DE102005055952A1 - Method for operating internal-combustion engine, involves detection and determination of residual gas partial pressure of residual gas in combustion chamber - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine mindestens ein Einlassventil, mindestens ein Auslassventil, ein Abgasrohr und ein Saugrohr aufweist, wobei das Einlassventil und das Auslassventil eine Ventilüberschneidung aufweisen und wobei Abgase von dem Abgasrohr in das Saugrohr rückgeführt werden.The The present invention relates to a method for operating an internal combustion engine, wherein the internal combustion engine has at least one inlet valve, at least an exhaust valve, an exhaust pipe and a suction pipe, wherein the inlet valve and the outlet valve a valve overlap and wherein exhaust gases are recirculated from the exhaust pipe into the intake manifold.
Die Erfindung betrifft ferner eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Einlassventil, mindestens einem Auslassventil, einem Abgasrohr und einem Saugrohr, wobei das Einlassventil und das Auslassventil eine Ventilüberschneidung aufweisen und wobei Abgase von dem Abgasrohr in das Saugrohr rückführbar sind.The The invention further relates to an internal combustion engine with at least an intake valve, at least one exhaust valve, an exhaust pipe and a suction pipe, wherein the inlet valve and the outlet valve a valve overlap and wherein exhaust gases are traceable from the exhaust pipe into the intake manifold.
Die Erfindung betrifft ferner ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine mindestens ein Einlassventil, mindestens ein Auslassventil, ein Abgasrohr und ein Saugrohr aufweist, wobei das Einlassventil und das Auslassventil eine Ventilüberschneidung aufweisen und wobei Abgase von dem Abgasrohr in das Saugrohr rückführbar sind. Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm für ein derartiges Steuergerät.The Invention further relates to a control unit for an internal combustion engine, wherein the internal combustion engine at least one inlet valve, at least one Exhaust valve, an exhaust pipe and a suction pipe, wherein the Inlet valve and the exhaust valve have a valve overlap and wherein exhaust gases are traceable from the exhaust pipe into the intake manifold. The invention relates also a computer program for such a control unit.
Stand der TechnikState of technology
Das sich in dem Brennraum der Brennkraftmaschine nach dem Schließen der Einlassventile befindliche Gasgemisch wird als Brennraumfüllung bezeichnet. Die Brennraumfüllung setzt sich aus Luft zusammen, die über das Saugrohr in den Brennraum bei geöffneten Einlassventilen gelangt, und aus sogenanntem Restgas. Das Restgas wird durch die Abgasmasse, die nach der Verbrennung im Zylinder verbleibt und nicht während der Öffnungszeit der Auslassventile ausgeschoben wird, gebildet.The in the combustion chamber of the internal combustion engine after closing the Inlet valves located gas mixture is referred to as combustion chamber filling. The combustion chamber filling is composed of air, which via the intake manifold in the combustion chamber at open Inlet valves passes, and from so-called residual gas. The residual gas is due to the exhaust gas mass that remains in the cylinder after combustion and not while the opening time the exhaust valves is ejected formed.
Der Restgasanteil in dem Brennraum kann mittels einer sogenannten Abgasrückführung weiter erhöht werden. Dies kann wünschenswert sein, da das Restgas die Entflammung und den Verlauf der Verbrennung beeinflusst. Bei der sogenannten äußeren Abgasrückführung verbindet ein zusätzliches Ventil das Saugrohr mit dem Abgasrohr, so dass Abgas von dem Abgasrohr über das Ventil in das Saugrohr gelangt, sich dort mit der Luft vermischt und bei geöffnetem Einlassventil wieder in den Brennraum gelangt.Of the Residual gas in the combustion chamber can be further increased by means of a so-called exhaust gas recirculation. This may be desirable be, because the residual gas, the ignition and the course of combustion affected. In the so-called external exhaust gas recirculation connects an additional valve the suction pipe with the exhaust pipe, so that exhaust gas from the exhaust pipe over the Valve enters the suction pipe, there mixed with the air and when open Inlet valve returns to the combustion chamber.
Bei der sogenannten inneren Abgasrückführung gelangt das Abgas aufgrund gleichzeitig geöffneter Einlass- und Auslassventile, der sogenannten Ventilüberschneidung, direkt aus dem Brennraum bzw. von dem Abgasrohr und über den Brennraum in das Saugrohr. Die Brennraumfüllung kann in Brennkraftmaschinen mit Ventilüberschneidung in bestimmten Betriebspunkten bis zu 30% Restgas enthalten.at the so-called internal exhaust gas recirculation passes the exhaust gas due to simultaneously opened intake and exhaust valves, the so-called valve overlap, directly from the combustion chamber or from the exhaust pipe and over the Combustion chamber in the intake manifold. The combustion chamber filling can in internal combustion engines with valve overlap contain at certain operating points up to 30% residual gas.
Um eine jederzeit möglichst optimale Verbrennung bezüglich der erzeugten Schadstoffe, des Kraftstoffverbrauchs und der Leistung zu erreichen, muss stets ein dem aktuellen Betriebszustand angemessenes Luft-Kraftstoff-Verhältnis für die Verbrennung in dem Brennraum zur Verfügung stehen. Beispielsweise liegt die ideale theoretische Verbrennung bei einem Massenverhältnis von 14,7:1. Je nach Betriebsart kann dieser Wert jedoch variieren.Around one at any time optimal combustion regarding the pollutants generated, fuel consumption and performance must always be in line with the current operating condition Air-fuel ratio for the Combustion in the combustion chamber are available. For example is the ideal theoretical combustion at a mass ratio of 14.7: 1st Depending on the operating mode, however, this value may vary.
Zur Bildung des Luft-Kraftstoff-Gemischs wird in Abhängigkeit von der sich zum Zeitpunkt der Verbrennung in dem Brennraum befindlichen Luft eine entsprechende Menge Kraftstoff in den Brennraum oder in das Saugrohr eingespritzt. Die Bestimmung der erforderlichen Kraftstoffmenge erfolgt somit in Abhängigkeit von der in dem Brennraum vorhandenen Luftfüllung, also dem Luftanteil der Brennraumfüllung. Die Luftfüllung wiederum ist abhängig von dem sogenannten Saugrohrdruck, welcher beispielsweise über einen in dem Saugrohr angebrachten Drucksensor ermittelt wird. Bei Systemen mit großer Nockenwellenüberschneidung besteht jedoch ein nicht-linearer Zusammenhang zwischen der Luftfüllung in dem Brennraum und dem mittels eines Sensors gemessenen Saugrohrdruck.to Formation of the air-fuel mixture will vary depending on the time the combustion in the combustion chamber air a corresponding Quantity of fuel injected into the combustion chamber or into the intake manifold. The determination of the required amount of fuel is thus carried out dependent on from the existing in the combustion chamber air filling, so the proportion of air the combustion chamber filling. The air filling in turn depends on the so-called intake manifold pressure, which for example via a is determined in the suction pipe mounted pressure sensor. In systems with big ones camshaft overlap However, there is a non-linear one Relationship between the air filling in the combustion chamber and the intake manifold pressure measured by means of a sensor.
Die Luftfüllung ist ferner abhängig von dem Luftdruck und damit von der geographischen Höhe, in welcher die Brennkraftmaschine betrieben wird.The air filling is also dependent from the atmospheric pressure and thus from the geographical altitude in which the internal combustion engine is operated.
Bisherige Verfahren zur Berechnung der zuzumessenden Kraftstoffmenge verwenden in einem Näherungsverfahren einen linearen Zusammenhang zwischen Luftfüllung und Saugrohrdruck, der jedoch Systeme mit großer Nockenwellenüberschneidung aufgrund des Einflusses der inneren Restgasrückführung häufig ungenügend beschreibt.Previous Use method to calculate the amount of fuel to be metered in an approximation process a linear relationship between air filling and intake manifold pressure, the however, systems with great Camshaft overlap due often insufficiently describes the influence of the internal residual gas recirculation.
Es sind ferner Verfahren bekannt, die auf komplexen physikalischen Modellen basieren und beispielsweise Erkenntnisse der Gasdynamik und der Hydrodynamik einsetzen. Diese Verfahren benötigen jedoch eine Vielzahl von Modellparametern, zu deren Bestimmung wiederum eine Vielzahl von Messungen notwendig ist. Zur Auswertung der Modellparameter ist ferner ein sogenannter Optimierer notwendig, der beispielsweise in Form eines Computerprogramms in einem Steuergerät abläuft und mittels der Methode der kleinsten Fehlerquadrate aus einer gegebenen Menge von Parametern die Modellparameter bestimmt.It Furthermore, methods are known which are based on complex physical Models are based and, for example, findings of gas dynamics and hydrodynamics. However, these methods require a variety of model parameters, which in turn can be determined a variety of measurements is necessary. For evaluation of the model parameters Furthermore, a so-called optimizer is necessary, for example runs in the form of a computer program in a control unit and using the method of least squares of a given squares Set of parameters that determines model parameters.
Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass es besonders aufwändig zu implementieren ist und eine hohe Rechenleistung benötigt. Ferner müssen die Modellparameter bzw. das Modell selbst an die zugrundeliegende Brennkraftmaschine aufwändig angepasst werden.This method has the disadvantage that it is particularly complicated to implement and requires a high computing power. Furthermore, the Model parameters or the model itself be adapted to the underlying internal combustion engine consuming.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine und ein Steuergerät hierfür derart weiterzuentwickeln, dass der Zusammenhang zwischen der Luftfüllung im Brennraum und dem Saugrohrdruck möglichst genau mit möglichst geringem Aufwand bestimmbar ist und damit ein optimierter Betrieb der Brennkraftmaschine möglich ist. Insbesondere sollen Ressourcen des Steuergeräts geschont werden. Ferner soll die Anpassung des Verfahrens an unterschiedliche Brennkraftmaschinen vereinfacht werden.It Object of the present invention, a generic method for operating an internal combustion engine and an internal combustion engine and a control unit therefor in such a way that the connection between the air filling in the Combustion chamber and the intake manifold pressure as accurately as possible little effort can be determined and thus an optimized operation the internal combustion engine possible is. In particular, resources of the control unit should be spared become. Furthermore, the adaptation of the method to different Internal combustion engines are simplified.
Diese Aufgabe wird bei einem Betriebsverfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
- – ein Restgaspartialdruck des sich im Brennraum befindenden Restgases ermittelt wird;
- – ein Luftpartialdruck der sich zum Zeitpunkt des Schließens des Auslassventils im Brennraum befindlichen Luft in Abhängigkeit von dem Restgaspartialdruck ermittelt wird;
- – die Luftmasse in dem Brennraum für den Zeitpunkt, in dem das Einlassventil schließt, in Abhängigkeit von dem Luftpartialdruck ermittelt wird.
- A residual gas partial pressure of the residual gas in the combustion chamber is determined;
- - An air partial pressure is determined at the time of closing the exhaust valve in the combustion chamber air as a function of the Restgaspartialdruck determined;
- - The air mass in the combustion chamber for the time when the inlet valve closes, is determined in dependence on the air partial pressure.
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet den Partialdruck des ruckgeführten Restgases und den Partialdruck des in dem Brennraum verbliebenen Restgases zur Bestimmung der sich in dem Brennraum befindlichen Luftmasse. Hierbei ist der Partialdruck der Druck, der in einem Gasgemisch, wie der Luft, einem bestimmten Gas zugeordnet werden kann. Der Partialdruck entspricht dabei dem Gesamtdruck, den die Komponente beim alleinigen Ausfüllen des gesamten Volumens ausüben würde.The inventive method uses the partial pressure of the returned residual gas and the partial pressure the remaining in the combustion chamber residual gas to determine the in the combustion chamber located air mass. Here is the partial pressure the pressure in a gas mixture, such as the air, a given Gas can be assigned. The partial pressure corresponds to the Total pressure that the component will fill when filling in the entire volume would.
Die Partialdrücke können beispielsweise unmittelbar für die Bestimmung der sich in dem Brennraum befindlichen Luftmasse ermittelt werden. Dadurch ist eine weitgehende Unabhängigkeit von individuellen Eigenschaften einer Brennkraftmaschine möglich, so dass eine Anpassung des Verfahrens an unterschiedliche Brennkraftmaschinen besonders einfach möglich ist.The partial pressures can for example, directly for the determination of the air mass in the combustion chamber be determined. This is a largely independent of individual properties of an internal combustion engine possible, so that an adaptation of the method to different internal combustion engines especially easy is.
Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit keine Erstellung eines komplexen physikalischen Modells notwendig. Dabei erlaubt es dennoch eine genauere Bestimmung der sich in dem Brennraum zum Zeitpunkt des Schließens des Einlassventils befindlichen Luftmasse, als es mit den bekannten Verfahren, die die Nichtlinearität von Brennkraftmaschinen mit großer Ventilüberschneidung nicht berücksichtigenden, möglich ist. Ferner ist die Applikation des erfindungsgemäßen Verfahrens für eine Brennkraftmaschine auch dadurch vereinfacht, dass keine komplexen physikalischen Modelle und keine Optimierer für die Bestimmung der Modellparameter an die Brennkraftmaschine adaptiert werden müssen.For the implementation of the inventive method is therefore not a creation of a complex physical model necessary. Nevertheless, it allows a more accurate determination of itself in the combustion chamber at the time of closing the intake valve Air mass, as it is with the known methods, which is the nonlinearity of internal combustion engines with big ones valve overlap disregarding, possible is. Furthermore, the application of the method according to the invention for one Internal combustion engine also simplified by the fact that no complex physical models and no optimizers for the determination of model parameters must be adapted to the internal combustion engine.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird
- – ein erstes Partialdruckverhältnis ermittelt, wobei das erste Partialdruckverhältnis das Verhältnis des Partialdrucks des rückgeführten Abgases zu dem Abgasdruck beschreibt;
- – ein zweites Partialdruckverhältnis ermittelt, wobei das zweite Partialdruckverhältnis das Verhältnis des Partialdrucks des im Brennraum verbleibenden Restgases zu dem Abgasdruck beschreibt;
- – der Restgaspartialdruck des sich im Brennraum befindenden Restgases durch eine Addition des ersten Partialdruckverhältnisses mit dem zweiten Partialdruckverhältnis und Multiplikation mit dem Abgasdruck ermittelt.
- Determining a first partial pressure ratio, the first partial pressure ratio describing the ratio of the partial pressure of the recirculated exhaust gas to the exhaust gas pressure;
- A second partial pressure ratio is determined, wherein the second partial pressure ratio describes the ratio of the partial pressure of the residual gas remaining in the combustion chamber to the exhaust gas pressure;
- The residual gas partial pressure of the residual gas in the combustion chamber is determined by adding the first partial pressure ratio to the second partial pressure ratio and multiplying by the exhaust gas pressure.
Der Abgasdruck kann beispielsweise mittels eines in dem Abgasrohr angebrachten Drucksensors ermittelt werden. Aus den Partialdruckverhältnissen wird der Restgaspartialdruck, also der Partialdruck für das gesamte, sich in dem Brennraum zum Zeitpunkt des Schließens des Einlassventils befindlichen Restgases, ermittelt. Durch die Verwendung von Partialdruckverhältnissen ist die Bestimmung des Restgaspartialdrucks besonders einfach möglich. Die Partialdruckverhältnisse wiederum sind unabhängig von äußeren Einflüssen bestimmbar. Insbesondere ist der Restgaspartialdruck damit unabhängig von einem Umgebungsluftdruck ermittelbar. Somit ist ein optimierter Betrieb der Brennkraftmaschine in unterschiedlichen geographischen Höhen möglich, ohne dass eine besondere Anpassung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendig ist.Of the Exhaust gas pressure may, for example, by means of a mounted in the exhaust pipe Pressure sensor can be determined. From the partial pressure conditions becomes the Restgaspartialdruck, so the partial pressure for the whole, in the Combustion chamber at the time of closing the intake valve residual gas, determined. By using partial pressure ratios the determination of the Restgaspartialdrucks is particularly easy. The partial pressure conditions In turn, they can be determined independently of external influences. In particular, the residual gas partial pressure is thus independent of an ambient air pressure can be determined. Thus, an optimized Operation of the internal combustion engine in different geographical Heights possible without that a special adaptation of the method according to the invention is necessary.
Vorzugsweise wird
- – eine Temperatur des Luft-Restgas-Gemisches in dem Brennraum zu einem Zeitpunkt, in dem das Einlassventil schließt, ermittelt;
- – ein Hubvolumenverhältnis eines Zylinderhubvolumens zu einem Nominalhubvolumen für den Zeitpunkt, in dem das Einlassventil schließt, ermittelt;
- – ein effektives Hubvolumenverhältnis ermittelt; und
- – die Luftmasse in dem Brennraum für den Zeitpunkt, in dem das Einlassventil schließt, ermittelt, wobei die Luftmasse in dem Brennraum als Produkt aus dem Luftpartialdruck, der Temperatur in dem Brennraum und dem effektiven Hubvolumenverhältnis ermittelt wird.
- - Determines a temperature of the air-residual gas mixture in the combustion chamber at a time when the inlet valve closes;
- A stroke volume ratio of a cylinder stroke volume to a nominal stroke volume for the time when the intake valve closes is determined;
- - Determined an effective stroke volume ratio; and
- - Determines the air mass in the combustion chamber for the time when the inlet valve closes, wherein the air mass in the combustion chamber is determined as the product of the air partial pressure, the temperature in the combustion chamber and the effective Hubvolumenverhältnis.
Damit ist eine besonders effiziente Bestimmung der Luftmasse in dem Brennraum bei gleichzeitiger Unabhängigkeit von der geographischen Höhe, in der die Brennkraftmaschine betrieben wird. Das Hubvolumenverhältnis kann beispielsweise bereits vorab bestimmt werden, so dass die zeitliche Komplexität der Bestimmung der Luftmasse möglichst gering gehalten wird. Ferner ermöglicht dies eine besonders kostengünstige Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens.In order to is a particularly efficient determination of the air mass in the combustion chamber with simultaneous independence from the geographical altitude, in the internal combustion engine is operated. The stroke volume ratio can For example, be determined in advance, so that the temporal complexity the determination of the air mass as possible is kept low. Furthermore allows this is a particularly cost-effective Realization of the method according to the invention.
Vorteilhafterweise wird das erste Partialdruckverhältnis in Abhängigkeit von dem Verhältnis von einem Saugrohrdruck zu einem Abgasdruck und in Abhängigkeit von dem Verhältnis von einem Überschneidungswinkel zu einer Motordrehzahl ermittelt, wobei der Überschneidungswinkel aus der Differenz eines Winkels, in dem das Auslassventil schließt, und eines Winkels, in dem das Einlassventil öffnet, ermittelt wird.advantageously, becomes the first partial pressure ratio dependent on from the ratio of an intake manifold pressure to an exhaust pressure and in dependence from the relationship from an overlap angle determined to an engine speed, wherein the overlap angle from the Difference of an angle in which the exhaust valve closes, and one Angle, in which the inlet valve opens, is determined.
Moderne Brennkraftmaschinen weisen häufig bereits Sensoren für die Messung des Saugrohrdrucks, der Motordrehzahl, sowie des Kurbelwellenwinkels auf. Eine Verwendung und Auswertung dieser Sensorsignale ermöglicht damit eine besonders einfache und kostengünstige Applikation bzw. Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.modern Internal combustion engines are common already sensors for the measurement of intake manifold pressure, engine speed and crankshaft angle on. A use and evaluation of these sensor signals thus allows a particularly simple and inexpensive application or use the method according to the invention.
Der Abgasdruck kann näherungsweise dem Umgebungsdruck gleichgesetzt werden. Der Umgebungsdruck kann z.B. aus dem Saugrohrdrucksensorsignal bestimmt werden, wenn die Drosselklappe weit geöffnet ist oder im Start.Of the Exhaust pressure may be approximate be equated to the ambient pressure. The ambient pressure can e.g. be determined from the intake manifold pressure sensor signal when the Throttle wide open is or in the start.
Vorzugsweise wird das erste Partialdruckverhältnis mittels eines Kennfelds ermittelt, wobei eine Eingangsgröße durch einen Quotienten aus dem Saugrohrdruck und dem Abgasdruck und eine andere Eingangsgröße aus einem Quotienten aus dem Überschneidungswinkel und der Motordrehzahl gebildet wird.Preferably becomes the first partial pressure ratio determined by means of a map, wherein an input by a quotient of the intake manifold pressure and the exhaust pressure and another Input from one Quotients from the overlap angle and the engine speed is formed.
Durch die Verwendung eines Kennfeldes kann die Bestimmung des ersten Partialdrucks besonders schnell durchgeführt werden. Ferner ist die Applikation an eine bestimmte Brennkraftmaschine dadurch vereinfacht, dass für diese Brennkraftmaschine lediglich ein Kennfeld bestimmt werden muss. Die Bildung der Quotienten ermöglicht es ferner, mit einem zwei-dimensionalen Kennfeld zu arbeiten, obwohl bei der Bestimmung des ersten Partialdruckverhältnisses mehr als nur zwei Größen berücksichtigt werden.By the use of a map can be the determination of the first partial pressure performed very fast become. Furthermore, the application to a particular internal combustion engine is characterized that simplifies for This engine only a map can be determined got to. The formation of quotients also makes it possible with a two-dimensional map to work, although in the determination the first partial pressure ratio more than just two sizes are taken into account.
Vorzugsweise wird das zweite Partialdruckverhältnis in Abhängigkeit von einem Winkel ermittelt. Dieser Winkel beschreibt den Kurbelwellenwinkel, bei dem das Auslassventil schließt. Bis zu diesem Zeitpunkt herrscht in dem Brennraum und dem Abgasrohr derselbe Druck. Dieser Winkelwert liegt bereits vor, da dieser bereits für die Bestimmung des Überschneidungswinkels verwendet wird.Preferably becomes the second partial pressure ratio dependent on determined from an angle. This angle describes the crankshaft angle, where the exhaust valve closes. Up to this point of time the same pressure prevails in the combustion chamber and the exhaust pipe. This Angle value already exists, since this is already for the determination of the overlap angle is used.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird das zweite Partialdruckverhältnis mittels einer Kennlinie ermittelt, wobei die Kennlinie in Abhängigkeit des vorgebbaren Winkels das Verhältnis eines Zylinderhubvolumens zu einem Nominalhubvolumen beschreibt.In an advantageous embodiment of the method is the second partial pressure determined by means of a characteristic, the characteristic curve depending on of the predeterminable angle the ratio of a Cylinder stroke volume to a Nominalhubvolumen describes.
Das Verhältnis des Zylinderhubvolumens zu dem Nominalhubvolumen entspricht dem Verhältnis des Partialdrucks des in dem Brennraum verbliebenen Restgases zu dem Abgasdruck und damit dem zweiten Partialdruckverhältnis. Das Bestimmen des zweiten Partialdruckverhältnisses mittels einer Kennlinie erlaubt einerseits eine besonders schnelle Ermittlung des zweiten Partialdruckverhältnisses und ermöglicht andererseits eine einfache Applikation, da das Zylinderhubvolumen durch die Geometrie des Motors vorgegeben ist.The relationship the cylinder stroke volume to the Nominalhubvolumen corresponds to Ratio of the Partialdrucks of remaining in the combustion chamber residual gas to the Exhaust pressure and thus the second partial pressure ratio. The Determining the second partial pressure ratio by means of a characteristic curve allows on the one hand a particularly fast determination of the second partial pressure ratio and allows on the other hand, a simple application, since the cylinder stroke volume is predetermined by the geometry of the motor.
Vorteilhafterweise wird der Luftpartialdruck durch Bildung der Differenz aus dem gemessenen Saugrohrdruck und dem Restgaspartialdruck ermittelt. Der in dem Brennraum herrschende Druck kann nicht bzw. nur mit sehr hohem Aufwand direkt mittels eines Sensors erfasst werden. Bei geöffnetem Einlassventil entspricht jedoch der Saugrohrdruck dem Gesamtdruck im Brennraum. Zur Bestimmung des Gesamtdrucks wird folglich der beispielsweise wieder mittels des im Saugrohr angeordneten Drucksensors ermittelte Saugrohrdruck verwendet.advantageously, the air partial pressure is calculated by taking the difference from the measured intake manifold pressure and the residual gas partial pressure determined. The ruling in the combustion chamber Pressure can not or only with great effort directly by means of a Sensors are detected. When open Inlet valve, however, corresponds to the intake manifold pressure to the total pressure in the combustion chamber. To determine the total pressure is thus the for example, again by means of the pressure sensor arranged in the suction pipe determined intake manifold pressure used.
Vorzugsweise wird zur Ermittlung der Temperatur des Luft-Restgas-Gemisches in dem Brennraum die Temperatur der Luft mit der Differenz aus die Abgastemperatur und dem Restgaspartialdruck multipliziert, zu diesem Wert das Produkt aus der Abgastemperatur und dem Restgaspartialdruck addiert und der so erhaltene Wert durch den Saugrohrdruck dividiert.Preferably is to determine the temperature of the air-residual gas mixture in the combustion chamber the Temperature of the air with the difference of the exhaust gas temperature and multiplied by the residual gas partial pressure, to which value the product added from the exhaust gas temperature and the residual gas partial pressure and the value thus obtained is divided by the intake manifold pressure.
Mit der Kenntnis der Lufttemperatur und der Abgastemperatur, die beispielsweise mittels in dem Saugrohr und dem Abgasrohr angebrachter Temperatursensoren ermittelt werden, wird die Temperatur der gesamten Brennraumfüllung bestimmt. Hieraus wird zusammen mit dem Partialdruck der sich in dem Brennraum befindlichen Luft und dem effektiven Hubvolumenverhältnis die Luftmasse in dem Brennraum bestimmt.With the knowledge of the air temperature and the exhaust gas temperature, for example by means of mounted in the intake manifold and the exhaust pipe temperature sensors be determined, the temperature of the entire combustion chamber filling is determined. This, together with the partial pressure, is reflected in the combustion chamber Air and the effective Hubvolumenverhältnis the Air mass determined in the combustion chamber.
Die Abgastemperatur kann auch modelliert werden als Funktion der Kühlwassertemperatur, der eingespritzten Kraftstoffmasse und der Zeit nach Motorstart.The Exhaust temperature can also be modeled as a function of cooling water temperature, the injected fuel mass and the time after engine start.
Diese Berechnung basiert auf der sogenannten Mischungsformel für Temperaturen, mit der die Temperatur eines Gasgemisches aus den Temperaturen der an dem Gemisch beteiligten Gase ermittelbar ist. Eine Anwendung der Mischungsformel innerhalb des erfindungsgemäßen Verfahrens ist möglich, da die grundsätzliche Anwendbarkeit der Mischungsformel auf den Massenverhältnissen der beteiligten Gase beruht. Die Massen der einzelnen Gase wiederum teilen sich nach ihren Partialdrücken auf. Durch die bereits ermittelten Partialdrücke der Gasbestandteile in dem Brennraum ist es damit möglich, die Temperatur des sich in dem Brennraum befindlichen Luft-Restgas-Gemisches zu bestimmen, ohne dass dem Brennraum ein Temperatursensor zugeordnet ist.This calculation is based on the so-called Mixture formula for temperatures with which the temperature of a gas mixture from the temperatures of the gases involved in the mixture can be determined. An application of the mixture formula within the method according to the invention is possible since the basic applicability of the mixture formula is based on the mass ratios of the gases involved. The masses of the individual gases in turn are divided according to their partial pressures. By already determined partial pressures of the gas components in the combustion chamber, it is thus possible to determine the temperature of the air-residual gas mixture located in the combustion chamber, without the combustion chamber is assigned a temperature sensor.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird das Hubvolumenverhältnis mittels einer Kennlinie ermittelt, wobei die Kennlinie in Abhängigkeit eines vorgebbaren Winkels das Verhältnis eines Zylinderhubvolumens zu einem Nominalhubvolumen beschreibt.In a particularly advantageous embodiment of the method is the stroke volume ratio means a characteristic determined, the characteristic curve depending a predeterminable angle, the ratio of a Zylinderhubvolumens to a Nominalhubvolumen describes.
Die Verwendung einer Kennlinie ermöglicht es, dass das Hubvolumen nicht ständig neu berechnet werden muss. Vielmehr wird es aus einer beispielsweise in einem Speicherbereich des Steuergeräts abgelegten Kennlinie besonders schnell und unter Schonung der Rechenzeit des Steuergeräts ermittelt. Hierbei kann dieselbe Kennlinie wie zur Bestimmung des zweiten Partialdruckverhältnisses verwendet werden.The Using a characteristic makes it possible to that the displacement is not constant must be recalculated. Rather, it will be from an example especially stored in a memory area of the controller characteristic determined quickly and sparing the computing time of the controller. Here, the same characteristic as for the determination of the second partial pressure ratio be used.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird das effektive Hubvolumenverhältnis aus dem Hubvolumenverhältnis durch Multiplikation mit einem Korrekturfaktor ermittelt. Der Korrekturfaktor berücksichtigt die Druckunterschiede des Brennraumdrucks bezüglich des mittleren Saugrohrdrucks zu dem Zeitpunkt, in dem das Einlassventil schließt. Hierbei können beispielsweise Druckunterschiede berücksichtigt werden, die aufgrund von Strömungsdifferenzen oder aufgrund von Schwingungen, die in dem Saugrohr herrschen, bestehen. Dadurch wird eine höhere Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht.In an advantageous embodiment of the method is the effective Swept Volume Ratio from the stroke volume ratio determined by multiplication with a correction factor. The correction factor is taken into account the pressure differences of the combustion chamber pressure with respect to the average intake manifold pressure to the time when the inlet valve closes. This can, for example Pressure differences considered that are due to flow differences or due to vibrations prevailing in the suction pipe. This will make a higher Accuracy of the inventive method reached.
Vorzugsweise wird der Korrekturfaktor mittels eines Kennfelds in Abhängigkeit von einem Winkel und einer Motordrehzahl ermittelt. Diese beiden Größen sind einerseits besonders geeignet, die Druckunterschiede zu beschreiben und sind andererseits besonders einfach mittels bereits vorhandener Sensoren zu ermitteln.Preferably is the correction factor by means of a map depending on determined by an angle and an engine speed. These two sizes are on the one hand particularly suitable to describe the pressure differences On the other hand, they are particularly easy to use with existing sensors to investigate.
Die Aufgabe wird auch durch ein Steuergerät der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Steuergerät Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist.The Task is also by a control device of the type mentioned solved by that the controller Means of implementation the method according to the invention having.
Die Aufgabe wird ferner durch eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Brennkraftmaschine Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist.The Task is further by an internal combustion engine of the aforementioned Sort of solved by the internal combustion engine has means for carrying out the method according to the invention.
Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung dieser Erfindung in Form eines Computerprogramms. Dabei ist das Computerprogramm auf mindestens einem Steuergerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Insbesondere können zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Teile des Computerprogramms auf unterschiedlichen Steuergeräten bzw. Mikroprozessoren ablaufen. Die Erfindung wird also durch das Computerprogramm realisiert, so dass dieses Computerprogramm in gleicher Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Computerprogramm geeignet ist.From Of particular importance is the realization of this invention in the form a computer program. The computer program is at least a control unit, in particular on a microprocessor, executable and for carrying out the method according to the invention suitable. In particular, you can for execution the method according to the invention Parts of the computer program on different control units or Microprocessors expire. The invention is thus the computer program realized, so that this computer program in the same way the Invention represents as the method to the execution of the computer program suitable is.
Das Computerprogramm ist vorzugsweise auf einem Speicherelement abgespeichert. Das Speicherelement kann insbesondere ein Random-Access-Memory, ein Read-Only-Memory oder ein Flash-Memory sein. Das Speicherelement kann auch als Diskette, Compact Disk (CD), Digital Versatile Disk (DVD), und/oder mindestens ein mindestens einer Komponente des Steuergeräts bzw. des Mikroprozessors zugeordneter Speicherbereich ausgebildet sein.The Computer program is preferably stored on a memory element. The memory element can in particular be a random access memory. be a read-only memory or a flash memory. The storage element Can also be used as a floppy disk, Compact Disk (CD), Digital Versatile Disk (DVD), and / or at least one at least one component of the control unit or be formed of the microprocessor associated memory area.
Zeichnungendrawings
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.Further Features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments of the invention, which are illustrated in the figures of the drawing. All described or illustrated features form for themselves or in any combination, the subject matter of the invention, regardless of their summary in the claims or their dependency as well as independently from their formulation or presentation in the description or in the drawing.
Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments
In
der
In
dem Saugrohr
In
dem Saugrohr
Das
Einspritzventil
Weiterhin
ist an dem Kraftstoffspeicher
Im
Betrieb der Brennkraftmaschine
Mit
Hilfe der Zündkerzen
Ein
Steuergerät
Das
Steuergerät
Unter
anderem ist das Steuergerät
Zu
diesem Zweck weist das Steuergerät
Zur,
Regelung der zuzumessenden Kraftstoffmasse durch das Steuergerät
Die
Eingangsgrößen sind
in
Beispielsweise
wird der Saugrohrdruck ps mittels des in dem Saugrohr
Die
Temperatur Tluft gibt die Temperatur der Frischluft an, die sich
im Saugrohr
Die
Motordrehzahl nmot wird beispielsweise mittels des Drehzahlsensors
Die
Bestimmung der Luftmasse der sich in dem Brennraum zum Zeitpunkt
des Einspritzens befindlichen Luftanteils wird beispielsweise wie
in dem in
In
einem Schritt
In
einem Schritt
In
einem Schritt
In
einem Schritt
Das
Verhältnis
des Zylinderhubvolumens zu dem Nominalhubvolumen entspricht hierbei
dem Partialdruckverhältnis
ppverb/pabg, da sich zum Zeitpunkt des Schließens des Auslassventils
In
einem Schritt
In
einem Schritt
In
einem Schritt
In
einem Schritt
In
einem Schritt
In
einem Schritt
Die
Kennlinie Vbr kann bei der Applikation des Verfahrens an eine bestimmte
Brennkraftmaschine
Die
einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können in
anderer als der dargestellten Reihenfolge ausgeführt werden, solange eventuelle
Abhängigkeiten
derart berücksichtigt
werden, dass die für
die Durchführung
der Berechungen eines Schrittes notwendigen Eingabewerte zur Verfügung stehen.
Insbesondere ist es vorstellbar, mehrere Schritte parallel auszuführen, Schritte
zusammenzufassen oder Berechnungen innerhalb eines Schrittes mit
Berechnungen anderer Schritte zu kombinieren. Beispielsweise können eine
oder mehrere der in dem Schritt
Claims (16)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family
ID=38037621
Family Applications (1)
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