DE102006016905A1 - Process for operating an internal combustion engine, especially for determining combustion chamber pressure, comprises modeling the combustion chamber pressure on previously determined operating variables - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere um bei einem Dieselmotor einen Maximalwert für einen Brennraumdruck nicht zu überschreiten, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a method for operating an internal combustion engine, in particular, for a diesel engine, a maximum value for a combustion chamber pressure not to exceed according to the preamble of claim 1.
Aus
der deutschen Offenlegungsschrift
Bauteile von Verbrennungsmotoren unterliegen bezüglich ihrer Abmessungen statistischen Streuungen. Daher gibt es obere und untere Grenzmustermotoren, die die Eckpunkte einer zugelassenen Streubreite von limitierenden Betriebsgrößen bilden. Beim Dieselmotor ist speziell die Streubreite des Brennraumspitzendrucks eine limitierende Größe, da bei Überschreitung des oberen, zugelassenen Grenzwerts des Spitzendrucks die Belastbarkeitsgrenze des Dieselmotors überschritten wird. Bei einem zugelassenen Brennraumspitzendruck von 200 bar mit einer Streubreite von 20 bar kann die Konstruktion des Dieselmotors lediglich auf 180 bar Sollwert ausgelegt werden, um auch bei einem oberen Grenzmustermotor die Belastbarkeitsgrenze nicht zu überschreiten.components internal combustion engines are subject to statistical variations in their dimensions. Therefore, there are upper and lower limit pattern motors, which are the corner points form an approved range of limiting farm sizes. In the diesel engine, the spread of the combustion chamber peak pressure is especially a limiting size, because when exceeded upper permissible limit of peak pressure the limit of loading exceeded the diesel engine becomes. With an approved combustion chamber tip pressure of 200 bar with a dispersion of 20 bar, the construction of the diesel engine only be designed to 180 bar setpoint, even at a upper limit pattern motor does not exceed the load limit.
Aus
der europäischen
Offenlegungsschrift
Aus
der deutschen Offenlegungsschrift
Aus
der deutschen Patentschrift
Aus diesem Stand der Technik geht hervor, dass der Aufwand zum Bestimmen eines Brennraumdruckes an Sensorik und Auswertung vergleichsweise hoch ist und demnach hohe Kosten verursacht. Daher versucht man, auf Basis von bereits vorliegenden Betriebsgrößen auf den aktuellen Brennraumdruck zu schließen.Out This prior art shows that the effort to determine a combustion chamber pressure on sensors and evaluation comparatively is high and therefore causes high costs. Therefore, one tries on the basis of existing operating variables on the current combustion chamber pressure close.
Hierzu
ist aus der deutschen Patentschrift
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses bekannte Verfahren weiterzubilden, so dass während des Betriebs des Verbrennungsmotors der Brennraumdruck ohne unmittelbare Erfassung noch genauer abgeschätzt werden kann.Of the Invention is the object of this known method educate, so that during the operation of the internal combustion engine, the combustion chamber pressure without immediate Capture more accurately estimated can be.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen, zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere zum Ermitteln eines Brennraumdrucks. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass auf Basis bereits erfasster Betriebsgrößen der Brennraumdruck modelliert wird.Is solved this object by a method with the specified in claim 1 Characteristics, for operating an internal combustion engine, in particular for determining a combustion chamber pressure. According to the invention, it is proposed that modeled on the basis of already recorded operating variables of the combustion chamber pressure becomes.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist gegenüber dem Stand der Technik die Vorteile auf, dass auch ohne sensorische Erfassung immer eine genaue Größe des Brennraumdrucks vorliegt und somit auch unter ungünstigen (instationären) Betriebsbedingungen im Fahrbetrieb, beispielsweise im Kältebetrieb oder bei hohen Drehzahlen und gleichzeitigem Hinaufschalten in einen höheren Gang, ein Überschreiten eines bekannten, maximal zulässigen Brennraumdrucks durch Ändern von Betriebsgrößen zuverlässig verhindert werden kann.The inventive method points opposite The prior art has the advantages that even without sensory Always capture an exact size of the combustion chamber pressure is present and thus also under unfavorable (transient) operating conditions while driving, for example in cold operation or at high speeds and simultaneously going up to a higher gear, exceeding a known maximum allowable combustion chamber pressure by changing reliably prevented from operating variables can be.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 2 wird vorgeschlagen, dass der Modellierung des Brennraumdrucks ein lineares Modell zugrunde gelegt wird. Diese Maßnahme führt zu einer weit weniger aufwändigen Parametrisierung. Das lineare Modell ist invertierbar und schnell zu berechnen, so dass die zu begrenzenden Parameter direkt berechnet werden können.at a preferred embodiment of the invention according to claim 2 is proposed that the modeling of the combustion chamber pressure a linear model is used. This measure leads to a far less elaborate Parameterization. The linear model is invertible and fast to calculate so that the parameters to be limited calculated directly can be.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung gemäß Patentanspruch 3 ist vorgesehen, dass der Brennraumdruck nur in kritischen Betriebsbereichen modelliert wird. Dieser Vorschlag führt ebenfalls zu weniger Programmieraufwand und verringert den erforderlichen Rechenaufwand und Speicherbedarf, so dass die zugehörige Software problemlos ins Motorsteuergerät implementiert und dort ausgeführt werden kann.To a further advantageous embodiment of the invention according to claim 3 it is provided that the combustion chamber pressure only in critical operating areas is modeled. This proposal also leads to less programming effort and reduces the amount of computation and memory required so that the associated Software easily implemented in the engine control unit and executed there can.
Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist nach Patentanspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass bei drohender Überschreitung des maximal zulässigen Brennraumdrucks die Einspritzparameter der Kraftstoffeinspritzung verändert werden. Veränderungen an den Kraftstoff-Einspritzungsparametern sind ohne zusätzlichen Aufwand möglich und wirken sich sehr schnell, also bereits im nächsten Arbeitsspiel, aus. Das heißt, es kann sehr schnell eingegriffen werden, sobald sich der Brennraumdruck an seinen maximal zulässigen Höchstwert annähert.A advantageous embodiment the invention is characterized according to claim 4, characterized in that in case of imminent exceeding the maximum allowed Combustion chamber pressure the injection parameters of the fuel injection to be changed. changes at the fuel injection parameters without additional Effort possible and have a very fast effect, ie already in the next working game. The is called, it can be intervened very quickly as soon as the combustion chamber pressure at its maximum allowable maximum value approaches.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung gemäß den Patentansprüchen 5 bis 7 ist vorgesehen, jeweils ein Wert für einen elektrischen Förderbeginn und für einen maximal zulässigen elektrischen Förderbeginn zu berechnen und der berechnete Wert für den elektrischen Förderbeginn bis zu einem applizierbaren Grenzwert dem berechneten maximal zulässigen elektrischen Förderbeginn nachgeführt wird.In a further development of the invention according to claims 5 to 7 is provided, in each case a value for an electrical delivery start and for one maximum permissible electrical delivery start to calculate and the calculated value for the electrical delivery start up to an applicable limit value the calculated maximum permissible electrical start of delivery tracked becomes.
Der elektrische Förderbeginn, insbesondere der Zeitpunkt der elektrischen Ansteuerung eines Injektor-Ventils, ist ein wesentlicher Einflussparameter für den Brennraumdruck. Er hat den Vorteil gegenüber anderen Einflussparametern, dass er sehr genau durch das Motorsteuergerät vorgegeben werden kann. Dabei wird an Hand des Modells der maximal zulässige elektrische Förderbeginn, der gerade noch nicht zu einer Überschreitung der Spitzendruckgrenze führt, bestimmt. Jedoch wird der einzustellende elektrische Förderbeginn dem maximal zulässigen elektrischen Förderbeginn nur bis zu einem applizierbaren Grenzwert nachgeführt, um die Motorabstimmung nicht allzusehr zu verändern.Of the electrical start of delivery, in particular the time of the electrical control of an injector valve, is an important influencing parameter for the combustion chamber pressure. He has the advantage over other influencing parameters that he specified very accurately by the engine control unit can be. It is based on the model of the maximum allowable electrical Start of delivery, just not to exceed the peak pressure limit leads, certainly. However, the electric delivery start to be set becomes the maximum permissible electrical start of delivery tracked only up to an applicable limit to not to change the engine tuning too much.
Um auch in dem Fall, dass der einzustellende elektrische Förderbeginn um mehr als den applizierbaren Grenzwert nachgeführt werden müsste, den maximal zulässigen Brennraumdruck nicht zu überschreiten, wird bei einer bevorzugten Vorrichtung gemäß Patentanspruch 8 weiterhin vorgeschlagen, dass die Einspritzmenge begrenzt wird.Around also in the case that the electrical delivery start to be set would have to track more than the applicable limit, the maximum permissible Not to exceed combustion chamber pressure, will continue in a preferred device according to claim 8 proposed that the injection quantity is limited.
Die Einspritzmenge ist ein weiterer Einflussparameter für den Brennraumdruck und kann vergleichbar mit dem elektrischen Förderbeginn ohne zusätzlichen Aufwand eingestellt werden. Auf die Veränderbarkeit der Einspritzmenge wird insbesondere dann zugegriffen, wenn der Wert für den elektrischen Förderbeginn nicht weiter verändert werden kann bzw. soll. Ergibt also die Modellierung einen Wert für den einzustellenden elektrischen Förderbeginn, der um mehr als der applizierbare Grenzwert von einem im Motorsteuergerät berechneten gewünschten Wert abweicht, so wird für den einzustellenden Wert für den elektrischen Förderbeginn der maximal zulässige elektrische Förderbeginn festgesetzt (durch die im Patentanspruch 9 vorgeschlagene Minimalauswahl) und die Einspritzmenge (z.B. in Form der Förderdauer) begrenzt. Somit ist sichergestellt, dass der zulässige Maximalwert für den Brennraumdruck nicht überschritten wird.The Injection quantity is another influencing parameter for the combustion chamber pressure and can be comparable to the electric delivery start without additional Effort to be set. On the changeability of the injection quantity is accessed in particular when the value for the electric start of delivery not changed can or should be. Thus, the modeling yields a value for the one to be set electrical start of delivery, by more than the applicable limit of one calculated in the engine control unit desired Value deviates, so will for the value to be set for the electrical delivery start the maximum allowed electrical delivery start fixed (by the minimum selection proposed in claim 9) and limits the injection amount (e.g., in the form of the delivery time). Consequently is ensured that the allowed Maximum value for the combustion chamber pressure is not exceeded becomes.
Schließlich wird nach Patentanspruch 9 noch vorgeschlagen, dass eine Minimalauswahl zwischen dem Wert für den elektrischen Förderbeginn und dem maximal zulässigen Wert für den elektrischen Förderbeginn vorgenommen wird.Finally will according to claim 9 nor suggested that a minimum selection between the value for the electrical delivery start and the maximum allowable Value for the electrical delivery start is made.
Durch diese Minimalauswahl wird der kleinere der beiden verglichenen Werte als Istwert gesetzt und als weitere Maßnahme, um den maximal zulässigen Brennraumdruck nicht zu überschreiten, im weiteren die Einspritzmenge begrenzt bzw. verringert (wie im Patentanspruch 8 vorgeschlagen).By this minimum selection becomes the smaller of the two compared values set as the actual value and as a further measure to the maximum allowable combustion chamber pressure not to exceed further limits or reduces the injection quantity (as in Proposed patent claim 8).
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 eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der Zeichnung erläutert.The Invention will now be described with reference to an embodiment with the aid explained the drawing.
Dabei zeigt die Figur ein prinzipielles Blockschaltbild mit Funktionsblöcken zur Bestimmung eines Kraftstoff-Förderbeginns mit Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.there the figure shows a schematic block diagram with function blocks for Determination of a fuel delivery start with application of the method according to the invention.
Die Erfindung eignet sich insbesondere zum zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere um bei einem Dieselmotor einen Maximalwert für einen Brennraumdruck nicht zu überschreiten.The Invention is particularly suitable for operating an internal combustion engine, in particular, in a diesel engine, a maximum value for a Combustion chamber pressure not to be exceeded.
Die
Fig. zeigt ein prinzipielles Blockschaltbild
In bestimmten Betriebszuständen (z.B. Instationärbetrieb, Kaltbetrieb), d.h. in kritischen Betriebsbereichen, kann im Stand der Technik ein maximal zulässiger Brennraumdruck pmax_zul überschritten werden. Um dies zu verhindern, muss ein aktueller Brennraumdruck p bekannt sein.In certain operating conditions (eg In stationary operation, cold operation), ie in critical operating ranges , a maximum permissible combustion chamber pressure p max_zul can be exceeded in the prior art. To prevent this, a current combustion chamber pressure p must be known.
Untersuchungen
haben gezeigt, dass der tatsächliche
aktuelle Brennraumdruck p für
einzelne Lastpunkte durch ein lineares Modell gut angenähert werden
kann. Die lineare Gleichung für
den aktuellen Brennraumdruck p lautet:
- p
- Brennraumdruck,
- FB
- Förderbeginn (Kraftstoff),
- t2s
- Ansauglufttemperatur (im Saugrohr),
- p2s
- Ladeluftdruck,
- FD
- Förderdauer und
- a, b, c, d
- lineare Koeffizienten.
- p
- Combustion chamber pressure,
- FB
- Start of delivery (fuel),
- t 2s
- Intake air temperature (in the intake manifold),
- p 2s
- Charge air pressure,
- FD
- Duration of funding and
- a, b, c, d
- linear coefficients.
Dabei werden die Größen Ansaugluft-Temperatur t2s und Ladeluftdruck p2s sensorisch erfasst und sind bereits in einem Motorsteuergerät vorhanden. Die Größen Förderbeginn FB und Förderdauer FD sind üblicherweise jeweils betriebspunktabhängig in einem Kennfeld im Motorsteuergerät abgelegt. Die Koeffizienten a, b, c und d werden für einen bestimmten Motor anhand von Prüfstandsversuchen ermittelt. Im Ausführungsbeispiel der Figur liegt nun der Fall vor, dass als Variable für bestimmte Betriebspunkte der Förderbeginn FB_ist aus obiger Gleichung bestimmt werden soll.The quantities intake air temperature t 2s and charge air pressure p 2s are sensed and are already present in an engine control unit. The sizes start of delivery FB and delivery time FD are usually stored depending on the operating point in a map in the engine control unit. The coefficients a, b, c and d are determined for a particular engine based on bench tests. In the exemplary embodiment of the figure, there is now the case that as a variable for certain operating points of the beginning of delivery FB_ist is to be determined from the above equation.
Hierzu
wird auf im (nicht dargestellten) Motorsteuergerät gespeicherte Kennfelder
Aus
einem weiteren Kennfeld
In
einem weitern Funktionsblock
Im
Funktionsblock
Für den Fall,
dass FB_soll kleiner ist als FB_grenz erfolgt im Funktionsblock
Der
kleinere der beiden Werte wird dann als tatsächlich einzustellender Förderbeginn
Durch das erfindungsgemäße Modellieren des Brennraumdruckes auf Basis bereits im Motorsteuergerät vorhandener Größen erübrigt sich das schwierige und aufwändige sensorische Erfassen dieser Größe.By the modeling according to the invention of Combustion chamber pressure based on already existing in the engine control unit Sizes are unnecessary the difficult and time-consuming sensory detection of this size.
Claims (9)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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