbine 112 drives over a wave 111 the compressor 106 at. The speed NL of the shaft is called the supercharger speed. By means of a loader actuator 113 The characteristics of the turbine and thus of the entire loader can be influenced. To control the loader 113 subjected to a drive signal LTV, which has an adjustment of the loader by a stroke LH result. The size LH is also referred to as loader stroke and the size LTV as Ladertastverhältnis.

Zwischen der Hochdruckabgasleitung 110 und der Hochdruckfrischluftleitung 102 besteht eine Verbindung, die als Abgasrückführleitung 116 bezeichnet ist. Durch diese Abgasrückführleitung 116 strömt die Luftmenge MR, die den Sauerstoffanteil MOA beinhaltet. Der Querschnitt der Abgasrückführleitung 116 ist vorzugsweise mittels eines Abgasrückführventils 118 steuerbar. Zur Ansteuerung wird der Abgasrückführsteller 119 einem Ansteuersignal ATV beaufschlagt, das eine Verstellung des Abgasrückführventils 118 um einen Hub AH zur Folge hat. Die Größe AH wird auch als Abgasrückführhub und die Größe ATV als Abgasrückführtastverhältnis bezeichnet.Between the high pressure exhaust gas line 110 and the high pressure fresh air line 102 there is a connection as the exhaust gas recirculation line 116 is designated. Through this exhaust gas recirculation line 116 flows the amount of air MR, which includes the oxygen content MOA. The cross section of the exhaust gas recirculation line 116 is preferably by means of an exhaust gas recirculation valve 118 controllable. To control the exhaust gas recirculation actuator 119 a control signal ATV is applied, which is an adjustment of the exhaust gas recirculation valve 118 results in a stroke AH. The quantity AH is also referred to as the exhaust gas recirculation stroke and the quantity ATV as the exhaust gas recirculation duty cycle.

Vorzugsweise wird die Drehzahl N an der Kurbel- und/oder der Nockenwelle der Brennkraftmaschine mittels eines Drehzahlsensors 101 erfasst. Des weiteren sind Mengenstellglieder 103 vorgesehen, die die einzuspritzende Kraftstoffmenge ME, die der Brennkraftmaschine zugeführt wird, bestimmen. Hierzu werden die Stellglieder 103 mit einem Mengensignal ME beaufschlagt.Preferably, the rotational speed N at the crankshaft and / or the camshaft of the internal combustion engine by means of a speed sensor 101 detected. Furthermore, quantity actuators 103 provided, which determine the fuel quantity to be injected ME, which is supplied to the internal combustion engine. For this purpose, the actuators 103 subjected to a quantity signal ME.

In 2 ist die erfindungsgemäße Vorgehensweise anhand eines Blockdiagramms dargestellt. Eine Istwertermittlung 200 ermittelt ausgehend von verschiedenen nicht dargestellten Eingangsgrößen einen Istwert für den Frischluftmassenstrom. Bei einer einfachen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Istwertermittlung 200 als Sensor ausgebildet ist, der den Frischluftmassenstrom unmittelbar erfasst. Bei einer verbesserten Ausführungsform ist vorgesehen, dass zur Istwertermittlung eine Modellberechnung verwendet wird, die beispielsweise in der DE 199 63 358 beschrieben ist. Dort entspricht der Frischluftmassenstrom der Größe ML21.In 2 the procedure according to the invention is illustrated by means of a block diagram. An actual value determination 200 determined based on various inputs, not shown, an actual value for the fresh air mass flow. In a simple embodiment, it is provided that the actual value determination 200 is designed as a sensor that detects the fresh air mass flow immediately. In an improved embodiment, it is provided that a model calculation is used for actual value determination, for example, in the DE 199 63 358 is described. There the fresh air mass flow corresponds to the size ML21.

Das Ausgangssignal der Istwertermittlung 200 gelangt über einen Verknüpfungspunkt 205 zu einem Regler 220. Mit dem Ausgangssignal des Reglers 220 wird ein Verknüpfungspunkt 225 beaufschlagt, der wiederum die Regelklappe 104 mit einer Stellgröße beaufschlagt. Am zweiten Eingang des Verknüpfungspunktes 205 liegt mit negativen Vorzeichen das Ausgangssignal eines Sollwertfilters 210, dem wiederum als Eingang das Ausgangssignal einer Sollwertvorgabe 215 zugeführt wird. Die Sollwertvorgabe 215 gibt den gewünschten Sollwert für den Frischluftmassenstrom MA abhängig von verschiedenen Betriebskenngrößen und verschiedenen Betriebszuständen vor. Das Ausgangssignal des Sollwertfilters 210 gelangt ferner zu einem Modell 230 der Mischstelle. Das Modell 230 verarbeitet ferner das Ausgangssignal verschiedener Sensoren 232, die Signale bezüglich der Temperatur T3 zwischen dem Auslass der Brennkraftmaschine und dem Eingang der Turbine, der Temperatur T21 zwischen dem Auslass des Verdichters und der Regelklappe und der Drehzahl N erfassen. Neben diesen Sensoren können noch weitere Sensorsignale erfasst und von dem Modell 230 ausgewertet werden.The output signal of the actual value determination 200 passes through a node 205 to a controller 220 , With the output signal of the controller 220 becomes a node 225 applied, in turn, the control valve 104 subjected to a manipulated variable. At the second input of the connection point 205 is the negative signal of the output signal of a setpoint filter 210 , in turn, as the input, the output signal of a setpoint input 215 is supplied. The setpoint specification 215 Specifies the desired setpoint for the fresh air mass flow MA depending on various operating parameters and different operating states. The output signal of the setpoint filter 210 also gets to a model 230 the mixing point. The model 230 also processes the output of various sensors 232 which detect signals relating to the temperature T3 between the engine exhaust and the turbine input, the temperature T21 between the compressor outlet and the control valve, and the engine speed N. In addition to these sensors, further sensor signals can be detected and detected by the model 230 be evaluated.

Mit dem Ausgangssignal des Modells 230 wird ein inverses Modell 235 der Regelklappe beaufschlagt. Das Modell 230 liefert Signale bezüglich des Frischluftmassenstroms MA und des Druckes P22, der dem Druck vor dem Einlass der Brennkraftmaschine entspricht, an das inverse Modell 235. Ferner werden dem inversen Modell 235 die Signale verschiedener Sensoren 240, die den Druck P21 und die Temperatur T21 zwischen dem Auslass des Verdichters und der Regelklappe 104 charakterisieren, zugeführt. Anstelle der Sensoren 240 kann auch ein Modell vorgesehen sein, das diese Größen ausgehend von anderen Größen ermittelt. Über eine Kennlinie 245 gelangt das Ausgangssignal des inversen Modells 235 zum Verknüpfungspunkt 225. Das Modell 230, in Verbindung mit dem inversen Modell 235 und der Kennlinie 245 wirken als Vorsteuerung für die Stellgröße der Regelklappe 104.With the output of the model 230 becomes an inverse model 235 the control flap applied. The model 230 provides signals relating to the fresh air mass flow MA and the pressure P22, which corresponds to the pressure before the intake of the internal combustion engine, to the inverse model 235 , Further, the inverse model 235 the signals of different sensors 240 representing the pressure P21 and the temperature T21 between the outlet of the compressor and the control valve 104 characterize, fed. Instead of the sensors 240 It is also possible to provide a model which determines these variables on the basis of other variables. About a characteristic 245 gets the output of the inverse model 235 to the connection point 225 , The model 230 , in conjunction with the inverse model 235 and the characteristic 245 act as pilot control for the manipulated variable of the control flap 104 ,

Ein paralleler Zweig für die Regelung des Abgasrückführmassenstroms MR ist mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Dem Abgasrückführventil 118 wird das Ausgangssignal eines Verknüpfungspunktes 325 zugeleitet, an dessen einen Eingang das Ausgangssignal eines Reglers 320 ansteht. Dem Regler 320 wird das Ausgangssignal des Verknüpfungspunktes 305 zugeleitet, der wiederum als Eingangsgröße das Ausgangssignal einer Istwertermittlung 300 zugeführt wird. Die Istwertermittlung 300 ist ähnlich gestaltet wie die Istwertermittlung 200, d. h. sie kann als Sensor oder als Modell ausgebildet sein. Die Sollwertvorgabe 315 gibt einen Sollwert für den Abgasrückführmassenstrom vor, der über einen Sollwertfilter 310 ebenfalls zu dem Verknüpfungspunkt 305 bzw. zu dem Modell 230 gelangt. Anstelle des Abgasrückführmassenstroms kann auch die Abgasrückführrate als Sollwert vorgegeben werden. Das Modell 230 beaufschlagt ein zweites inverses Modell 335 mit einem Signal das den Abgasrückführmassenstrom MR und den Druck P22 vor dem Einlass der Brennkraftmaschine charakterisiert. Ferner verarbeitet das inverse Modell 335 Signale von Sensoren 340, insbesondere des Druckes P3 und der Temperatur T3 zwischen dem Auslass der Brennkraftmaschine und Eingang der Turbine. Anstelle der Sensoren 340 kann auch ein Modell vorgesehen sein, das diese Größen ausgehend von anderen Größen ermittelt. Über eine zweite Kennlinie 345 gelangt das Ausgangssignal des zweiten inversen Modells 335 zu dem Verknüpfungspunkt 325.A parallel branch for the regulation of the exhaust gas recirculation mass flow MR is designated by corresponding reference symbols. The exhaust gas recirculation valve 118 becomes the output of a node 325 fed, at one input, the output signal of a controller 320 pending. The regulator 320 becomes the output signal of the node 305 fed, in turn, as input the output signal of an actual value determination 300 is supplied. The actual value determination 300 is designed similar to the actual value determination 200 ie it can be designed as a sensor or as a model. The setpoint specification 315 specifies a setpoint value for the exhaust gas recirculation mass flow, which is transmitted via a setpoint filter 310 also to the connection point 305 or to the model 230 arrives. Instead of the exhaust gas recirculation mass flow and the exhaust gas recirculation rate can be specified as the desired value. The model 230 impinges on a second inverse model 335 with a signal characterizing the exhaust gas recirculation mass flow MR and the pressure P22 before the intake of the internal combustion engine. Furthermore, the inverse model processes 335 Signals from sensors 340 , in particular the pressure P3 and the temperature T3 between the outlet of the internal combustion engine and the input of the turbine. Instead of the sensors 340 It is also possible to provide a model which determines these variables on the basis of other variables. Over a second characteristic 345 passes the output of the second inverse model 335 to the node 325 ,

Der Regler 220 regelt den Frischluftmassenstrom MA auf den von der Sollwertvorgabe 215 vorgegebenen Sollwert ein. Dazu wird der Istwert, der von der Istwertermittlung 200 bereitgestellt wird, mit dem gefilterten Sollwert verglichen. Ausgehend von der Abweichung des Sollwerts vom Istwert wird dann die Stellgröße zur Beaufschlagung der Regelklappe 104 vom Regler 220 vorgegeben. Die Istwertermittlung 200 kann dabei als Sensor, der den Frischluftmassenstrom unmittelbar ermittelt, oder als Modell, wie es beispielsweise aus der DE 199 63 358 bekannt ist, ausgebildet sein.The regulator 220 regulates the fresh air mass flow MA to that of the setpoint specification 215 specified setpoint. For this purpose, the actual value of the actual value determination 200 is compared with the filtered setpoint. Based on the deviation of the setpoint from the actual value then the manipulated variable for acting on the control valve 104 from the regulator 220 specified. The actual value determination 200 can be used as a sensor that determines the fresh air mass flow directly, or as a model, as for example from the DE 199 63 358 is known to be trained.

Dieser Regelung ist eine Vorsteuerung überlagert. Die Vorsteuerung beinhaltet im Wesentlichen ein Modell, das ausgehend von dem Sollwert für die Frischluftmasse eine Stellgröße für die Regelklappe 104 vorgibt. Das Modell beinhaltet wenigstens zwei Teilmodelle. Ein Teilmodell 230 bildet die Mischstelle nach, d. h. den Bereich zwischen dem Abgasrückführventil, der Regelklappe 104 und dem Einlass der Brennkraftmaschine. Ein weiteres Teilmodell 235 beinhaltet ein inverses Modell der Regelklappe 104. Mittels der Kennlinie 245 wird dieses Ausgangssignal des Modells, das der gewünschten effektiven durchströmten Fläche der Regelklappe entspricht, in eine Stellgröße für die Regelklappe 104 umgesetzt.This control is superimposed on a feedforward control. The feedforward control essentially contains a model which, based on the setpoint value for the fresh air mass, contains a manipulated variable for the control flap 104 pretends. The model includes at least two partial models. A partial model 230 simulates the mixing point, ie the area between the exhaust gas recirculation valve, the control flap 104 and the inlet of the internal combustion engine. Another submodel 235 includes an inverse model of the control flap 104 , By means of the characteristic 245 This output signal of the model, which corresponds to the desired effective flow area of the control flap, into a control variable for the control valve 104 implemented.

Dies bedeutet, die Vorsteuerung berechnet ausgehend von dem Sollwert für die Frischluftmasse MA und verschiedenen Betriebskenngrößen, insbesondere Temperatur und Druckgrößen, eine gewünschte effektiv durchströmte Fläche der Regelklappe und damit einen Vorsteuerwert. Die Regelung berechnet ausgehend von der Abweichung des Sollwerts vom Istwerts der Frischluftmasse ebenfalls eine Stellgröße für die Regelklappe. Diese beiden Größen werden im Verknüpfungspunkt vorzugsweise additiv zur Bildung der Stellgröße überlagert.This means the feedforward calculated based on the setpoint for the Fresh air mass MA and various operating characteristics, in particular Temperature and pressure sizes, one desired flowed through effectively area the butterfly valve and thus a pre-tax value. The regulation is calculated starting from the deviation of the setpoint from the actual value of the fresh air mass also a manipulated variable for the control flap. These two sizes will be in the connection point preferably additive to the formation of the manipulated variable superimposed.

Ein entsprechender Regelkreis mit einer Vorsteuerung ist auch für den Abgasrückführmassenstrom MR vorgesehen. Hier gibt die Sollwertvorgabe 315 einen entsprechenden Sollwert vor, der in dem Filter 310 gefiltert und im Verknüpfungspunkt 305 mit dem Istwert der Istwertermittlung 300 verglichen wird. Als Istwertermittlung 300 wird vorzugsweise ebenfalls ein Sensor verwendet, der den Abgasrückführmassenstrom unmittelbar erfasst. Da solche Sensoren in der Regel sehr teuer und aufwändig sind und kostengünstig nicht zur Verfügung stehen, wird hier ebenfalls in einer bevorzugten Ausführungsform ein Modell, das dem Modell der Istwertermittlung entspricht, verwendet, das diese Größen ausgehend von weiteren Betriebskenngrößen ermittelt. Abhängig von der Abweichung zwischen dem Soll- und dem Istwert berechnet der Regler 320 die Stellgröße zur Ansteuerung des Abgasrückführventils 118.A corresponding control circuit with a pilot control is also provided for the exhaust gas recirculation mass flow MR. Here is the setpoint specification 315 a corresponding setpoint in the filter 310 filtered and in the connection point 305 with the actual value of the actual value determination 300 is compared. As actual value determination 300 Preferably, a sensor is also used, which detects the exhaust gas recirculation mass flow immediately. Since such sensors are usually very expensive and expensive and are not available at low cost, a model corresponding to the actual value determination model is also used here in a preferred embodiment, which determines these variables on the basis of further operating parameters. Depending on the deviation between the setpoint and the actual value, the controller calculates 320 the manipulated variable for controlling the exhaust gas recirculation valve 118 ,

Ferner ist eine Vorsteuerung vorgesehen, die ausgehend von dem Sollwert ebenfalls mittels eines Modells einen Vorsteuerwert vorgibt. Das Modell beinhaltet das erste Teilmodell, das die Mischstelle modelliert, und einem inversen Modell des Abgasrückführventils. An das Modell schließt sich eine Kennlinie an.Further a feedforward control is provided, which starts from the setpoint likewise predetermines a pilot control value by means of a model. The Model includes the first submodel modeling the mixing point, and an inverse model of the exhaust gas recirculation valve. The model is closing a characteristic.

Dies bedeutet, ausgehend von einem Vergleich zwischen einem ersten Sollwert, der den Frischluftmassenstrom charakterisiert und einem ersten Istwert, wird eine Stellgröße für den ersten Steller, der vorzugsweise als Regelklappe ausgebildet ist, vorgegeben. Ferner wird ausgehend von dem Vergleich zwischen einem zweiten Sollwert, der den Abgasrückführmassenstrom charakterisiert und einem zweiten Istwert eine Stellgröße für den zweiten Steller, der vorzugsweise als Abgasrückführventil ausgebildet ist, vorgegeben.This means starting from a comparison between a first setpoint, which characterizes the fresh air mass flow and a first actual value, becomes a manipulated variable for the first actuator, which is preferably designed as a control flap, given. Further is based on the comparison between a second setpoint, the exhaust gas recirculation mass flow characterized and a second actual value is a manipulated variable for the second actuator, which is preferably designed as an exhaust gas recirculation valve is, given.

D. h. es ist eine parallele Struktur vorgesehen, bei der jeweils ein Sollwert für den Frischluftmassenstrom bzw. ein Sollwert für den Abgasrückführmassenstrom auf den vorgegebenen Sollwert eingeregelt wird. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass der Stellgröße, die von der Regelung ermittelt wird, ein Vorsteuerwert überlagert wird. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass zur Bildung des Vorsteuerwerts der Sollwert verwendet wird, der auch dem Regelkreis zugeführt wird. Zur Bildung der Vorsteuerwerte wird ein Modell verwendet, das wenigstens ein erstes oder ein zweites Teilmodell beinhaltet, die die Mischstelle modellieren bzw. ein inverses Modell des Stellers darstellen. Entsprechend ist bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, dass die Istwertermittlung ebenfalls als Modell ausgebildet ist, die den Istwert ausgehend von verschiedenen Betriebskenngrößen ermittelt.D. H. it is provided a parallel structure, in each case one Setpoint for the fresh air mass flow or a target value for the exhaust gas recirculation mass flow is adjusted to the predetermined setpoint. In a preferred Design is provided that the manipulated variable, the the control is determined, a pilot value is superimposed. Is preferred provided that used to form the pilot value of the setpoint which is also fed to the control loop. For the formation of pre-tax values a model is used that has at least a first or a second one Partial model that models or merges the mixing point represent an inverse model of the actuator. Accordingly is at a provided particularly advantageous embodiment that the actual value determination is also designed as a model, starting the actual value determined by various operating parameters.

Bevorzugt wird als Sollwert der Abgasrückführmassenstrom, d. h. der Massenstrom, der über das Abgasrückführventil fließt, als Sollwert vorgegeben und der Istwert auf diesen vorgegebenen Sollwert eingeregelt. Alternativ kann als Sollwert auch die Abgasrückführrate vorgegeben und auf den Sollwert eingeregelt werden.Preferably, the target value of the exhaust gas recirculation mass flow, ie the mass flow that flows through the exhaust gas recirculation valve, set as the setpoint and the actual value adjusted to this predetermined setpoint. Alternatively, as the setpoint, the Exhaust gas recirculation rate specified and adjusted to the setpoint.

Vorteilhaft ist, dass für den Frischluftmassenstrom und für den Abgasrückführmassenstrom jeweils ein Regelkreis vorgesehen ist, wobei dieser Regelkreis zum Einen einen Regler und zum Anderen eine Vorsteuerung beinhaltet. D. h. die beiden Größen werden unabhängig voneinander jeweils auf einen Sollwert eingeregelt.Advantageous is that for the fresh air mass flow and for the exhaust gas recirculation mass flow in each case a control circuit is provided, this control circuit for One includes a controller and the other a feedforward control. Ie. the two sizes will be independently each adjusted to a desired value.

Erfindungsgemäß ist die Vorsteuerung derart ausgebildet, dass sie die zeitlichen Verläufe der Stellgröße für die Regelklappe und das Abgasrückführventil so vorgeben, dass das System allein durch diese Vorsteuerung in der Lage ist, den Sollwertänderungen zu folgen. D. h. im Extremfall kann auf den Regler 220 und 320 völlig verzichtet werden bzw. er kann in bestimmten Betriebszuständen abgeschaltet werden. Wesentlich zum Erfolg der Vorsteuerung trägt das Modell, mit dem der Sollwert in die Stellgröße umgesetzt wird, bei. Das Modell umfasst ein Modell für die Mischstelle von Frischluft und Abgasrückführung, was als Behälter mit dem Volumen V22 und dem Druck P22 betrachtet wird. Ferner sind Teilmodelle vorgesehen, die das Abgasrückführventil und die Regelklappe als Drosseln abbilden. Als wesentliche Eingangsgröße für diese Modelle sind der Druck P3 nach dem Auslass der Brennkraftmaschine und vor der Turbine, der Druck P21 vor der Regelklappe und nach dem Verdichter der Druck P22 im Saugrohr, d. h. zwischen dem Einlass der Brennkraftmaschine und dem Abgasrückführventil bzw. der Regelklappe, der Temperatur T3 nach dem Auslass der Brennkraftmaschine, dem Sollwert für die Abgasrückführrate bzw. den Abgasrückführmassenstrom und im Sollwert für den Luftmassenstrom.According to the pilot control is designed such that they predetermine the time courses of the manipulated variable for the control flap and the exhaust gas recirculation valve so that the system alone is able to follow the setpoint changes by means of this precontrol. Ie. in extreme cases, can on the regulator 220 and 320 be completely dispensed with or he can be turned off in certain operating conditions. The model with which the setpoint is converted into the manipulated variable contributes significantly to the success of feedforward control. The model includes a model for the mixing point of fresh air and exhaust gas recirculation, which is considered to be a vessel with volume V22 and pressure P22. Furthermore, partial models are provided, which map the exhaust gas recirculation valve and the control valve as chokes. The main input variables for these models are the pressure P3 after the engine outlet and upstream of the turbine, the pressure P21 upstream of the control valve and downstream of the compressor the pressure P22 in the intake manifold, ie between the engine inlet and the exhaust gas recirculation valve or control damper. the temperature T3 after the outlet of the internal combustion engine, the target value for the exhaust gas recirculation rate or the exhaust gas recirculation mass flow and in the setpoint for the air mass flow.

Die Größen P3, P21, P22, T21 und T3 können sowohl mit Sensoren unmittelbar gemessen oder mittels eines Modells ausgehend von anderen Betriebskenngrößen berechnet werden. Als Modell eignet sich vorzugsweise ein in der DE 199 63 358 beschriebenes Modell. Als Sollwert MR und MA für die Abgasrückführrate und für den Luftmassenstrom, die von dem Modell verwendet werden, dienen vorzugsweise die selben Sollwerte, die auch der Regelung zugeführt werden. Das Modell liefert ausgehend von diesen Eingangsgrößen zeitliche Verläufe für effektiv durchströmte Flächen der Regelklappen und/oder des Abgasrückführventils. Diese werden über Kennlinien 245 bzw. 345 oder aufwändigere dynamische Modelle in Stellgrößen für die Regelklappe und/oder das Abgasrückführventil abgebildet.The quantities P3, P21, P22, T21 and T3 can either be measured directly with sensors or calculated by means of a model on the basis of other operating parameters. As a model is preferably a in the DE 199 63 358 described model. The target values MR and MA for the exhaust gas recirculation rate and for the air mass flow used by the model are preferably the same reference values which are also supplied to the control. On the basis of these input variables, the model provides temporal profiles for surfaces of the control valves and / or the exhaust gas recirculation valve that are effectively flowed through. These are about characteristics 245 respectively. 345 or more complex dynamic models in control variables for the control flap and / or the exhaust gas recirculation valve shown.

Die Sollwertvorgabe 215 bzw. 315 gibt den Sollwert für die entsprechende Stellgröße abhängig von verschiedenen Betriebsparametern und Betriebszuständen vor. Bei einer Änderung einer Betriebsgröße bzw. bei einem Umschalten in einen anderen Betriebszustand ergibt sich in der Regel ein unstetiger Verlauf des Sollwertes. Einem solchen unstetigen oder sprungförmigen Verlaufs des Sollwertes kann die entsprechende Größe in der Regel nicht folgen. Dies führt dazu, dass eine Regelabweichung auftritt, die der Regler auszuregeln versucht. Insgesamt führt dies zu einem unerwünschten Verhalten des Reglers. Deshalb ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Sollwertfilter 210 bzw. 310 die Sollwertvorgabe derart filtern, dass sich ein stetiger Verlauf des Sollwertes ergibt und dass das Gesamtsystem diesen Vorgaben zu jeder Zeit folgen kann. D. h. das zeitliche Verhalten des Sollwertes wird durch den Sollwertfilter an das zeitliche Verhalten des Gesamtsystems bzw. an das zeitliche Verhalten der Stellgröße angepasst. D. h. der Sollwertfilter 210 bzw. 310 erzeugt einen dynamisch verschliffenen Verlauf des Sollwerts. Ferner stellt der Filter die zeitliche Ableitung dieser Größe bereit.The setpoint specification 215 respectively. 315 Specifies the setpoint for the corresponding manipulated variable depending on various operating parameters and operating states. When changing an operating variable or when switching to another operating state, a discontinuous course of the setpoint generally results. Such a discontinuous or sudden course of the desired value, the corresponding size usually can not follow. This leads to a control deviation that the controller tries to correct. Overall, this leads to an undesirable behavior of the controller. Therefore, the invention provides that the setpoint filter 210 respectively. 310 to filter the setpoint input in such a way that there is a steady course of the setpoint value and that the overall system can follow these specifications at all times. Ie. The time behavior of the setpoint is adjusted by the setpoint filter to the temporal behavior of the overall system or to the temporal behavior of the manipulated variable. Ie. the setpoint filter 210 respectively. 310 generates a dynamically smoothed course of the setpoint. Furthermore, the filter provides the time derivative of this size.

Das Modell 230 berechnet aus verschiedenen Eingangsgrößen den gewünschten Frischluftmassenstrom sowie den Druck P22 im Saugrohr. Als Eingangsgrößen verwendet das Modell 230 die Temperatur T3, die Temperatur T21 vor der Regelklappe, den dynamisch verschliffenen Sollluftmassenstrom, die zeitliche Ableitung des dynamisch verschliffenen Sollluftmassenstroms, die dynamisch verschliffene Abgasrückführrate, die zeitliche Ableitung der dynamisch verschliffenen Abgasrückführrate sowie die Motordrehzahl. Ausgehend von diesen Größen berechnet das Modell 230 den Sollluftmassenstrom ML über die Regelklappe 104, den Sollabgasmassenstrom über das Abgasrückführventil und den Solldruck P22 im Mischbehälter.The model 230 calculates the desired fresh air mass flow from various input variables as well as the pressure P22 in the intake manifold. The models used as input variables 230 the temperature T3, the temperature T21 in front of the control flap, the dynamically ground target air mass flow, the time derivative of the dynamically ground target air mass flow, the dynamically attenuated exhaust gas recirculation rate, the time derivative of the dynamically attenuated exhaust gas recirculation rate and the engine speed. Based on these sizes, the model calculates 230 the desired air mass flow ML via the control valve 104 , the target exhaust gas mass flow via the exhaust gas recirculation valve and the setpoint pressure P22 in the mixing tank.

Die inversen Modelle 235 und 335 berechnen aus dem gewünschten Sollmassenstrom, der über die Drossel strömen soll, die effektiv durchströmte Fläche der jeweiligen Drossel. Dazu wird der Druck und/oder die Temperatur vor der Drossel sowie der Druck und/oder die Temperatur nach der Drossel verwendet. Die Eingangsgrößen für das Modell 245 der Regelklappe sind der Druck P21 vor der Regelklappe und nach dem Verdichter, der Druck P22im Saugrohr und die Temperatur T21 vor der Regelklappe. Die Eingangsgrößen des Modells 335 des Abgasrückführventils 118 sind der Druck P3 nach dem Auslass der Brennkraftmaschine und vor der Turbine, der Druck P22 im Saugrohr, die Temperatur T3 nach dem Auslass der Brennkraftmaschine und der Sollabgasmassenstrom MR, der durch das Abgasrückführventil 118 strömen soll.The inverse models 235 and 335 calculate from the desired mass flow desired to flow through the throttle, the effective flow area of the respective throttle. For this purpose, the pressure and / or the temperature before the throttle and the pressure and / or the temperature after the throttle is used. The input variables for the model 245 the control damper is the pressure P21 in front of the damper and after the compressor, the pressure P22 in the intake manifold and the temperature T21 in front of the damper. The input variables of the model 335 the exhaust gas recirculation valve 118 are the pressure P3 after the exhaust of the internal combustion engine and in front of the turbine, the pressure P22 in the intake manifold, the temperature T3 after the exhaust of the internal combustion engine and the target exhaust gas mass flow MR, passing through the exhaust gas recirculation valve 118 should flow.

Die Sollwerte für die effektiv durchströmten Flächen für die Regelklappe und das Abgasrückführventil werden über die Kennlinien 245 und 345 in Stellgrößen für die Regelklappe und das Abgasrückführventil umgerechnet. Anstelle der Kennlinie können hierzu auch aufwändigere dynamische Modelle verwendet werden.The setpoints for the effective flow areas for the control flap and the exhaust gas recirculation valve are on the characteristics 245 and 345 converted into manipulated variables for the control flap and the exhaust gas recirculation valve. Instead of the characteristic, more complex dynamic models can be used be used.

Durch die Vorsteuerung ergibt sich der Vorteil, dass sehr schnell auf Änderungen des Sollwerts reagiert werden kann, d. h. es ergibt sich ein sehr schnelles Führungsverhalten. Dabei ist die Systemdynamik hierbei bereits berücksichtigt. Das bedeutet, durch die Vorsteuerung kann sowohl die Abgasrückführrate bzw. Abgasrückführmassenstrom und der Luftmassenstrom sehr schnell an sich ändernde Bedingungen angepasst werden. Dies ist insbesondere bei der Umschaltung zwischen verschiedenen Betriebszuständen wie beispielsweise in den Regenerationsbetrieb oder aus dem Regenerationsbetrieb heraus vorteilhaft. Da die beiden Regelkreise unabhängig voneinander sind und bei einem System ohne Regelung gar keine Rückkoppelung vorhanden ist, treten bei dieser Struktur keine Stabilitätsprobleme auf. Wird zusätzlich ein Regler verwendet, muss dieser nur Störeinflüsse und Modellungenauigkeiten ausregeln, da das Führungsverhalten von der Vorsteuerung gewährleistet wird. Die Kopplung der beiden Steller ist über das Modell der Mischstelle 230 abgebildet. D. h. die Regler sind entkoppelt, wodurch die Applikation deutlich vereinfacht wird.The feedforward results in the advantage that it is possible to react very quickly to changes in the desired value, ie, a very rapid guiding behavior results. Here, the system dynamics is already taken into account. This means that both the exhaust gas recirculation rate or exhaust gas recirculation mass flow and the air mass flow can be adapted very quickly to changing conditions by the precontrol. This is particularly advantageous when switching between different operating states such as in the regeneration mode or from the regeneration operation out. Since the two control loops are independent of each other and there is no feedback at all in a system without control, there are no stability problems with this structure. If an additional controller is used, it must only correct disturbing influences and model inaccuracies, as the guiding behavior is ensured by the feedforward control. The coupling of the two actuators is above the model of the mixing point 230 displayed. Ie. the controllers are decoupled, which greatly simplifies the application.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn in bestimmten Betriebszuständen lediglich die Vorsteuerung aktiv ist und auf die Regelung verzichtet wird, d. h. dass die Regelung abgeschaltet wird. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass bei Vorliegen bestimmter Betriebszustände die Verbindung zwischen Regler 220 und dem Verknüpfungspunkt 225 bzw. zwischen dem Regler 320 und dem Verknüpfungspunkt 325 mittels eines Schaltmittels unterbrochen wird. Ein solcher Betriebszustand liegt beispielsweise vor, wenn eine kleine Regelabweichung eine große Stellgrößenänderung zur Folge hat. Bei solchen Betriebszuständen liegt eine geringe Sensitivität zwischen Stellgröße und einzuregelnder Größe vor. In diesen Betriebszuständen wird dann auf die Regelung verzichtet und nur die Vorsteuerwerte zur Ansteuerung des Stellers verwendet. Dadurch wird der Steller geschont und Störeinflüsse vermieden. Dies kann auch in Hinsicht auf Toleranzen vorteilhaft sein.It is particularly advantageous if, in certain operating states, only the pilot control is active and the control is dispensed with, ie that the control is switched off. This is done for example by the fact that in the presence of certain operating conditions, the connection between controller 220 and the link point 225 or between the controller 320 and the link point 325 is interrupted by a switching means. Such an operating state is present, for example, if a small control deviation results in a large manipulated variable change. In such operating states, there is a low sensitivity between the manipulated variable and the size to be regulated. In these operating states, the control is then dispensed with and only the pilot control values are used to control the actuator. This protects the actuator and prevents interference. This can also be advantageous in terms of tolerances.

Am Beispiel der Regelung der Luftmasse mittels einer Regelklappe im Regenerationsbetrieb bedeutet dies Folgendes: Der Einfluss der Regelklappenposition im weit geöffneten Bereich der Regelklappe auf die Luftmasse ist praktisch nicht sichtbar. Würde mit Hilfe einer Regelung versucht, einen Sollwert in diesem nicht sensitiven Bereich einzuregeln, so würde der Regler bedingt durch das Messrauschen große Ausschläge in der Stellgröße verursachen, die die Regelklappe unnötig belasten könnten. Bei der Verwendung einer modellbasierten Vorsteuerung wird in solchen nicht sensitiven Bereichen die Regelung abgeschaltet. Die Vorsteuerung liefert im Bereich geringer Sensitivität einen wesentlich ruhigeren Stellgrößenverlauf als ein Regler. Damit wird die Mechanik des Reglers geschont und Störeinflüsse auf das Luftsystem vermieden.At the Example of the control of the air mass by means of a control flap in Regeneration mode means the following: The influence of the damper position in the wide open Range of damper on the air mass is practically invisible. Would with Help of a scheme tries to set a setpoint in this non-sensitive To regulate area, so would the controller caused by the measurement noise large fluctuations in the manipulated variable, the control flap unnecessary could burden. When using a model-based feedforward is in such non-sensitive areas shut off the scheme. The feedforward control provides a much quieter in the field of low sensitivity Manipulated variable as a regulator. This protects the mechanics of the controller and Disturbing influences avoided the air system.

Üblicherweise wird als Regler 220 bzw. 320 ein Regler verwendet, der insbesondere PI-Verhalten aufweist. Der I-Anteil baut sich im Wesentlichen proportional zur vorzeichenbehafteten Fläche zwischen Soll- und Istwert auf. Wird für die Stellgröße ein sprunghafter Verlauf vorgegeben, so ergibt sich bedingt durch die Strecken- und Stellerdynamik eine zeitlich verzögerte Änderung des einzuregelnden Istwertes. Aus diesem Grund führen sprunghafte Sollwertverläufe zu einem nicht physikalisch bedingten Aufbau des I-Anteils. Um diesen wieder abzubauen, muss der Regler in die entsprechende andere Richtung bezüglich des Sollwerts Unter- bzw. Überschwingen. Dieses Verhalten führt zu schlechtem Einregelverhalten und kann nur durch entsprechende Werte für die Regelparameter gemildert werden. Bei entsprechenden Regelparametern ergibt sich jedoch wiederum ein schlechtes Führungsverhalten.Usually, as a regulator 220 respectively. 320 a controller is used, which in particular has PI behavior. The I component builds up essentially in proportion to the signed area between the setpoint and the actual value. If an erratic course is specified for the manipulated variable, the result is a time-delayed change of the actual value to be regulated due to the distance and actuator dynamics. For this reason, erratic setpoint value curves lead to a non-physical structure of the I component. To reduce this again, the controller must in the corresponding other direction with respect to the setpoint undershoot or overshoot. This behavior leads to poor control behavior and can only be mitigated by corresponding values for the control parameters. With corresponding control parameters, however, again results in a poor leadership behavior.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass durch die Sollwertfilter 210 und 310 dieser Effekt deutlich vermindert werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass mittels der Sollwertfilter 210 bzw. 310 der Verlauf des Sollwertes an die Regelstrecken- und/oder Stellerdynamik angepasst wird. Dies wird dadurch erreicht, dass der Sollwert derart gefiltert wird, dass er das selbe oder zumindestens ein ähnliches Zeitliches Verhalten wie der Steller und/oder die gesamte Regelstrecke aufweist. Besitzt des Steller beispielsweise PT1 Verhalten, so wird ein Filter mit PT1 verhalten verwendet. Dadurch verringert sich die für den Aufbau des I-Anteils maßgebliche Fläche deutlich. Nun kann der Regler mit einem größeren KI ausgelegt werden, da der unerwünschter Aufbau des I-Anteils vermieden wird.According to the invention it is provided that by the setpoint filter 210 and 310 this effect can be significantly reduced. This is achieved by using the setpoint filter 210 respectively. 310 the course of the setpoint is adapted to the controlled system and / or actuator dynamics. This is achieved by filtering the setpoint such that it has the same or at least a similar temporal behavior as the controller and / or the entire controlled system. If the actuator has PT1 behavior, for example, a filter with PT1 behavior is used. As a result, the relevant area for the build-up of the I component significantly reduced. Now, the controller can be designed with a larger AI, as the unwanted build-up of the I component is avoided.

Erfindungsgemäß wird der Sollwertfilter 210 und 310 derart ausgestaltet, dass eine dynamische Anpassung der Sollwerte an das Streckenverhalten erfolgt. Aus diesem angepassten Verlauf der Sollwerte wird eine effektiv durchströmte Sollfläche berechnet. Diese Größe wird sowohl zur Berechnung der Vorsteuerwerte durch das Modell 230 und die Modelle 235 und 335 verwendet als auch als Sollgröße für die Regelung 210 bzw. 320. Die Berechnung der Regelabweichung wird die nicht modellierte Restdynamik, z. B. Stellerdynamik dieser Stellgröße über ein Totzeit- und ein PT1-Glied abgebildet. Durch diese Maßnahme muss der Regler 220 bzw. 320 nur noch Modellungenauigkeiten und Störeinflüsse ausregeln und kann so entsprechend auf Schnelligkeit ausgelegt werden.According to the invention, the setpoint filter 210 and 310 configured such that a dynamic adaptation of the setpoints takes place on the track behavior. From this adjusted course of the setpoint values, an effectively flowed through target area is calculated. This quantity is used both to calculate the pilot control values by the model 230 and the models 235 and 335 used as well as a target size for the scheme 210 respectively. 320 , The calculation of the control deviation is the non-modeled residual dynamics, z. B. actuator dynamics of this manipulated variable over a dead time and a PT1 member shown. By this measure, the controller must 220 respectively. 320 only compensate for model inaccuracies and disturbances and can be designed accordingly for speed.

Treten bei einem Regler, der zumindestens ein Integrales Verhalten aufweist, große Regelabweichungen auf, so führt dies, bei Regelparametern, die für ein gutes dynamisches Verhalten notwendig sind, zu großen Werten des Integralanteils. Diese großen Werte bewirken Überschwinger oder Unterschwinger. Dieses Verhalten wird nicht gewünscht. Werden entsprechende Werte für die Regelparamter gewählt, bei denen keine Überschwinger oder Unterschwinger auftreten, so führt dies zu einem schlechten dynamischen Verhalten, das heißt der Istwert erreicht nur langsam den entsprechenden Sollwert.If large control deviations occur in the case of a controller which has at least one integral behavior, this leads, in the case of control parameters, to the are necessary for a good dynamic behavior, to large values of the integral part. These large values cause overshoots or undershoots. This behavior is not desired. If corresponding values are selected for the control parameters in which no overshoot or undershoot occur, this leads to a poor dynamic behavior, that is, the actual value only slowly reaches the corresponding setpoint.

Um dies zu vermeiden ist bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass der Betrag der Regelabweichung, das heißt das am Verknüpfungspunkt 205 und/oder am Verknüpfungspunkt 305 anstehende Signal, mittels eines Begrenzers auf einen höchstzulässigen Wert begrenzt wird.In order to avoid this, it is provided in a particularly advantageous embodiment that the amount of control deviation, that is, at the point of connection 205 and / or at the point of connection 305 pending signal is limited by means of a limiter to a maximum value.

Claims (11)

Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem ersten Steller zur Beeinflussung des der Brennkraftmaschine zugeführten Frischluftmassenstroms und/oder des Abgasrückführmassenstroms, wobei ausgehend von einem Vergleich zwischen einem Sollwert und einem Istwert für den Frischluftmassenstrom und/oder den Abgasrückführmassenstrom mittels eines Reglers wenigstens eine Stellgröße für den wenigstens einen Steller vorgebbar ist, wobei der wenigstens einen Stellgröße ein modellbasierter Vorsteuerwert überlagert wird.Method for controlling an internal combustion engine with at least a first actuator for influencing the internal combustion engine supplied fresh air mass flow and / or the exhaust gas recirculation mass flow, starting from a comparison between a setpoint and an actual value for the fresh air mass flow and / or the exhaust gas recirculation mass flow by means of a Regulator at least one manipulated variable for the at least a controller is specifiable, wherein the at least one manipulated variable is a model-based Precontrol value superimposed becomes. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsteuerwert mittels eines Modells vorgebbar ist.Method according to claim 1, characterized in that that the precontrol value can be predetermined by means of a model. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell wenigstens ein erstes Teilmodell für eine Mischstelle und/oder ein zweites Teilmodell für den Steller beinhaltet.Method according to claim 2, characterized in that that the model at least a first sub-model for a mixing point and / or a second partial model for the actuator. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilmodell für die Mischsteller die Temperatur T3 nach dem Auslass der Brennkraftmaschine, die Temperatur T21 vor dem Steller, die Drehzahl N, die Sollwerte für Frischluftmassenstroms und den Abgasrückführmassenstroms verarbeitet.Method according to claim 3, characterized that the first submodel for the mixer plates the temperature T3 after the outlet of the internal combustion engine, the temperature T21 in front of the actuator, the speed N, the setpoints for fresh air mass flow and the exhaust gas recirculation mass flow processed. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Teilmodell zur Vorgabe der Stellgröße für den Frischluftmassenstrom als Eingangsgrößen wenigstens einen Druck P22 im Saugrohr und den Sollwert für Frischluftmassenstroms verarbeitet.Method according to claim 3, characterized that the second part model for the specification of the manipulated variable for the fresh air mass flow as input variables at least processed a pressure P22 in the intake manifold and the setpoint for fresh air mass flow. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Teilmodell (335) zur Vorgabe der Stellgröße für den Frischluftmassenstrom als Eingangsgrößen wenigstens Temperatur T21 und/oder einen Druck P21 vor dem Steller und nach dem Verdichter und/oder einen Sollluftmassmassenstrom MA verarbeitet.Method according to claim 3, characterized in that the second partial model ( 335 ) to specify the manipulated variable for the fresh air mass flow as input variables at least T21 temperature and / or a pressure P21 before the actuator and after the compressor and / or a target mass air flow MA processed. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Teilmodell zur Vorgabe der Stellgröße für den Abgasrückführmassenstrom als Eingangsgrößen wenigstens eine Temperatur T3 und/oder einen Druck P3 des Abgases nach Auslass der Brennkraftmaschine und vor der Turbine und/oder einen Sollabgasmassenstrom MR verarbeitet.Method according to claim 3, characterized that the second partial model for the specification of the manipulated variable for the exhaust gas recirculation mass flow as input variables at least a temperature T3 and / or a pressure P3 of the exhaust gas to the outlet of Internal combustion engine and before the turbine and / or a target exhaust gas mass flow MR processed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert an das zeitliche Verhalten des Regelkreises angepasst wird.Method according to claim 1, characterized in that that the setpoint is adapted to the temporal behavior of the control loop becomes. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Istwert mittels eines zweiten Modells vorgebbar ist.Method according to claim 1, characterized in that that the actual value can be predetermined by means of a second model. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler in bestimmten Betriebszuständen abschaltbar ist.Method according to claim 1, characterized in that that the controller can be switched off in certain operating states. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem ersten Steller zur Beeinflussung des der Brennkraftmaschine zugeführten Frischluftmassenstroms und/oder des Abgasrückführmassenstroms, mit einem Regler der ausgehend von einem Vergleich zwischen einem Sollwert und einem Istwert für den Frischluftmassenstrom und/oder den Abgasrückführmassenstrom mittels eines wenigstens eine Stellgröße für den wenigstens einen Steller vorgibt, und Mitteln, die der wenigstens einen Stellgröße ein modellbasierter Vorsteuerwert überlagern.Device for controlling an internal combustion engine with at least a first actuator for influencing the internal combustion engine supplied Fresh air mass flow and / or the exhaust gas recirculation mass flow, with a controller based on a comparison between a setpoint and a Actual value for the fresh air mass flow and / or the exhaust gas recirculation mass flow by means of a at least one manipulated variable for the at least one Steller pretends, and means, the at least one manipulated variable a model-based Override precontrol value.
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