DE102005062280A1 - Regulation process for exhaust gas return ratio involves use of regulating structure including cascaded regulators - Google Patents

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Abstract

The regulation process for the engine (10) involves the use of a regulating structure (1) including cascaded regulators (20, 21). The exhaust gas return ratio is formed from outer and inner exhaust gas return ducts (2, 3). An individual cylinder value (14) is found as the basis for the actual value (16) of the ratio, and output signals from the regulating structure are sent to the setting members (4, 9) for the return ducts.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Abgasrückführrate einer Verbrennungskraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und Regelungsstrukturen hierfür.The The invention relates to a method for controlling an exhaust gas recirculation rate of a Internal combustion engine according to the preamble of the claim 1 and regulatory structures for this.

Eine sehr genaue Einstellung der Abgasrückführrate ist notwendig, um Emissionen von Verbrennungskraftmaschinen weiter absenken zu können. Ist die Abgasrückführrate zu gering, entsteht ein erhöhter NOx-Anteil im Abgas. Ist die Abgasrückführrate jedoch zu hoch, werden vermehrt Diesel-Rußpartikel mit dem Verbrennungsabgas ausgestoßen. Das Verbrennungsgeräusch wird durch eine Anhebung der Abgasrückführrate in der Regel mit abgesenkt. Die sehr genaue Einstellung der Abgasrückführrate in jedem Zylinder und für jeden Verbrennungstakt durch einen bzw. mehrere geschlossene Regelkreise ist somit notwendig, um weiter absinkende Emissionsgrenzwerte, insbesondere für instationär betriebene Verbrennungskraftmaschinen, zu unterschreiten.A very precise adjustment of the exhaust gas recirculation rate is necessary in order to further reduce emissions from internal combustion engines. If the exhaust gas recirculation rate is too low, there is an increased NO x content in the exhaust gas. However, if the exhaust gas recirculation rate is too high, diesel particulate matter is increasingly ejected with the combustion exhaust gas. The combustion noise is usually lowered by increasing the exhaust gas recirculation rate. The very precise adjustment of the exhaust gas recirculation rate in each cylinder and for each combustion cycle through one or more closed control circuits is thus necessary in order to fall below further decreasing emission limit values, in particular for transiently operated internal combustion engines.

Bisher sind nur einzelne, voneinander unabhängig arbeitende Systeme zur Steuerung der Abgasrückführrate bekannt. So ist zum Beispiel aus der Offenlegungsschrift DE 101 62 970 A1 die äußere (externe) Abgasrückführung als eine Verbindungsleitung mit variablem Drosselquerschnitt (mittels Abgasrückführventil) vom Verbrennungsauslass zum Frischlufteinlass der Verbrennungskraftmaschine bekannt. Diese Steuerung ist träge und nur für den stationären Motorbetrieb geeignet.So far, only individual, independently operating systems for controlling the exhaust gas recirculation rate are known. For example, from the published patent application DE 101 62 970 A1 the external (external) exhaust gas recirculation as a connecting line with variable throttle cross section (by means of exhaust gas recirculation valve) from the combustion outlet to the fresh air inlet of the internal combustion engine known. This control is sluggish and suitable only for stationary engine operation.

Eine Steuerung der Ein- oder Auslass-Ventilsteuerzeiten zur Variation des im Zylinder verbleibenden Restgasanteils (innere oder interne Abgasrückführung) ist ebenfalls bekannt, beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 100 61 428 A1 . Diese Art der Abgasrückführungssteuerung ist sehr dynamisch, hat aber nur einen begrenzten Abgasrückführungs-Stellbereich. Beide bekannte Systeme, äußere und innere Abgasrückführung, werden bislang jedoch nur unabhängig voneinander geregelt.A control of the inlet or outlet valve timing for varying the residual gas content remaining in the cylinder (internal or internal exhaust gas recirculation) is also known, for example from the published patent application DE 100 61 428 A1 , This type of exhaust gas recirculation control is very dynamic, but has only a limited exhaust gas recirculation control range. However, both known systems, external and internal exhaust gas recirculation, are so far regulated only independently.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein dynamisches, für den Instationärbetrieb geeignetes Regelsystem mit genügend großem Stellbereich vorzuschlagen.Of the Invention is based on the object, a dynamic, for the unsteady operation suitable control system with enough great Propose setting range.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit ausgewählten Merkmalen des Patentanspruchs 1 und eine Regelungsstruktur nach den Patentansprüchen 5, 6 oder 11.Is solved this object by a method with selected features of the claim 1 and a control structure according to claims 5, 6 or 11.

Der Patentanspruch 1 beschreibt ein Verfahren zur Regelung einer Abgasrückführrate einer Verbrennungskraftmaschine,

  • – wobei die Abgasrückführrate durch eine äußere Abgasrückführung und eine innere Abgasrückführung gebildet wird,
  • – wobei zylinderindividuell wenigstens eine Größe, die einen jeweiligen Verlauf einer Verbrennung in einem zugehörigen Brennraum charakterisiert, gemessen oder bestimmt,
  • – auf Basis dieser wenigstens einen, den Verbrennungsverlauf charakterisierenden Größe eine Bestimmung des Istwertes der Abgasrückführrate oder eines Näherungswertes hierfür durchgeführt,
  • – der Istwert der Abgasrückführrate oder des Näherungswertes als Führungsgröße einer Regelungsstruktur zugeführt wird und
  • – Ausgangssignale der Regelungsstruktur Stellgliedern der äußeren bzw. der inneren Abgasrückführung zugeführt werden.
Claim 1 describes a method for controlling an exhaust gas recirculation rate of an internal combustion engine,
  • Wherein the exhaust gas recirculation rate is formed by an external exhaust gas recirculation and an internal exhaust gas recirculation,
  • Wherein at least one variable, which characterizes a respective course of a combustion in an associated combustion chamber, is measured or determined in a cylinder-specific manner,
  • A determination of the actual value of the exhaust gas recirculation rate or of an approximate value for this, carried out on the basis of this at least one variable characterizing the course of combustion,
  • - The actual value of the exhaust gas recirculation rate or the approximate value is supplied as a reference variable of a control structure, and
  • - Output signals of the control structure actuators of the outer and the inner exhaust gas recirculation are supplied.

Unter anderem durch den Einsatz eines Brennraumdrucksensors lässt sich für jeden Arbeitstakt je Zylinder die Abgasrückführung an Hand des Verbrennungsdruckverlaufes bestimmen. Somit ist eine dynamische und sehr genaue Messgröße der Abgasrückführung verfügbar, die als Ist-Größe eines Regelsystems dienen kann. Durch einen permanenten Soll-Ist-Abgleich kann die Abgasrückführung stets im Optimum, das durch Kennfelder im Steuerungssystem abgelegt wurde, gehalten werden. Somit lassen sich die bereits bekannten Systeme der inneren und äußeren Abgasrückführung für einen dynamischen Soll-Ist-Abgleich verbinden.Under Another example is the use of a combustion chamber pressure sensor for each Working cycle per cylinder the exhaust gas recirculation based on the combustion pressure curve determine. Thus, a dynamic and very accurate measure of the exhaust gas recirculation is available, the as the actual size of a rule system can serve. Through a permanent target-actual adjustment, the exhaust gas recirculation can always in the optimum, which was filed by maps in the control system, being held. Thus, the already known systems the internal and external exhaust gas recirculation for a connect dynamic setpoint / actual balance.

Mit der Erfindung werden die Vorteile der inneren Abgasrückführung und der äußeren Abgasrückführung, d.h. hohe Dynamik und großer Stellbereich, miteinander in einem Regelsystem verbunden. Durch diese Verbesserung der Regelgüte in der Abgasrückführrate lässt sich die Emission von Dieselmotoren weiter absenken. Die Erfindung zeigt somit einen Lösungsweg zur Erhöhung der Dynamik bei einem hinreichend großen Stellbereich der Abgasrückführung, der insbesondere für den Instationärbetrieb von Verbrennungskraftmaschinen genutzt werden kann.With the invention, the advantages of the internal exhaust gas recirculation and the external exhaust gas recirculation, i. high dynamics and great Adjustment range, connected together in a control system. By this improvement of the control quality in the exhaust gas recirculation rate can be to further reduce the emission of diesel engines. The invention shows thus a solution to increase the dynamics at a sufficiently large adjustment range of the exhaust gas recirculation, the especially for the transient operation of Internal combustion engines can be used.

Bei bevorzugten Ausgestaltungen des Verfahrens nach den Ansprüchen 2, 3 und 4 wird die den Verbrennungsverlauf charakterisierende Größe auf Basis eines gemessenen Brennraumdruckverlaufs oder auf Basis einer Körperschall-Messung, insbesondere auf Basis eines Klopfsensor-Ausgangssignals gebildet. Sensoren, Mess- und Auswerteverfahren für diese physikalischen Größen sind bereits bekannt und erhältlich, so dass mit bekannten Mitteln verlässliche Aussagen über den Verlauf eines Verbrennungsvorganges gemacht werden können.at preferred embodiments of the method according to claims 2, 3 and 4, the combustion characterizing quantity is based on a measured combustion chamber pressure curve or on the basis of a structure-borne sound measurement, in particular based on a knock sensor output signal educated. Sensors, measuring and evaluation methods for these physical sizes are already known and available, so that by known means reliable statements about the Course of a combustion process can be made.

Patentanspruch 5 beschreibt eine erste Regelungsstruktur zur Durchführung des Verfahrens, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Regelungsstruktur aus zwei kaskadierten Reglern besteht.claim 5 describes a first control structure for carrying out the Method, which is characterized in that the regulatory structure consists of two cascaded controllers.

Patentanspruch 6 beschreibt eine zweite Regelungsstruktur zur Durchführung des Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Regelungsstruktur aus zwei parallel geschalteten Reglern besteht.claim 6 describes a second control structure for carrying out the Method, which is characterized in that the regulatory structure consists of two parallel regulators.

Da die Abgasrückführrate durch zwei Arten der Abgasrückführung, nämlich durch eine äußere Abgasrückführung und durch eine innere Abgasrückführung gebildet wird und diese beiden Arten der Abgasrückführung große Unterschiede in ihrem Verhalten aufweisen, insbesondere im Hinsicht auf ihre Dynamik, ist es vorteilhaft, dass die Regelungsstruktur für jede Art der Abgasrückführung eine eigene und auf die Besonderheit der jeweiligen Abgasrückführung abgestimmte Regelstrecke bereit stellt, wie dies vorgeschlagen wird. Technisch wird dies vorteilhaft dadurch realisiert, dass innerhalb der Regelungsstruktur zwei Regler vorhanden und kaskadiert oder parallel verschaltet sind, wie dies ebenfalls vorgeschlagen wird. Dadurch ist gewährleistet, dass auf einfache Art und Weise jede Regelstrecke optimal auf die jeweilige Art der Abgasrückführung abgestimmt werden kann.There the exhaust gas recirculation rate two types of exhaust gas recirculation, namely by an external exhaust gas recirculation and formed by an internal exhaust gas recirculation and these two types of exhaust gas recirculation will vary greatly in their behavior particular in terms of their dynamics, it is advantageous that the regulatory structure for each type of exhaust gas recirculation one own and on the peculiarity of the respective exhaust gas recirculation tuned Provides the controlled system as proposed. Technically This is advantageously realized by the fact that within the control structure two controllers are present and cascaded or connected in parallel, as this is also proposed. This ensures that that in a simple way each controlled system optimally to the matched each type of exhaust gas recirculation can be.

Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung gemäß Patentanspruch 7 ist vorgesehen, dass es sich bei den Reglern um PI-Regler handelt.at an advantageous embodiment the invention according to claim 7 it is provided that the controllers are PI controllers.

Mit diesen bekannten und kostengünstigen PI-Reglern wird sowohl das Verhalten der äußeren Abgasrückführung als auch das Verhalten der inneren Abgasrückführung genügend berücksichtigt. Der Proportionalanteil kann hierbei auf einfach Art und Weise hinterlegten Kennlinien oder Kennfeldern entnommen und der Integralanteil nachgeregelt werden, wodurch der regelungstechnische Aufwand verhältnismäßig gering ausfällt.With these known and inexpensive PI controllers is both the behavior of the external exhaust gas recirculation as Also, the behavior of the internal exhaust gas recirculation sufficiently considered. The proportional component This can be stored in a simple manner stored characteristics or Maps removed and the Integralanteil be readjusted, which the control engineering effort is relatively low.

In einer Weiterentwicklung der Erfindung gemäß Patentanspruch 8 ist vorgesehen, dass ein jeweils erster Regler ein schnelleres Regelungsverhalten aufweist als ein jeweils zweiter Regler.In a further development of the invention according to claim 8 is provided, that each first controller a faster control behavior has as a respective second controller.

Hierdurch kann auf einfache Art und ohne zusätzlichen Aufwand die unterschiedliche Dynamik zwischen äußerer und innerer Abgasrückführung berücksichtigt werden, indem der Regler mit dem schnelleren Regelungsverhalten die innere Abgasrückführung (mit hoher Dynamik) und der andere Regler die äußere Abgasrückführung (vergleichsweise langsam) ansteuert. Das mehr oder weniger schnelle Regelungsverhalten des jeweiligen Reglers kann hierbei einfach durch die Einstellung der Reglerparameter, in diesem Fall des Integralanteils, eingestellt werden.hereby can easily and without additional effort, the different Dynamics between outer and internal exhaust gas recirculation considered be by the regulator with the faster control behavior the internal exhaust gas recirculation (with high dynamics) and the other controller the external exhaust gas recirculation (comparatively slowly) controls. The more or less fast control behavior of the The respective controller can simply by adjusting the Controller parameter, in this case the integral component, set become.

Dies wird im weiteren spezifiziert, indem in einer bevorzugten Ausführungsform gemäß Patentanspruch 9 vorgeschlagen wird, dass ein Ausgangssignal des jeweils ersten Reglers das Stellglied der inneren Abgasrückführung ansteuert und dass gemäß Patentanspruch 10 ein Ausgangssignal des jeweils zweiten Reglers das Stellglied der äußeren Abgasrückführung ansteuert.This is further specified by, in a preferred embodiment according to claim 9 is proposed that an output signal of each first Regulator controls the actuator of the internal exhaust gas recirculation and that according to claim 10 an output signal of each second regulator the actuator the external exhaust gas recirculation controls.

Damit wird auf effektive Weise realisiert, dass der jeweils erste Regler mit seinem schnelleren Regelungsverhalten die höhere Dynamik der inneren Abgasrückführung berücksichtigt, während der jeweils zweite Regler mit seinem weniger schnellen Regelungsverhalten die vergleichsweise langsam ablaufende äußere Abgasrückführung ansteuert.In order to is realized in an effective way, that of each first regulator with its faster control behavior takes into account the higher dynamics of the internal exhaust gas recirculation, while the second controller with its less fast control behavior the relatively slow running external exhaust gas recirculation controls.

Patentanspruch 11 beschreibt eine weitere Regelungsstruktur zur Durchführung des Verfahrens, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Regelungsstruktur aus einer Fuzzy-Regelungsstruktur besteht.claim 11 describes a further control structure for carrying out the Method, which is characterized in that the regulatory structure from a fuzzy control structure consists.

Auch eine vorgeschlagene und softwaremäßig ausgeführte Fuzzy-Regelungsstruktur weist den Vorteil auf, dass innerhalb einer Regelungsstruktur mehrere Regelstrecken realisiert und verschieden voneinander parameterisiert werden können. Dadurch können auch mit einer Fuzzy-Regelungsstruktur die Besonderheiten und Unterschiede der beiden Abgasrückführungsarten berücksichtigt werden.Also a proposed and executed by software fuzzy control structure has the advantage on that within a control structure several controlled systems can be realized and parameterized differently from each other. Thereby can also with a fuzzy control structure the peculiarities and differences the two exhaust gas recirculation types considered become.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Patentansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren angegeben.Further advantageous embodiments of the invention are in further claims, the Description or the figures indicated.

Die Erfindung wird nun anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Zuhilfenahme der Zeichnung erläutert.The Invention will now be described with reference to two embodiments with the aid explained the drawing.

Dabei zeigenthere demonstrate

1 eine erste prinzipielle Regelungsstruktur für eine Abgasrückführung und 1 a first basic control structure for exhaust gas recirculation and

2 eine zweite prinzipielle Regelungsstruktur für eine Abgasrückführung. 2 a second basic control structure for exhaust gas recirculation.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für den Einsatz in schadstoffarmen Dieselmotoren.The Invention is particularly suitable for use in low-emission Diesel engines.

1 und 2 zeigen eine erste prinzipielle Regelungsstruktur 1 bzw. eine zweite prinzipielle Regelungsstruktur 1' für eine äußere (oder externe) Abgasrückführung 2 und eine innere (oder interne) Abgasrückführung 3 für eine Verbrennungskraftmaschine 10 (Verbrennungsmotor). Die innere Abgasrückführung 3 wirkt zylinderindividuell und weist eine hohe Dynamik auf, so dass damit eine Gleichstellung der einzelnen Zylinder bewirkt werden kann. Die äußere, vergleichsweise langsame Abgasrückführung 2 wirkt auf alle Zylinder gleichmäßig, weshalb sie fast nur für den stationären Betrieb Anwendung findet. 1 and 2 show a first basic regulatory structure 1 or a second basic regulatory structure 1' for an external (or external) exhaust gas recirculation 2 and an internal (or internal) exhaust gas recirculation 3 for an internal combustion engine 10 (Internal combustion engine). The internal exhaust gas recirculation 3 acts cylinder-specific and has a high dynamic, so that thus an equality of the individual cylinders can be effected. The external, comparatively slow exhaust gas recirculation 2 acts evenly on all cylinders, which is why it is almost only used for stationary operation.

Die äußere Abgasrückführung 2 weist ein Stellglied 4, in der Regel ein elektrisch betätigtes Abgasrückführventil, und eine Verbindungsleitung 5 zwischen einer Abgas und Restgas führenden Abgasleitung 6 und einem Saugrohr 7 auf. Frischluft bzw. Abgas strömt in Richtung von Pfeilen 8 durch die Verbindungsleitung 5, die Abgasleitung 6 bzw. das Saugrohr 7. In der Verbindungsleitung 5 kann ein (nicht dargestellter) AGR-Kühler angeordnet sein.The external exhaust gas recirculation 2 has an actuator 4 , usually an electrically operated exhaust gas recirculation valve, and a connecting line 5 between an exhaust gas and residual gas leading exhaust pipe 6 and a suction tube 7 on. Fresh air or exhaust gas flows in the direction of arrows 8th through the connection line 5 , the exhaust pipe 6 or the suction tube 7 , In the connection line 5 may be arranged (not shown) EGR cooler.

Die innere Abgasrückführung 2 weist ebenfalls ein Stellglied 9 auf, bei dem es sich üblicherweise um eine variable Ventilsteuerung (verstellbare Nockenwelle bzw. voll variable elektrische oder hydraulische Ventilsteuerung) zur Steuerung von Ventilen 14 handelt. Der Verbrennungsmotor 10 weist in einem jeden Zylinder 11 einen Brennraum 12 auf, wobei jeweils ein Drucksensor 13 in den Brennraum 12 hinein ragt.The internal exhaust gas recirculation 2 also has an actuator 9 which is usually a variable valve timing system (adjustable camshaft or fully variable electric or hydraulic valve timing) for controlling valves 14 is. The internal combustion engine 10 points in each cylinder 11 a combustion chamber 12 on, each with a pressure sensor 13 in the combustion chamber 12 protrudes into it.

Ein Ausgangssignal 14 jedes Brennraum-Drucksensors 13 wird der Regelungsstruktur 1 bzw. der Regelungsstruktur 1' zu und dort einem Funktionsblock 15 zugeführt. Im Funktionsblock 15 wird auf bekannte Art und Weise auf Basis des mit dem jeweiligen Drucksensor 13 gemessenen Brenndruckverlaufs der Heizverlauf berechnet oder auf andere Art und Weise bestimmt.An output signal 14 every combustion chamber pressure sensor 13 becomes the regulatory structure 1 or the regulatory structure 1' to and there a function block 15 fed. In the function block 15 is in a known manner on the basis of with the respective pressure sensor 13 measured Heizdruckverlaufs the heating course calculated or determined in other ways.

Eine im Funktionsblock 15 durchgeführte Heizverlaufsrechnung erfolgt mittels einem aus der Literatur bekannten Verfahren, wie zum Beispiel nach Hohenberg oder Rassweiler Withrow. Alternativ kann die Bestimmung des Heizverlaufes auf Basis einer Körperschallmessung, insbesondere mittels Klopfsensoren, und mittels einer im Funktionsblock 15 durchgeführten Fast-Fouriertransformation (FFT) erfolgen.One in the function block 15 performed Heizverlaufsrechnung done by means of a known from the literature method, such as Hohenberg or Rassweiler Withrow. Alternatively, the determination of the heating process on the basis of a structure-borne noise measurement, in particular by means of knock sensors, and by means of a functional block 15 Fast Fourier Transformation (FFT).

Ein Ausgangssignal 16 des Funktionsblocks 15 ist ein Istwert für eine Abgasrückführrate (AGRIST) oder ein Näherungswert hierfür. Der Istwert für die Abgasrückführrate (AGRIST) bzw. der Näherungswert wird beispielsweise auf bekannte Art und Weise auf Basis eines von der Größe des Restgasanteils abhängigen Zündverzugs der Verbrennung im Brennraum 12 oder auf Basis des Gradienten des Brennraumdrucks berechnet. Das Ausgangssignal (AGRIST) 16 wird einer nachgeschalteten Summierstelle 17 mit einem Ausgangssignal 19 zugeführt und dort von einem Sollwert für die Abgasrückführung (AGRSOLL) 18 subtrahiert. Der Sollwert (AGRSOLL) 18 wird Kennlinien oder Kennfeldern entnommen, welche üblicherweise in einem (Motor-) Steuergerät hinterlegt sind.An output signal 16 of the function block 15 is an actual value for an exhaust gas recirculation rate (EGR IST ) or an approximate value for it. The actual value for the exhaust gas recirculation rate (AGR IST ) or the approximate value is, for example, in a known manner on the basis of an ignition delay of the combustion in the combustion chamber that is dependent on the size of the residual gas component 12 or calculated based on the gradient of the combustion chamber pressure. The output signal (AGR IST ) 16 becomes a downstream summation point 17 with an output signal 19 supplied and there by a target value for the exhaust gas recirculation (AGR SOLL ) 18 subtracted. The setpoint (AGR SOLL ) 18 is taken from characteristics or maps, which are usually stored in a (engine) control unit.

In 1 wird das Ausgangssignal 19 der Summierstelle 17 als Führungsgröße (AGRSOLL-AGRIST) einer Regelungsstruktur 1 mit einem ersten Regler 20 zugeführt. Beim ersten Regler 20 handelt es sich insbesondere um einen Proportional-Regler mit einem Integralanteil (PI-Regler), wobei der P-Anteil beispielsweise einer Kennlinie entnommen wird und der I-Anteil entsprechend der Führungsgröße (AGRSOLL-AGRIST) 19 nachgeregelt wird. Für eine schnelle Regelung der inneren Abgasrückführung 3 weist der I-Anteil üblicherweise einen vergleichsweise kleinen Wert auf. Ausgangssignal 21 des ersten Reglers 20 ist ein Wert für eine Position für das Stellglied 9 der inneren Abgasrückführung 3; das Ausgangssignal 21 wird dem Stellglied 9 zuführt.In 1 becomes the output signal 19 the summation point 17 as a reference variable (AGR SOLL -AGR IST ) of a regulatory structure 1 with a first regulator 20 fed. At the first regulator 20 is, in particular a proportional controller with an integral portion (PI-controller), wherein the P-portion is removed, for example, a characteristic curve and the I-component in accordance with the command value (AGR SOLL -AGR IST) 19 is readjusted. For fast regulation of the internal exhaust gas recirculation 3 the I component usually has a comparatively small value. output 21 of the first regulator 20 is a value for a position for the actuator 9 the internal exhaust gas recirculation 3 ; the output signal 21 becomes the actuator 9 supplies.

Das Ausgangssignal 21 des ersten Reglers 20 wird zudem einem nachgeschalteten zweiten Regler 22 als Führungsgröße zugeführt. Beim zweiten Regler 22 handelt es sich beispielsweise wiederum um einen PI-Regler, wobei der P-Anteil ebenfalls einer Kennlinie entnommen und der I-Anteil nachgeführt wird.The output signal 21 of the first regulator 20 is also a downstream second controller 22 supplied as a reference variable. At the second controller 22 For example, it is again a PI controller, wherein the P component is also taken from a characteristic and the I component is tracked.

Ausgangssignal 23 des zweiten Reglers 22 ist ein Wert für eine Position für das Stellglied 4 der äußeren Abgasrückführung 2; das Ausgangssignal 23 wird dem Stellglied 4 zuführt. In Anbetracht der vergleichsweise langsamen Wirkung der äußeren Abgasrückführung 2 kann der I-Anteil des zweiten Reglers 22 größer sein als beim ersten Regler 20.output 23 of the second regulator 22 is a value for a position for the actuator 4 the external exhaust gas recirculation 2 ; the output signal 23 becomes the actuator 4 supplies. In view of the comparatively slow effect of the external exhaust gas recirculation 2 may be the I component of the second regulator 22 be larger than the first controller 20 ,

Abweichend von der in 1 dargestellten kaskadierten Regelungsstruktur 1 wird bei der parallelen Regelungsstruktur 1' der 2 das Ausgangssignal 19 der Summierstelle 17 als Führungsgröße (AGRSOLL-AGRIST) einem ersten Regler 24 und parallel hierzu einem zweiten Regler 26 zugeführt. Der erste Regler 24 kann identisch sein zum ersten Regler 20 (1), der zweite Regler 26 kann identisch oder unterschiedlich sein zum zweiten Regler 22 (1) und ebenso können die jeweiligen P- oder I-Parameter identisch oder unterschiedlich sein.Notwithstanding the in 1 illustrated cascaded control structure 1 is at the parallel control structure 1' of the 2 the output signal 19 the summation point 17 as a reference variable (AGR SOLL -AGR IST ) a first controller 24 and parallel to this a second controller 26 fed. The first controller 24 can be identical to the first controller 20 ( 1 ), the second controller 26 may be identical or different to the second controller 22 ( 1 ) and also the respective P or I parameters may be identical or different.

Zweck und Funktion des ersten Reglers 24 sind jedoch identisch zum ersten Regler 20, analog sind Zweck und Funktion des zweiten Reglers 26 identisch zum zweiten Regler 22. Ein Ausgangssignal 25 des ersten Reglers 24 wird dem Stellglied 9 der inneren Abgasrückführung 3 zugeführt, ein Ausgangssignal 27 des zweiten Reglers 26 dem Stellglied 4 der äußeren Abgasrückführung 2.Purpose and function of the first controller 24 are however identical to the first controller 20 , analogous purpose and function of the second regulator 26 identical to the second controller 22 , An output signal 25 of the first regulator 24 becomes the actuator 9 the internal exhaust gas recirculation 3 supplied, an output signal 27 of the second regulator 26 the actuator 4 the external exhaust gas recirculation 2 ,

Anstelle der kaskadierten Regelungsstruktur 1 der 1 oder der parallelen Regelungsstruktur 1' der 2 können ebenso beispielsweise eine Fuzzy-Regelungsstruktur oder eine andere geeignete Regelungsstruktur Verwendung finden.Instead of the cascaded control structure 1 of the 1 or the parallel control structure 1' of the 2 For example, a fuzzy control structure or other suitable control structure may also be used.

Diese Regelungsstrukturen zur Regelung einer inneren und äußeren Abgasrückführung finden insbesondere bei Dieselmotoren Verwendung, sind jedoch auch für Verbrennungsmotoren mit Raumzündungsverfahren oder zur Restgas sensiblen Abgasrückführung bei Otto-Motoren geeignet.These control structures for controlling an internal and external exhaust gas recirculation find particular use in diesel engines, but are also for internal combustion engines with space ignition process or the residual gas sensitive exhaust recirculation suitable for gasoline engines.

Claims (11)

Verfahren zur Regelung einer Abgasrückführrate einer Verbrennungskraftmaschine (10), – wobei die Abgasrückführrate durch eine äußere Abgasrückführung (2) und eine innere Abgasrückführung (3) gebildet wird, – wobei zylinderindividuell wenigstens eine Größe (14), die einen jeweiligen Verlauf einer Verbrennung in einem zugehörigen Brennraum (12) charakterisiert, gemessen oder bestimmt, – auf Basis dieser wenigstens einen, den Verbrennungsverlauf charakterisierenden Größe (14) eine Bestimmung des Istwertes (16) der Abgasrückführrate oder eines Näherungswertes hierfür durchgeführt, – der Istwert (16) der Abgasrückführrate oder des Näherungswertes als Führungsgröße (19) einer Regelungsstruktur (1; 1') zugeführt wird und – Ausgangssignale (21, 23; 25, 27) der Regelungsstruktur (1; 1') Stellgliedern (4, 9) der äußeren (2) bzw. der inneren (3) Abgasrückführung zugeführt werden.Method for regulating an exhaust gas recirculation rate of an internal combustion engine ( 10 ), - wherein the exhaust gas recirculation rate by an external exhaust gas recirculation ( 2 ) and an internal exhaust gas recirculation ( 3 ) is formed, wherein cylinder-individually at least one size ( 14 ), which show a respective course of combustion in an associated combustion chamber ( 12 ), measured or determined, on the basis of this at least one variable characterizing the course of combustion ( 14 ) a determination of the actual value ( 16 ) the exhaust gas recirculation rate or an approximate value for this purpose, - the actual value ( 16 ) the exhaust gas recirculation rate or the approximate value as a reference variable ( 19 ) of a regulatory structure ( 1 ; 1' ) and - output signals ( 21 . 23 ; 25 . 27 ) of the regulatory structure ( 1 ; 1' ) Actuators ( 4 . 9 ) of the outer ( 2 ) or the inner ( 3 ) Exhaust gas recirculation are supplied. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Verbrennungsverlauf charakterisierende Größe (14) auf Basis eines gemessenen Brennraumdruckverlaufs gebildet wird.Method according to claim 1, characterized in that the variable characterizing the course of combustion ( 14 ) is formed on the basis of a measured combustion chamber pressure profile. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Verbrennungsverlauf charakterisierende Größe (14) auf Basis einer Körperschall-Messung gebildet wird.Method according to claim 1, characterized in that the variable characterizing the course of combustion ( 14 ) is formed on the basis of a structure-borne sound measurement. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die den Verbrennungsverlauf charakterisierende Größe (14) auf Basis eines Klopfsensor-Ausgangssignals gebildet wird.Method according to claim 3, characterized in that the variable characterizing the course of combustion ( 14 ) is formed on the basis of a knock sensor output signal. Regelungsstruktur (1; 1') zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungsstruktur (1) aus zwei kaskadierten Reglern (20, 22) besteht.Regulatory structure ( 1 ; 1' ) for carrying out the method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the control structure ( 1 ) from two cascaded controllers ( 20 . 22 ) consists. Regelungsstruktur (1; 1') zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungsstruktur (1') aus zwei parallel geschalteten Reglern (24, 26) besteht.Regulatory structure ( 1 ; 1' ) for carrying out the method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the control structure ( 1' ) from two regulators connected in parallel ( 24 . 26 ) consists. Regelungsstruktur (1; 1') nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Reglern (20, 22; 24, 26) um PI-Regler handelt.Regulatory structure ( 1 ; 1' ) according to claim 5 or 6, characterized in that it is in the controllers ( 20 . 22 ; 24 . 26 ) are PI controllers. Regelungsstruktur (1; 1') nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweils erster Regler (20; 24) ein schnelleres Regelungsverhalten aufweist als ein jeweils zweiter Regler (22; 26).Regulatory structure ( 1 ; 1' ) according to claim 7, characterized in that a respective first controller ( 20 ; 24 ) has a faster control behavior than a respective second controller ( 22 ; 26 ). Regelungsstruktur (1; 1') nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgangssignal (21; 25) des jeweils ersten Reglers (20; 24) das Stellglied (9) der inneren Abgasrückführung (3) ansteuert.Regulatory structure ( 1 ; 1' ) according to claim 8, characterized in that an output signal ( 21 ; 25 ) of the first controller ( 20 ; 24 ) the actuator ( 9 ) of the internal exhaust gas recirculation ( 3 ). Regelungsstruktur (1; 1') nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgangssignal (23; 27) des jeweils zweiten Reglers (22; 26) das Stellglied (4) der äußeren Abgasrückführung (2) ansteuert.Regulatory structure ( 1 ; 1' ) according to claim 8, characterized in that an output signal ( 23 ; 27 ) of the second controller ( 22 ; 26 ) the actuator ( 4 ) of the external exhaust gas recirculation ( 2 ). Regelungsstruktur (1; 1') zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungsstruktur (1; 1') aus einer Fuzzy-Regelungsstruktur besteht.Regulatory structure ( 1 ; 1' ) for carrying out the method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the control structure ( 1 ; 1' ) consists of a fuzzy control structure.
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