DE102007012604A1 - A method of controlling an injection of a direct injection internal combustion engine injector and a direct injection internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Einspritzung eines Injektors einer direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschine sowie eine entsprechende Vorrichtung hierfür. Es wird vorgeschlagen, dass eine Regelung auf einem Zylinderdruckverlauf basiert, der in Bezug zu einer Kurbelwellenstellung gespeichert vorliegt. Die Regelung umfasst einen gesamten Einspritzverlauf bei zumindest einem Zylinder. Nach Abschluss einer Verbrennung eines ersten Zyklus und vor Beginn einer Einspritzung eines nachfolgenden Zyklus wird eine auf zumindest einem in Bezug auf eine jeweilige Kurbelwellenstellung abgespeicherten Zylinderdruckverlauf basierende, lineare Transferfunktion bestimmt. Aus dieser Transferfunktion wird ein Einspritzverlauf für den nachfolgenden Zyklus berechnet.The present invention relates to a method for controlling an injection of an injector of a direct-injection internal combustion engine and a corresponding device therefor. It is proposed that a control based on a cylinder pressure curve, which is stored in relation to a crankshaft position. The control comprises an entire course of injection in at least one cylinder. Upon completion of combustion of a first cycle and prior to initiation of injection of a subsequent cycle, a linear transfer function based on at least one cylinder pressure waveform stored relative to a respective crankshaft position is determined. From this transfer function, an injection curve is calculated for the subsequent cycle.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Einspritzung eines Injektors einer direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschine sowie eine direkteinspritzende Verbrennungskraftmaschine.The The present invention relates to a method for controlling an injection an injector of a direct injection internal combustion engine as well as a direct injection internal combustion engine.
Die
Dieses bekannte Verfahren beruht auf der Überlegung, bestimmte Motorbetriebsparameter wie Einspritzzeitpunkt und Abgasrückführrate dynamisch in Abhängigkeit von solchen Größen zu berechnen, welche den aktuellen Zustand innerhalb des Zylinders beschreiben. Zur Erfassung des aktuellen Zylinderzustandes wird beispielsweise der Druck im Zylinder als Funktion des Kurbelwinkels mit einem Sensor erfasst. Aus diesem Sensorsignal werden in weiterer Folge in einem Intervall von 720° Kurbelwinkel bestimmte charakteristische Zykluskennwerte berechnet. Der Druckverlauf innerhalb des Zylinders wird also durch zwei aus dem Druckverlauf selbst berechnete Kennwerte beschrieben. Bei diesem bekannten Verfahren wird dann jeder der aktuell ermittelten Zykluskennwerte mit dem in Abhängigkeit von Motordrehzahl und Motorlast in je einem Kennfeld hinterlegten gewünschten Wert für die Zykluskennwerte verglichen und eine vorhandene Abweichung zwischen beiden Werten berechnet. Diese Abweichung wird in weiterer Folge einem Regelungsalgorithmus zugeführt. Der Regler berechnet dynamisch die für die Einhaltung des gewünschten Zylinderzustandes erforderlichen neuen Motorbetriebsparameter, wie Einspritzzeitpunkt und rückgeführte Abgasmasse.This known method is based on the consideration, certain Engine operating parameters such as injection timing and exhaust gas recirculation rate dynamically depending on such quantities to calculate which is the current state within the cylinder describe. To capture the current cylinder state is For example, the pressure in the cylinder as a function of the crank angle detected with a sensor. From this sensor signal will be subsequently in an interval of 720 ° crank angle certain characteristic Cycle parameters calculated. The pressure course within the cylinder is thus determined by two characteristic values calculated from the pressure curve itself described. In this known method then each of the currently determined cycle characteristics with the dependent of engine speed and engine load stored in each map a desired Value for the cycle characteristics compared and an existing one Deviation calculated between both values. This deviation will subsequently fed to a control algorithm. The controller dynamically calculates for compliance with the required cylinder state required new engine operating parameters, such as injection timing and recirculated exhaust gas mass.
Die
Die
In diesem Dokument wird ausgeführt, dass über die Bildung des Differenzdruckintegrals der Flächenschwerpunkt berechnet wird, der sehr gut mit der wahren Lage der Verbrennung korrelieren sollte, und dass anhand dieser Lage des Flächenschwerpunktes eine Regelung der Zündung in Abhängigkeit in wahrer Lage der Verbrennung und tatsächlicher wahrer Lage der Verbrennung möglich sei. Bei dem bekannten Verfahren ist vorgesehen, dass für den Fall einer Abweichung des ermittelten Kurbelwinkels von dem vorgebbaren Soll-Kurbelwinkel eine entsprechende Stellgröße aufgrund der Abweichung festgelegt wird, die dann verschiedene Steuervorgänge, wie beispielsweise Zündung, Lambda-Festlegung oder Abgasrückführung, beeinflusst. Der vorgebbare Soll-Kurbelwinkel wird aus einem Kennfeld entnommen. Im Steuergerät wird die ermittelte Stellgröße zum Beispiel auf den Kennfeldzündwinkel aufgeschlagen und der so bestimmt Zündwinkel an die Zündendstufe ausgegeben.In this document it is stated that the formation of the differential pressure integral calculates the area centroid, which should correlate very well with the true position of the combustion, and that based on this location of the centroid, a control of the ignition depending on the true position of the combustion and actual true Location of the combustion is possible. In the known method it is provided that in the event of a deviation of the determined crank angle is determined by the predetermined target crank angle, a corresponding control variable due to the deviation, which then affects various control operations, such as ignition, lambda setting or exhaust gas recirculation. The predetermined desired crank angle is taken from a map. In the control unit, the determined manipulated variable, for example, is added to the characteristic field ignition angle and the ignition angle thus determined is output to the ignition output stage.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Regelung einer Verbrennungskraftmaschine zu vereinfachen.task The present invention is the control of an internal combustion engine to simplify.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren nach Anspruch 1, einer direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 29, einem Kraftfahrzeug nach Anspruch 38 und einem Computerprogramm nach Anspruch 40. Weitere Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.These Task is solved according to the invention A method according to claim 1, a direct injection internal combustion engine according to claim 29, a motor vehicle according to claim 38 and a Computer program according to claim 40. Further embodiments are described in the subclaims.
Die Erfindung schlägt ein Verfahren zum Regeln einer Einspritzung eines Injektors einer direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschine vor. Die Regelung basiert auf einem, zumindest teilweisen Zylinderdruckverlauf, der in Bezug zu einer Kurbelwellenstellung gespeichert vorliegt. Die Regelung umfasst einen zumindest teilweisen, vorzugsweise gesamten Einspritzverlauf bei wenigstens einem Zylinder, kann aber auch nur einen Teil davon umfassen, insbesondere denjenigen Teil, in dem ein Einspritzverlauf eingeleitet und/oder ausgeführt wird. Nach Abschluss einer Verbrennung eines ersten Zyklus und vor Beginn einer Einspritzung eines nachfolgenden Zyklus wird eine mathematische Modellbeschreibung gebildet, die auf dem abgespeicherten Zylinderdruckverlauf basiert. Aus der Modellbeschreibung wird ein Einspritzverlauf für den nachfolgenden Zyklus gebildet.The Invention proposes a method for controlling an injection an injector of a direct injection internal combustion engine in front. The control is based on an at least partial cylinder pressure curve, stored in relation to a crankshaft position. The scheme includes at least partial, preferably entire Injection process at least one cylinder, but can only a part of it, in particular that part in which an injection course is initiated and / or executed. To Completion of a combustion of a first cycle and before the beginning of a Injection of a subsequent cycle becomes a mathematical one Model description formed on the stored cylinder pressure curve based. The model description becomes an injection course for formed the subsequent cycle.
Die mathematische Modellbeschreibung beschreibt, im Unterschied zu den bekannten Verfahren der Regelung mit Hilfe von Kennfeldern, das zu regelnde System. Das mathematische Modell kann beispielsweise einen oder mehrere Zylinder mit einem zugeordneten Injektor, die gesamte Verbrennungskraftmaschine wie auch Teile davon unter Weglassung von zugehörigen Aggregaten umfassen. Es können aber auch Anbauteile anderer Verbrennungskraftmaschinen mit umfasst werden, zum Beispiel ein Verdichter, insbesondere ein Abgasturbolader wie auch ein mechanischer Verdichter, beispielsweise ein Roots-Lader, eine Abgasrückführung, eine Abgasnachbehandlung oder eine sonstige, die Verbrennungskraftmaschine beeinflussende Vorrichtung des Fahrzeugs. Das mathematische Modell umfasst vorzugsweise Funktionen. Gemäß einer ersten Ausgestaltung wird beispielsweise wenigstens eine Transferfunktion eingesetzt, um eine Ermittlung des Einspritzverlaufs für den nächsten Zyklus zu bilden. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass alternativ und/oder ergänzend Gleichungen, wie beispielsweise Differentialgleichungen, genutzt werden. Die mathematische Modellbeschreibung oder die mathematischen Modellbeschreibungen können linear, nichtlinear, als neuronale Netze und/oder auf sonstige Art und Weise ausgestaltet sein.The mathematical model description describes, in contrast to the known methods of control using maps, the to be regulated system. For example, the mathematical model one or more cylinders with an associated injector, the entire internal combustion engine as well as parts thereof with omission of associated aggregates. It can but also attachments of other internal combustion engines includes be, for example, a compressor, in particular an exhaust gas turbocharger as well as a mechanical compressor, such as a Roots loader, an exhaust gas recirculation, an exhaust aftertreatment or another, the internal combustion engine influencing Device of the vehicle. The mathematical model preferably comprises Functions. According to a first embodiment For example, at least one transfer function used to a Determination of the course of injection for the next one Cycle to form. Another embodiment provides that alternatively and / or supplementary equations, such as differential equations, be used. The mathematical model description or the mathematical Model descriptions can be linear, nonlinear, as neural Networks and / or be configured in any other way.
Es kann vorgesehen sein, dass in einem ersten Zyklus eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine ein Ist-Einspritzverlauf für den Zylinder ermittelt wird. In dem ersten Zyklus wird ein Ist-Druckverlauf für den Zylinder ermittelt. Außerdem wird wenigstens eine Betriebsgröße für die Verbrennungskraftmaschine ermittelt. Aus den Betriebsgrößen wird ein Soll-Druckverlauf für einen späteren, zweiten Zyklus des Zylinders gebildet. Aus dem Ist-Druckverlauf und dem Ist-Einspritzverlauf wird die mathematische Modellbeschreibung gebildet. Aus der Modellbeschreibung und dem Soll-Druckverlauf wird ein Soll-Einspritzverlauf für den zweiten Zyklus gebildet. In dem zweiten Zyklus wird der Soll-Einspritzverlauf auf den und/oder wenigstens einen anderen Zylinder der Verbrennungskraftmaschine angewendet.It can be provided that in a first cycle of a cylinder the internal combustion engine is an actual injection course for the cylinder is determined. In the first cycle becomes an actual pressure curve determined for the cylinder. Besides, at least an operating variable for the internal combustion engine determined. The operating variables become a desired pressure curve for a later, second cycle of the cylinder educated. From the actual pressure profile and the actual injection profile the mathematical model description is formed. From the model description and the desired pressure curve is a desired injection curve for formed the second cycle. In the second cycle, the desired injection course on and / or at least one other cylinder of the internal combustion engine applied.
Ein Vorteil dieses vorgeschlagenen Verfahrens liegt darin, dass der Brennverlauf anhand einer Druckindizierung im Fahrbetrieb verbessert werden kann, d. h. der Ist-Druckverlauf sehr gut an den Soll-Druckverlauf angenähert werden kann. Das Bilden des Soll-Druckverlaufs kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass zur Reduzierung des Speicherbedarfs die verschiedenen optimalen Soll-Druckverläufe in Form von Kennwerten, wie beispielsweise in Form von Kennwerten eines Kreisprozesses, abgelegt und bei Bedarf aus diesen Kennwerten errechnet werden; es müssen somit nicht die kompletten Soll-Druckverläufe abgelegt werden. Insbesondere kann gemäß einer Weiterbildung hierfür auf das Erstellen bzw. Ermitteln von insbesondere einer Vielzahl unterschiedlicher, besonders komplexer Kennfelder verzichtet werden.One Advantage of this proposed method is that the Burning process improved by means of a pressure indexing while driving can be, d. H. the actual pressure curve is very good at the desired pressure curve can be approximated. Forming the desired pressure profile can be done, for example, that to reduce the memory requirements the different optimal target pressure gradients in shape of characteristic values, such as in the form of characteristic values of a Circular process, filed and calculated as needed from these characteristics; Thus, it does not have the complete target pressure gradients be filed. In particular, according to a Continuing education on the creation or determination in particular a variety of different, particularly complex Maps are omitted.
Vorzugsweise nutzt das vorgeschlagene Verfahren den Gedanken, dass es in jedem Betriebszustand einen Druckverlauf gibt, der im Hinblick auf die jeweiligen Vorgaben, wie Emissionen, Kraftstoffverbrauch, Verbrennungsgeräusch, Drehmoment, Verschleiß, usw., optimal ist. Da im Betrieb viele Einflüsse auf die Gemischbildung und die Verbrennung einwirken, kann dieser optimale Druckverlauf mit einem durch ein Kennfeld vorgegebenen Einspritzverlauf, insbesondere Menge und/oder Rate, wie er bei den oben beschriebenen bekannten Verfahren verwendet wird, nicht oder nur selten erreicht werden. Die bisherige Vorgehensweise bestand darin, immer mehr dieser Einflüsse in der Regelung zu berücksichtigen. Dieses führte zwangsläufig zu immer größeren und/oder detaillierteren und/oder zahlreicheren und/oder speicherintensiveren Kennfeldern und zu immer umfangreicheren Berechnungen. Größere Kennfelder erfordern aber sowohl einen höheren Aufwand im Vorfeld, um sie zu erzeugen, insbesondere betreffend den Applikationsaufwand, als auch im Betrieb, um mit ihnen zu arbeiten, d. h. die jeweils gewünschten Werte aus ihnen auszulesen. Außerdem werden größere Datenspeicher benötigt. Im Unterschied hierzu wird gemäß der vorliegenden Erfindung das Systemverhalten mit Hilfe der Modellbeschreibung beschrieben, so dass viele der bisher erforderlichen Kennfelder entfallen können. Folglich sinkt der Speicherbedarf und wird der Applikationsaufwand im Wesentlichen auf die Erstellung optimaler Druckverläufe, beispielsweise abgespeicherter Zylinderdruckverlauf und/oder Soll-Druckverlauf, gerichtet.Preferably, the proposed method utilizes the idea that in each operating state there is a pressure profile that is optimal with regard to the respective specifications, such as emissions, fuel consumption, combustion noise, torque, wear, etc. Since many influences affect the mixture formation and combustion during operation, this optimum pressure profile can not or only rarely be achieved with an injection profile predetermined by a characteristic diagram, in particular amount and / or rate, as used in the known methods described above. The previous approach was to consider more and more of these influences in the regulation. This inevitably led to ever larger ones and / or more detailed and / or more numerous and / or memory-intensive maps and increasingly extensive calculations. However, larger maps require both a higher effort in advance to produce them, in particular with regard to the application effort, as well as in operation to work with them, ie read out the respective desired values from them. In addition, larger data storage is needed. In contrast, according to the present invention, the system behavior is described with the help of the model description, so that many of the previously required maps can be omitted. Consequently, the memory requirement decreases and the application effort is essentially directed to the creation of optimal pressure profiles, for example, stored cylinder pressure profile and / or desired pressure profile.
Des Weiteren bietet das vorgeschlagene Verfahren die Vorteile einer Einspritzungsregelung bzw. Brennverlaufsregelung, nämlich dass zyklische Schwankungen gedämpft und Toleranzen sowie Alterung und Umgebungseinflüsse, wie beispielsweise Höhe des aktuellen Standortes, Außentemperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Sauerstoff–, Kohlendioxid-, Kohlenmonoxid-, Stickoxid-, Feinstaubgehalt der Umgebungsluft, usw., und sonstige Einflüsse, wie beispielsweise Kraftstoffqualität, weitgehend ausgeregelt werden können.Of Furthermore, the proposed method offers the advantages of Injection control or combustion process control, namely that dampened cyclical fluctuations and tolerances as well Aging and environmental influences, such as altitude the current location, outside temperature, air pressure, humidity, Oxygen, carbon dioxide, carbon monoxide, nitrogen oxide, Fine dust content of ambient air, etc., and other influences, such as fuel quality, largely regulated can be.
Ein weiterer Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens liegt darin, dass auch Betriebsarten ermöglicht werden, die mit einer konventionellen Steuerung/Regelung nicht durchführbar sind, wie beispielsweise eine beliebige Formung des Druckverlaufs, Heizverlaufs oder Brennverlaufs für konventionellen Betrieb und/oder Regenerationsbetrieb, sowie einen stetigen Wechsel zwischen den Verläufen einer ersten Betriebsart und einer zweiten Betriebsart.One Another advantage of the proposed method is that also operating modes are possible with a conventional Control / regulation are not feasible, such as Any shaping of the pressure curve, heating curve or firing curve for conventional operation and / or regeneration operation, as well as a constant change between the progressions of a first Operating mode and a second mode.
Obwohl eine Verbrennungskraftmaschine ein sehr komplexes und äußerst nichtlineares System ist, kann dann, wenn sich die Druckverläufe und die Einspritzverläufe von einem Zyklus zu einem späteren Zyklus nur wenig ändern, was in verschiedenen Betriebsberei chen der Fall ist, in guter Näherung angenommen werden, dass sich das System linear verhält und folglich die in dem einen Zyklus gebildete Modellbeschreibung mit guter Genauigkeit in dem späteren Zyklus verwendet werden.Even though an internal combustion engine is a very complex and extreme is nonlinear system, then, when the pressure gradients and the injection curves from one cycle to a later one Cycle change little, what in different Betriebsberei chen The case is, to a good approximation, be assumed the system behaves linearly and consequently the one in the a cycle formed model description with good accuracy be used in the later cycle.
Das insbesondere in Form einer Transferfunktion vorgeschlagene Verfahren nutzt zum Beispiel eine Annahme, dass die Auswirkungen von bei der Verbrennung vorhandenen Störgrößen wie beispielsweise Ladedruck, Inertgasanteil, usw. auf den Zylinderdruckverlauf bzw. Ist-Druckverlauf vorzugsweise bereits in diesem ermittelten Druckverlauf enthalten sind und folglich automatisch in der Modellbeschreibung berücksichtigt werden. Diese Auswirkungen müssen somit nicht extra modelliert werden, wenn davon ausgegangen werden kann, dass diese Störgrößen während eines Zyklus nahezu konstant sind. Es besteht jedoch gemäß einer Weiterbildung die Möglichkeit, die eine oder andere Störgröße, wie beispielsweise Drehzahl, Last, Temperatur, usw., einfließen lassen zu können.The in particular in the form of a transfer function proposed method for example, uses an assumption that the effects of when Incineration of existing disturbances such as For example, boost pressure, inert gas, etc., on the cylinder pressure curve or actual pressure profile preferably already determined in this Pressure course are included and therefore automatically in the model description be taken into account. These effects must thus not be extra modeled, if it is assumed can that these disturbances during of a cycle are almost constant. However, it exists according to one Training the possibility of one or the other disturbance, such as speed, load, temperature, etc., flow to be able to leave.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren kann der Ist-Einspritzverlauf beispielsweise durch Messen oder bevorzugt dadurch ermittelt werden, dass er anhand eines Ansteuersignals für einen Injektor, der den Einspritzverlauf für den Zylinder realisieren soll, aus einem individuellen Injektorkennfeld ausgelesen wird, das üblicherweise bereits mit diesem Injektor geliefert wird. Das Ansteuersignal für den Injektor kann aber auch direkt als Ist-Einspritzverlauf für den Zylinder genommen werden. Dabei berücksichtigt die Modellbeschreibung vorzugsweise auch das Verhalten des Systems "Injektor".at the proposed method, the actual injection profile, for example be determined by measuring or preferably by using a drive signal for an injector, the injection course to realize for the cylinder, from an individual Injector map is read out, which usually already delivered with this injector. The drive signal for The injector can also be used directly as the actual injection curve for taken the cylinder. The model description takes into account preferably also the behavior of the system "injector".
Der Begriff "Messen" soll hier im weiten Sinne verstanden werden und umfasst vor allem ein direktes Messen und ein indirektes Messen, d. h. Ableiten aus wenigstens einer anderen gemessenen Größe. Der Ist-Druckverlauf kann beispielsweise ebenfalls durch Messen ermittelt werden. Die Betriebsgrößen können beispielsweise die Drehzahl und die Last umfassen und können beispielsweise durch Messen ermittelt werden. Der Soll-Druckverlauf kann beispielsweise durch Berechnen oder vorzugsweise dadurch gebildet werden, dass er aus einem Kennfeld ausgelesen wird. Dieses Berechnen des Soll-Druckverlaufs kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass zur Reduzierung des Speicherbedarfs die verschiedenen optimalen Soll-Druckverläufe in Form von Kennwerten, wie beispielsweise in Form von Kennwerten eines Kreisprozesses, abgelegt und bei Bedarf aus diesen Kennwerten errechnet werden; es müssen somit nicht die kompletten Soll-Druckverläufe abgelegt werden. Insbesondere kann gemäß einer Weiterbildung hierfür auf das Erstellen beziehungsweise Ermitteln von Kennfeldern verzichtet werden. Die Modellbeschreibung und der Soll-Einspritzverlauf können beispielsweise durch Berechnen gebildet werden.Of the The term "measuring" should be understood here in a broad sense and includes above all a direct measurement and an indirect measurement, d. H. Deriving from at least one other measured quantity. The actual pressure profile, for example, also by measuring be determined. The farm sizes can For example, include the speed and the load and can be determined for example by measuring. The desired pressure profile may for example be formed by calculation or preferably by it be read out of a map. This calculation the desired pressure curve can be done, for example, that the Reduction of the memory requirement the different optimal target pressure gradients in the form of characteristic values, such as in the form of characteristic values a cyclic process, filed and if necessary from these characteristics be calculated; it does not have to be the complete one Target pressure gradients are stored. In particular, according to a development For this purpose, on the creation or determination of Maps are omitted. The model description and the desired injection course can be formed for example by calculation.
Der Abstand zwischen dem ersten Zyklus und dem zweiten Zyklus kann nach Bedarf beliebig gewählt werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der erste Zyklus und der zweite Zyklus direkt aufeinander folgen oder durch wenigstens einen Zyklus voneinander getrennt sind.Of the Distance between the first cycle and the second cycle may be after Need to be chosen arbitrarily. So, for example be provided that the first cycle and the second cycle directly follow one another or by at least one cycle from each other are separated.
Auch das Zeitintervall, während dessen der Ist-Einspritzverlauf bzw. Ist-Druckverlauf ermittelt werden, kann nach Bedarf beliebig gewählt werden. So kann beispielsweise das Ermitteln des Ist-Einspritzverlaufs und/oder Ist-Druckverlaufs während wenigstens eines Zeitabschnitts des Zyklus oder während des ganzen Zyklus oder während wenigstens zwei direkt aufeinander folgenden Zyklen erfolgen.Also, the time interval during which the actual injection curve or actual pressure profile are determined, can be selected arbitrarily as needed. For example, determining the actual injection profile and / or actual pressure profile during for at least a portion of the cycle, or throughout the cycle, or during at least two consecutive cycles.
Des Weiteren kann die Lage des Zeitabschnitts des Zyklus nach Bedarf beliebig gewählt werden. So kann beispielsweise der Zeitabschnitt des Zyklus den oberen Totpunkt des Zylinders und/oder die Kompressionsphase und/oder die Expansionsphase des Zylinders enthalten.Of Further may be the location of the period of the cycle as needed be chosen arbitrarily. For example, the time period of the Cycle the top dead center of the cylinder and / or the compression phase and / or the expansion phase of the cylinder.
Es kann vorgesehen sein, dass der Ist-Druckverlauf und/oder der Ist-Einspritzverlauf mit Hilfe wenigstens einer Zustandsgröße der Verbrennungskraftmaschine auf Plausibilität überwacht wird. Als Zustandsgröße kommen beispielsweise die Abgastemperatur, der Lambdawert, der Druck im Saugrohr, der Druck im Abgaskrümmer, usw. in Frage.It can be provided that the actual pressure profile and / or the actual injection course with the help of at least one state variable of the internal combustion engine is monitored for plausibility. As state variable For example, the exhaust gas temperature, the lambda value, the pressure in the intake manifold, the pressure in the exhaust manifold, etc. in question.
Es kann vorgesehen sein, dass das Bilden der Modellbeschreibung dadurch erfolgt, dass:
- – aus dem Ist-Einspritzverlauf bzw. Ist-Druckverlauf und wenigstens einem anderen Ist-Einspritzverlauf bzw. Ist-Druckverlauf von wenigstens einem anderen Zyklus und/oder von wenigstens einem anderen Zylinder ein gemittelter Einspritzverlauf bzw. ein gemittelter Druckverlauf gebildet wird;
- – die Modellbeschreibung unter Verwendung des gemittelten Einspritzverlaufs und/oder des gemittelten Druckverlaufs gebildet wird.
- An average injection profile or an averaged pressure profile is formed from the actual injection profile or actual pressure profile and at least one other actual injection profile or actual pressure profile of at least one other cycle and / or at least one other cylinder;
- - The model description is formed using the averaged injection curve and / or the averaged pressure curve.
Durch diese Mittelung können zyklische Schwankungen der Verläufe eliminiert und Messfehler reduziert werden.By this averaging can be cyclical variations of the courses eliminated and measurement errors are reduced.
Es kann vorgesehen sein, dass das Bilden der Modellbeschreibung dadurch erfolgt, dass:
- – aus dem Ist-Einspritzverlauf bzw. Ist-Druckverlauf durch Filtern, bevorzugt durch digitales Filtern, ein gefilterter Einspritzverlauf bzw. ein gefilterter Druckverlauf gebildet wird;
- – die Modellbeschreibung unter Verwendung des gefilterten Einspritzverlaufs und/oder des gefilterten Druckverlaufs gebildet wird.
- - Is formed from the actual injection course or actual pressure profile by filtering, preferably by digital filtering, a filtered injection curve or a filtered pressure profile;
- - The model description is formed using the filtered injection curve and / or the filtered pressure curve.
Durch diese Filterung kann Messrauschen verringert werden.By This filtering can reduce measurement noise.
Die Art des Druckverlaufs kann nach Bedarf beliebig gewählt werden. So kann beispielsweise der Ist-Druckverlauf ein Ist-Zylinderdruckverlauf sein und/oder der Soll-Druckverlauf ein Soll-Zylinderdruckverlauf sein, oder es kann der Ist-Druckverlauf ein Ist-Verbrennungsdruckverlauf sein und/oder der Soll-Druckverlauf ein Soll-Verbrennungsdruckverlauf sein, oder es kann der Ist-Druckverlauf ein Ist-Heizverlauf sein und/oder der Soll-Druckverlauf ein Soll-Heizverlauf sein, oder es kann der Ist-Druckverlauf ein Ist-Brennverlauf sein und/oder der Soll-Druckverlauf ein Soll-Brennverlauf sein.The Type of pressure curve can be chosen as required become. For example, the actual pressure curve can be an actual cylinder pressure curve be and / or the desired pressure curve a desired cylinder pressure curve be, or it may be the actual pressure curve an actual combustion pressure curve be and / or the desired pressure curve be a desired combustion pressure curve, or the actual pressure profile may be an actual heating profile and / or the desired pressure curve may be a desired heating curve, or it may be the Actual pressure curve should be an actual combustion curve and / or the target pressure profile to be a nominal firing curve.
Der Ist- bzw. Soll-Verbrennungsdruckverlauf kann dadurch aus einem Ist- bzw. Soll-Zylinderdruckverlauf gebildet werden, dass:
- – aus dem Ist- bzw. Soll-Zylinderdruckverlauf zu Beginn der Kompression ein Ist- bzw. Soll-Schleppdruckverlauf gebildet wird;
- – der Ist- bzw. Soll-Schleppdruckverlauf von dem Ist- bzw. Soll-Zylinderdruckverlauf subtrahiert und derart der Ist- bzw. Soll-Verbrennungsdruckverlauf erhalten wird.
- - From the actual or target cylinder pressure curve at the beginning of compression, an actual or target drag pressure curve is formed;
- - The actual or target drag pressure curve is subtracted from the actual or desired cylinder pressure profile and thus the actual or desired combustion pressure curve is obtained.
Die Berechnung der Modellbeschreibung wird bei Verwendung dieses Ist-/Soll-Verbrennungsdruckverlaufs, Ist-/Soll-Heizverlaufs oder Ist-/Soll-Brennverlaufs einfacher, da in diesen Verläufen nur noch die Informationen über die Verbrennung enthalten sind und so ungewünschte Einflüsse der Kompressionsphase auf die Modellbeschreibung ausgeschlossen werden können.The Calculation of the model description becomes when using this actual / nominal combustion pressure curve, Actual / desired heating curve or actual / desired burning curve easier because in these courses only the information about the combustion are included and so unwanted influences the compression phase on the model description excluded can be.
Der Ist- bzw. Soll-Heizverlauf kann durch Berechnen aus einem Ist- bzw. Soll-Zylinderdruckverlauf gebildet werden, und der Ist- bzw. Soll-Brennverlauf kann durch Integrieren aus einem Ist- bzw. Soll-Heizverlauf gebildet werden.Of the Actual or desired heating course can be calculated by calculating from an actual or Target cylinder pressure profile are formed, and the actual or nominal combustion curve can be formed by integrating an actual or desired heating profile become.
Das Bilden der Modellbeschreibung kann auf unterschiedliche Art und Weise, beispielsweise mit Hilfe der Methode der kleinsten Quadrate oder der Methode der Hilfsvariablen oder der Methode der stochastischen Approximation, erfolgen.The Forming the model description can be done in different ways and Way, for example, using the method of least squares or the method of auxiliary variables or the method of stochastic Approximation, done.
Ebenso kann das Bilden des Soll-Einspritzverlaufs auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen, beispielsweise gemäß einer ersten Variante mit Hilfe einer Invertierung der Modellbeschreibung und/oder gemäß einer zweiten Variante mit Hilfe einer inversen Modellbeschreibung und/oder gemäß einer dritten Variante mit Hilfe einer universellen inversen Modellbeschreibung. Bei der ersten Variante kann beispielsweise vorgesehen sein, dass zunächst aus einem Einspritzverlauf und einem Druckverlauf eine Modellbeschreibung, die den Druckverlauf in Abhängigkeit von dem Einspritzverlauf beschreibt oder den Einspritzverlauf auf den Druckverlauf abbildet, gebildet wird, anschließend diese Modellbeschreibung invertiert wird, woraus eine inverse Modellbeschreibung, die den Einspritzverlauf in Abhängigkeit von dem Druckverlauf beschreibt oder den Druckverlauf auf den Einspritzverlauf abbildet, hervorgeht, und dann diese inverse Modellbeschreibung auf einen, vorzugsweise vorgegebenen, Soll-Druckverlauf angewendet wird, woraus ein Soll-Einspritzverlauf hervorgeht. Bei der zweiten Variante kann beispielsweise vorgesehen sein, dass aus einem Einspritzverlauf und einem Druckverlauf eine inverse Modellbeschreibung, die den Einspritzverlauf in Abhängigkeit von dem Druckverlauf beschreibt oder den Druckverlauf auf den Einspritzverlauf abbildet, direkt, also ohne den Umweg über eine Modellbeschreibung, die den Druckverlauf in Abhängigkeit von dem Einspritzverlauf beschreibt oder den Einspritzverlauf auf den Druckverlauf abbildet, gebildet wird, und dann diese inverse Modellbeschreibung auf einen, vorzugsweise vorgegebenen, Soll-Druckverlauf angewendet wird, woraus ein Soll-Einspritzverlauf hervorgeht. Bei der dritten Variante kann beispielsweise vorgesehen sein, dass eine universelle inverse Modellbeschreibung, die in einem breiten Anwendungsbereich, also nicht nur im Einzelfall bzw. für den jeweils aktuellen Zyklus, vorzugsweise allgemein gültig, den Einspritzverlauf in Abhängigkeit von dem Druckverlauf beschreibt oder den Druckverlauf auf den Einspritzverlauf abbildet, auf einen, vorzugsweise vorgegebenen, Soll-Druckverlauf angewendet wird, woraus ein Soll-Einspritzverlauf hervorgeht. Diese universelle inverse Modellbeschreibung kann beispielsweise im Vorfeld durch Versuche mit Motorenprüfständen und/oder Test- bzw. Vorserienfahrzeugen aus vielen Einspritzverläufen und Druckverläufen ermittelt und für die Regelung, beispielsweise in einem neuronalen Netz, hinterlegt bzw. abgespeichert worden sein und dann im Betrieb mit den aktuellen Messwerten adaptiert werden.Likewise, the formation of the desired injection course can be carried out in different ways, for example according to a first variant by means of an inversion of the model description and / or according to a second variant by means of an inverse model description and / or according to a third variant by means of a universal inverse model description. In the first variant, it may be provided, for example, that initially a model description describing the pressure variation as a function of the course of injection or mapping the course of injection to the pressure profile is formed, then this model description is inverted, resulting in an inverse model description , which describes the course of injection as a function of the pressure curve or maps the pressure profile to the course of injection, is apparent, and then this inverse model description is applied to a, preferably predetermined, desired pressure profile, resulting in a desired injection profile. In the second variant, it may be provided, for example, that an injection profile and a pressure curve form an inverse model description which determines the course of the injection as a function of describes the pressure curve or maps the pressure curve on the injection curve, directly, ie without the detour via a model description that describes the pressure curve as a function of the course of injection or the injection curve maps to the pressure profile is formed, and then this inverse model description on a, preferably predetermined, desired pressure profile is applied, resulting in a desired injection profile. In the third variant, it may be provided, for example, that a universal inverse model description that describes the course of injection in a wide range of application, ie not only in individual cases or for the respective current cycle, preferably generally valid, depending on the pressure curve or the pressure curve depicts the course of injection, is applied to a, preferably predetermined, desired pressure profile, resulting in a desired injection curve. This universal inverse model description can for example be determined in advance by tests with engine test stands and / or test or pre-series vehicles from many injection curves and pressure curves and stored for the control, for example in a neural network, and then stored in operation with the current Measured values are adapted.
Es kann vorgesehen sein, dass beispielsweise dann, wenn die Regelung gemäß den vorgeschlagenen Verfahren nicht konvergiert, eine andere Regelungsmethode verwendet wird. Diese andere Regelungsmethode kann aber auch ansonsten zum Einsatz kommen, alternativ und/oder ergänzend, zeitgleich parallel oder zeitlich versetzt. Diese andere Regelungsmethode kann zum Beispiel eine bisher übliche Regelung unter Verwendung von Kennfeldern und/oder eine adaptive Regelung und/oder eine parametrisch iterativ lernende Regelung umfassen. Eine solche Inkonvergenz kann beispielsweise im transienten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine auftreten, wie zum Beispiel bei plötzlicher Voll lastanforderung oder plötzlichem Schubbetrieb. Das vorgeschlagene Verfahren ist vorzugsweise für einen Betrieb mit diffusionsgesteuerter Verbrennung geeignet, so dass, falls zum Beispiel bei niedrigen Lasten und damit geringen Einspritzmengen lediglich eine vorgemischte Verbrennung möglich ist, auch dann eine solche Inkonvergenz auftreten kann. Auch kann ein Ändern des Verfahrens als Redundanz vorgesehen sein. Eine Weiterbildung sieht vor, dass bei bestimmten Änderungen, insbesondere bei Überschreiten von zumindest einem vorgebbaren, den Betrieb der Brennkraftmaschine charakterisierenden Wert, insbesondere Gradienten, eine Umschaltung hinsichtlich der Regelung der Brennkraftmaschine erfolgt. Wird beispielsweise ein Lastsprung festgestellt, wird gemäß einer Weiterbildung ein anderes Verfahren zur Regelung verwandt, dass keine Modellbeschreibung nutzt oder das eine Erweiterung vorsieht. Die Erweiterung kann beispielsweise durch eine entsprechend in Kennfeldern hinterlegte Anpassung in Abhängigkeit vom Lastsprung erfolgen. Gemäß einer Ausgestaltung kann die Anpassung in Form einer Veränderung der Modellbeschreibung oder einer Ergänzung zur Modellbeschreibung oder einer Anpassung des Soll-Einspritzverlaufs erfolgen.It can be provided that, for example, if the scheme not converged according to the proposed methods, another regulation method is used. This other regulation method but can also be used otherwise, alternatively and / or in addition, at the same time in parallel or offset in time. This other control method, for example, a previously common Control using maps and / or an adaptive Control and / or a parametrically iteratively learning scheme include. A Such inconvergence can, for example, in transient operation of Internal combustion engine occur, such as sudden Full load request or sudden overrun. The The proposed method is preferably for operation suitable with diffusion controlled combustion, so that, if Example with low loads and thus small injection quantities only a premixed combustion is possible, too then such an invergence can occur. Also, a change be provided of the method as redundancy. A further education For certain changes, in particular when exceeding at least one predetermined, the Operation of the internal combustion engine characterizing value, in particular Gradients, a changeover with respect to the control of the internal combustion engine he follows. For example, if a load jump is detected, is in accordance with a Continuing another method of regulation related to that does not use a model description or provides an extension. The extension can, for example, by a corresponding in maps deposited adjustment depending on the load jump done. According to one embodiment, the adaptation in Form of a change in the model description or a Supplement to the model description or an adaptation of the Target injection course done.
Es kann vorgesehen sein, dass die Regelung gemäß diesem Verfahren mit einer Vorsteuerung kombiniert wird. Die Vorsteuerung kann beispielsweise durch ein selbstlernendes neuronales Netz ermöglicht werden, bei dem durch Durchfahren gleicher oder ähnlicher Betriebssituationen ein Vielzahl an Erfahrungswerten vorliegen. Diese nutzend kann bei Erkennung einer schon bekannten und/oder ähnlichen Betriebssituation eine Voreinstellung der schon dafür bekannten und/oder ermittelbaren Werte voreingestellt werden. Auf diese Weise lässt sich eine Einstellung über die mathematische Modellbeschreibung, insbesondere eine Transferfunktion, auch auf hochgradig transiente Betriebsbereiche, wie beispielsweise positive wie negative Beschleunigungsphasen, anwenden.It may be provided that the scheme according to this Method is combined with a feedforward control. The feedforward control can for example be enabled by a self-learning neural network in which by passing through the same or similar Operating situations have a variety of experience. This can be used when detecting an already known and / or similar Operating situation a default of already known and / or ascertainable values. In this way can be a setting about the mathematical Model description, in particular a transfer function, also on Highly transient operating areas, such as positive ones like negative acceleration phases.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Bilden der Modellbeschreibung mittels eines implementierten Lernalgorithmus unterstützt wird.It may further be provided that forming the model description supported by an implemented learning algorithm becomes.
Es kann vorgesehen sein, dass die Modellbeschreibung wenigstens eine Transferfunktion umfasst. Diese kann linear oder nichtlinear sein. Es können auch zwei oder mehr Transferfunktionen genutzt werden. Sind mehrere, getrennt voneinander zu betrachtende Systeme vorhanden, so kann für jedes eine mathematische Modellbeschreibung, vorzugsweise in der Form einer linearen Transferfunktion, vorliegen. Beispielsweise kann die Verbrennungskraftmaschine in verschieden Systeme aufgeteilt werden, wie beispielsweise in eine erste und eine zweite Zylinderbank, wenn ein 6- oder 12-Zylindermotor vorliegt.It can be provided that the model description at least one Transfer function includes. This can be linear or nonlinear. Two or more transfer functions can also be used. Are there multiple systems to be considered separately, so for each a mathematical model description, preferably in the form of a linear transfer function. For example, the internal combustion engine in different Systems are divided, such as in a first and a second cylinder bank when a 6- or 12-cylinder engine is present.
Wird ein Hybridsystem genutzt, so kann das erste System die Verbrennungskraftmaschine und ein zweites System einen Elektromotor und/oder einen Generator beschreiben.Becomes used a hybrid system, the first system, the internal combustion engine and a second system, an electric motor and / or a generator describe.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Begrenzung der Änderung des Einspritzverlaufs dadurch erfolgt, dass:
- – der Soll-Einspritzverlauf des ersten Zyklus mit dem Soll-Einspritzverlauf eines früheren, dritten Zyklus verglichen wird;
- – der Soll-Einspritzverlauf des ersten Zyklus dann, wenn der Vergleich ergibt, dass dieser denjenigen des dritten Zyklus um mehr als einen erlaubten Änderungsbereich überschreitet, soweit begrenzt wird, dass er diese vorgegebene Grenze einhält.
- - the target injection curve of the first cycle is compared with the desired injection curve of an earlier, third cycle;
- - The target injection course of the first cycle, when the comparison shows that this exceeds that of the third cycle by more than an allowed range of change, is limited so that it complies with this predetermined limit.
Diese
Begrenzung ist insbesondere bei der Verwendung von linearen Transferfunktionen
oder von linearen Gleichungen bevorzugt und ermöglicht es,
dass durch eine über mehrere Zyklen wiederholte Anwendung
des oben vorgeschlagenen Verfahrens, bei dem lineare Transferfunktionen
oder Gleichungen eingesetzt werden, eine stetige Annäherung
an den Soll-Verlauf erzielt werden kann, obwohl das System selbst,
wie bereits erläutert, prinzipiell nichtlinear ist. Der
Soll-Einspritzverlauf kann auch je nach Bedarf auf jede beliebige
Art und Weise, beispielsweise kontinuierlich, mit veränderlicher
Rate und/oder durch wenigstens zwei separate Einspritzereignisse
erzeugt werden. Die kontinuierliche Erzeugung kann beispielsweise
mit einem Injektor, wie dem CORA RS der FEV Motorentechnik GmbH,
realisiert werden, dessen Einspritzrate wie auch Einspritzzeiten äußerst
flexibel und trotzdem genau einstellbar sind. Näheres zu
einem möglichen, bevorzugt einsetzbaren Injektor, seinem
Aufbau und zu dessen zugehörigem Einspritzsystem sind aus
der
Es kann vorgesehen sein, dass die Modellbeschreibung mit Hilfe eines neuronalen Netzes erfolgt. Mit diesem neuronalen Netz kann vorzugsweise ein Lernalgorithmus implementiert sein, der das Bilden der Modellbeschreibung, beispielsweise durch das Bilden der Transferfunktion und/oder durch die Invertierung der Transferfunktion und/oder durch das Bilden der inversen Transferfunktion, unterstützt.It can be provided that the model description with the help of a neural network. With this neural network can preferably implementing a learning algorithm, which includes forming the model description, for example, by forming the transfer function and / or by the inversion of the transfer function and / or by the forming the inverse transfer function, supported.
Die Erfindung schlägt zudem eine direkteinspritzende Verbrennungskraftmaschine mit einer Regelungsvorrichtung, wenigstens einem Sensor und einer hinterlegten Funktionalität vor. Die Regelungsvorrichtung weist wenigstens einen Injektor je Zylinder, wenigstens eine Lastanforderungsermittlung und wenigstens eine Berechnungseinheit auf. Mit Hilfe des Sensors kann ein Verlauf einer Einspritzung während eines Zyklus eines Zylinders ermittelt werden. Die hinterlegte Funktionalität dient dazu, auf der Basis des Einspritzverlaufs in dem einen Zyklus eine mathematische Modellbeschreibung zu bilden, die dazu dient, einen Einspritzverlauf eines nachfolgenden Zyklus zu bilden.The Invention also proposes a direct injection internal combustion engine with a control device, at least one sensor and a deposited functionality. The control device has at least one injector per cylinder, at least one load request determination and at least one calculation unit. With the help of the sensor can be a course of an injection during a cycle a cylinder can be determined. The deposited functionality serves to do so on the basis of the course of injection in the one cycle to form a mathematical model description that serves to form an injection course of a subsequent cycle.
Die Regelungsvorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass sie die Regelung gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausführt.The Control device can be designed such that they Control according to the method of one of the preceding Performs claims.
Es kann vorgesehen sein, dass die Verbrennungskraftmaschine versehen ist mit:
- – wenigstens einem Zylinder;
- – wenigstens einem Injektor je Zylinder;
- – einer Regelungsvorrichtung zum Regeln einer Einspritzung des Injektors;
- – einem Speicher, der ein Kennfeld mit Zylinderdruckverläufen für unterschiedliche Betriebszustände der Verbrennungskraftmaschine enthält;
- – einem Winkelsensor, der eine Winkelstellung einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine erfasst;
- – wenigstens einem Drucksensor je Zylinder, der einen Druck in dem Zylinder erfasst;
- – einem Steuergerät, das mit dem Injektor, dem Speicher, dem Winkelsensor und dem Drucksensor verbunden ist; wobei das Steuergerät derart ausgebildet ist, dass es:
- – von dem Winkelsensor die Winkelwerte ausliest;
- – ein Ansteuersignal an den Injektor sendet;
- – aus dem Ansteuersignal und den Winkelwerten einen Ist-Einspritzverlauf als Funktion des Kurbelwinkels bildet;
- – von dem Drucksensor die Druckwerte ausliest;
- – aus den Druckwerten und den Winkelwerten einen Ist-Zylinderdruckverlauf als Funktion des Kurbelwinkels bildet;
- – nach Abschluss einer Verbrennung eines ersten Zyklus und vor Beginn einer Einspritzung eines späteren, zweiten Zyklus, aus dem Ist-Zylinderdruckverlauf des ersten Zyklus und dem Ist-Einspritzverlauf des ersten Zyklus die mathematische Modellbeschreibung bildet;
- – aus dem Kennfeld einen Soll-Zylinderdruckverlauf für den zweiten Zyklus ermittelt;
- – aus der Modellbeschreibung und dem Soll-Zylinderdruckverlauf für den zweiten Zyklus einen Soll-Einspritzverlauf für den zweiten Zyklus berechnet;
- – in dem zweiten Zyklus ein Ansteuersignal, das den Soll-Einspritzverlauf repräsen tiert, an den Injektor sendet.
- - at least one cylinder;
- - at least one injector per cylinder;
- - A control device for controlling an injection of the injector;
- A memory containing a map with cylinder pressure curves for different operating states of the internal combustion engine;
- - An angle sensor which detects an angular position of a crankshaft of the internal combustion engine;
- At least one pressure sensor per cylinder, which detects a pressure in the cylinder;
- A controller connected to the injector, the accumulator, the angle sensor and the pressure sensor; wherein the controller is configured to:
- - reads the angle values from the angle sensor;
- - sends a drive signal to the injector;
- - forms an actual injection curve as a function of the crank angle from the control signal and the angle values;
- - read the pressure values from the pressure sensor;
- - From the pressure values and the angle values forms an actual cylinder pressure curve as a function of the crank angle;
- Upon completion of combustion of a first cycle and before commencement of injection of a later, second cycle, of the actual cylinder pressure curve of the first cycle and the actual injection curve of the first cycle, the mathematical model description forms;
- - Determined from the map a target cylinder pressure curve for the second cycle;
- - calculated from the model description and the target cylinder pressure curve for the second cycle, a desired injection curve for the second cycle;
- - In the second cycle, a drive signal representative of the target injection course animals, sent to the injector.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Verbrennungskraftmaschineversehen ist mit:
- – wenigstens einem Zylinder;
- – wenigstens einem Injektor je Zylinder;
- – einer Regelungsvorrichtung zum Regeln einer Einspritzung des Injektors;
- – einem Speicher, der ein Kennfeld mit Zylinderdruckverläufen für unterschiedliche Betriebszustände der Verbrennungskraftmaschine enthält;
- – einem Winkelsensor, der eine Winkelstellung einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine erfasst;
- – wenigstens einem Drucksensor je Zylinder, der einen Druck in dem Zylinder erfasst;
- – Mitteln, die mit dem Winkelsensor verbunden sind und die dazu dienen, dass sie von dem Winkelsensor die Winkelwerte auslesen;
- – Mitteln, die mit dem Injektor verbunden sind und die dazu dienen, dass sie ein Ansteuersignal an den Injektor senden;
- – Mitteln, die dazu dienen, dass sie aus dem Ansteuersignal und den Winkelwerten einen Ist-Einspritzverlauf als Funktion des Kurbelwinkels bilden;
- – Mitteln, die mit dem Drucksensor verbunden sind und die dazu dienen, dass sie von dem Drucksensor die Druckwerte auslesen;
- – Mitteln, die dazu dienen, dass sie aus den Druckwerten und den Winkelwerten einen Ist-Zylinderdruckverlauf als Funktion des Kurbelwinkels bilden;
- – Mitteln, die dazu dienen, dass sie nach Abschluss einer Verbrennung eines ersten Zyklus und vor Beginn einer Einspritzung eines späteren, zweiten Zyklus, aus dem Ist-Zylinderdruckverlauf des ersten Zyklus und dem Ist-Einspritzverlauf des ersten Zyklus die mathematische Modellbeschreibung bilden;
- – Mitteln, die mit dem Speicher verbunden sind und die dazu dienen, dass sie aus dem Kennfeld einen Soll-Zylinderdruckverlauf für den zweiten Zyklus ermitteln;
- – Mitteln, die dazu dienen, dass sie aus der Modellbeschreibung und dem Soll-Zylinderdruckverlauf für den zweiten Zyklus einen Soll-Einspritzverlauf für den zweiten Zyklus berechnen; wobei:
- – die Mittel, die mit dem Injektor verbunden sind, des Weiteren dazu dienen, dass sie in dem zweiten Zyklus ein Ansteuersignal, das den Soll-Einspritzverlauf repräsentiert, an den Injektor senden.
- - at least one cylinder;
- - at least one injector per cylinder;
- - A control device for controlling an injection of the injector;
- A memory containing a map with cylinder pressure curves for different operating states of the internal combustion engine;
- - An angle sensor which detects an angular position of a crankshaft of the internal combustion engine;
- At least one pressure sensor per cylinder, which detects a pressure in the cylinder;
- Means connected to the angle sensor and serving to read the angle values from the angle sensor;
- Means, which are connected to the injector and which serve to send a drive signal to the injector;
- - Means, which serve to form an actual injection curve as a function of the crank angle from the control signal and the angle values;
- - means, which are connected to the pressure sensor and serve to read from the pressure sensor, the pressure values;
- - Means, which serve to form an actual cylinder pressure curve as a function of the crank angle from the pressure values and the angle values;
- - Means, which serve to form the mathematical model description after completion of combustion of a first cycle and before commencement of injection of a later, second cycle, of the actual cylinder pressure curve of the first cycle and the actual injection curve of the first cycle;
- - means, which are connected to the memory and serve to determine from the map a target cylinder pressure curve for the second cycle;
- - Means, which serve to calculate from the model description and the target cylinder pressure curve for the second cycle, a desired injection curve for the second cycle; in which:
- - The means which are connected to the injector, further serve to send in the second cycle, a drive signal representing the desired injection course, to the injector.
Die jeweiligen Mittel können in integrierten Schaltungen, diskreten Schaltkreisen, in Steu ergeräte integriert oder beabstandet vorliegen. So kann beispielsweise eine Motorsteuerung, in der vorzugsweise zumindest eines der Mittel, insbesondere alle Mittel, integriert ist, als alleiniges Steuergerät für die Regelung funktionieren. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass verschiedene Steuer- bzw. Regeleinheiten vorliegen, die jeweils verschiedene oder gleiche Mittel aufweisen. Die Mittel können auch in eine oder mehrere Rechen- und/oder Speichereinheiten integriert sein, insbesondere auf eine CPU zurückgreifen. Auch kann ein Parallelbetrieb aufgesetzt werden, um verschiedene, gleichartige Regelungsmittel, wie beispielsweise Steuergeräte, effektiv auszunutzen. Ein derartiger Parallelbetrieb ist insbesondere vorteilhaft bei mehreren zu betrachtenden Systemen und jeweils vorhandenen mathematischen Modellbeschreibungen, die vorzugsweise auch miteinander gekoppelt sind. Der Parallelbetrieb erlaubt eine insbesondere auch in einem Arbeitstakt zu ermöglichende Reaktion verschiedener Systeme, die untereinander abgestimmt ist.The respective means may be discrete in integrated circuits Circuits, integrated in STEU ergeräte or spaced available. For example, a motor control, preferably in the integrated at least one of the means, in particular all means is, as the sole control unit for the scheme function. However, there is also the possibility that there are different control units, respectively have different or the same means. The funds can also integrated into one or more computing and / or storage units be, in particular on a CPU fall back. Also can a parallel operation are set up to different, similar Regulators, such as controllers, effectively exploit. Such a parallel operation is particularly advantageous in the case of several systems to be considered and the respective mathematical model descriptions available, which are preferably also coupled together. The parallel operation allows a particular in a work cycle to enable Reaction of different systems, which is coordinated with each other.
Der Drucksensor kann mit einem direkten Druckmessprinzip, wie dies beispielsweise bei einem Piezodrucksensor der Fall ist, oder mit einem indirekten Druckmessprinzip arbeiten, wie dies beispielsweise bei einem Ionenstromsensor der Fall ist.Of the Pressure sensor can use a direct pressure measuring principle, such as this in a piezoelectric pressure sensor, or with an indirect one Pressure measuring principle work, as for example in an ion current sensor the case is.
Für die Anwendung und Betriebsweise dieser vorgeschlagenen direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschine gelten analog die oben stehenden Ausführungen zu dem vorgeschlagenen Verfahren.For the application and operation of this proposed direct injection Internal combustion engine apply analogously to the above statements to the proposed procedure.
Es kann wenigstens ein weiterer Sensor vorgesehen sein, der wenigstens eine Zustandsgröße der Verbrennungskraftmaschine erfasst. In diesem Fall kann weiter vorgesehen sein, dass das Steuergerät mit dem weiteren Sensor verbunden ist und derart ausgebildet ist, dass es von dem weiteren Sensor die Werte ausliest und mit Hilfe der Zustandsgrößen eine Plausibilitätsdiagnose des Drucksensors, bevorzugt mit Hilfe von On-Board-Diagnostics, durchführt. Oder es können Mittel vorgesehen sein, die mit dem weiteren Sensor verbunden sind und die dazu dienen, dass sie von dem weiteren Sensor die Werte auslesen und mit Hilfe der Zustandsgrößen eine Plausibilitätsdiagnose des Drucksensors, bevorzugt mit Hilfe von On-Board-Diagnostics durchführen. Der weitere Sensor kann beispielsweise ein Abgastemperatursensor, eine Lambdasonde usw. sein. Da der Drucksensor in der vorliegenden Erfindung nun ein bestimmendes Glied für die Erreichung eines optimalen Brennverlaufs ist, kann das ordnungsgemäße Funktionieren des Drucksensors mit Hilfe des weiteren Sensors überwacht werden. Darüber hinaus ermöglichen diese Maßnahmen eine Korrektur des Drucksensorsignals. Es kann vorgesehen sein, dass die Modellbeschreibung hierfür ebenfalls eine Transferfunktion umfasst. Diese kann linear oder nichtlinear sein.It At least one further sensor can be provided which at least a state quantity of the internal combustion engine detected. In this case, it can be further provided that the control unit connected to the further sensor and is designed such that it reads out the values from the further sensor and with help the state variables a plausibility diagnosis the pressure sensor, preferably by means of on-board diagnostics, performs. Or it can be provided with the other means Sensor are connected and serve to separate them from the other Sensor read the values and with the aid of the state variables Plausibility diagnosis of the pressure sensor, preferably with Help with on-board diagnostics. The further Sensor may, for example, an exhaust gas temperature sensor, a lambda probe etc. be. Since the pressure sensor in the present invention now a determining link for the achievement of an optimal Burning is, can the proper functioning monitored by the pressure sensor using the other sensor become. In addition, these measures allow a correction of the pressure sensor signal. It can be provided that the model description for this also a transfer function includes. This can be linear or nonlinear.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass ein neuronales Netz vorgesehen ist, mit dessen Hilfe die Funktionalität realisiert ist. Mit diesem neuronalen Netz kann vorzugsweise ein Lernalgorithmus implementiert sein, der das Bilden der Modellbeschreibung, beispielsweise durch das Bilden der Transferfunktion und/oder durch die Invertierung der Transferfunktion und/oder durch das Bilden der inversen Transferfunktion, unterstützt.It can furthermore be provided that a neural network provided is, with whose help the functionality is realized. With this neural network may preferably be a learning algorithm implementing the modeling description, for example by forming the transfer function and / or by inverting the transfer function and / or by forming the inverse transfer function, supported.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren und der vorgeschlagenen Verbrennungskraftmaschine kann die Verbrennungskraftmaschine nach einem Dieselprinzip und/oder einem Ottoprinzip arbeiten.at the proposed method and the proposed internal combustion engine can the internal combustion engine according to a diesel principle and / or to work on a gasoline principle.
Vorzugsweise wird das vorgeschlagene Verfahren bei einer mobilen Einrichtung genutzt, insbesondere bei einem Fahrzeug, das eine Verbrennungskraftmaschine gemäß der obigen Vorschläge aufweist. Das Fahrzeug kann von beliebiger Gattung und beispielsweise ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, ein Schienenfahrzeug, ein Flugzeug, ein Schiff, usw. sein. Es kann jedoch auch ein stationärer Einsatz vorliegen, beispielsweise in einem Notstromaggregat, einem Blockheizkraftwerk oder dergleichen.Preferably, the proposed method is used in a mobile device, in particular in a vehicle having an internal combustion engine according to the above proposals. The vehicle may be of any type and, for example, a passenger car, a truck, a rail vehicle, an airplane, a ship, etc. However, it can also be one stationary use, for example in an emergency generator, a combined heat and power plant or the like.
Die Erfindung schlägt weiter ein Computerprogramm zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens vor. Vorzugsweise weist das Computerprogramm Programmcodeabschnitte auf, die bewirken, dass das vorgeschlagene Verfahren durchgeführt wird, wenn das Computerprogramm auf einem Computer läuft.The The invention further proposes a computer program for implementation of the proposed method. Preferably, the computer program Program code sections that cause the proposed Procedure is performed when the computer program running on a computer.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen werden anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Die daraus hervorgehenden einzelnen Merkmale sind jedoch nicht auf die einzelnen Ausgestaltungen beschränkt. Vielmehr können diese Merkmale mit weiter oben beschriebenen einzelnen Merkmalen oder Merkmalen anderer Ausgestaltungen zu weiteren Ausgestaltungen verbunden werden. Es zeigen:Further advantageous embodiments and developments are based on the subsequent drawings explained in more detail. The However, resulting individual features are not on the individual Embodiments limited. Rather, these can Features with individual features described above or Characteristics of other embodiments connected to further embodiments become. Show it:
Die
Die
Regelungsvorrichtung
Zusätzlich
zu diesem Regelungsverfahren führt das Steuergerät
Die
Die
Mittel
Die
Die
Nach
Abschluss der Verbrennung in diesem ersten Zyklus und vor Beginn
einer Einspritzung des nachfolgenden, zweiten Zyklus bildet das
Steuergerät in einem Schritt
Als
nächstes greift das Steuergerät
Aus
der Transferfunktion G1(z) und diesem Soll-Zylinderdruckverlauf
psoll(z) für den zweiten Zyklus
errechnet das Steuergerät
Die
Bei
dieser zweiten Ausführungsform ist also das Regelungsverfahren
der ersten Ausführungsform mit einer anderen Regelungsmethode
kombiniert, nämlich einer ILR. Zur näheren Erläuterung
von Aufbau und Funktionsweise einer ILR wird auf die parallele Patentanmeldung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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R079 | Amendment of ipc main class |
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Representative=s name: VON KREISLER SELTING WERNER - PARTNERSCHAFT VO, DE |
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