DE102008057209A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder und mindestens einem Stellglied - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder und mindestens einem Stellglied Download PDF

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Abstract

Zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder und mindestens einem Stellglied zum Beeinflussen des Betriebsverhaltens der Brennkraftmaschine wird jeweils ein Sollwert (BG_S) für zumindest zwei vorgegebene Betriebsgrößen ermittelt und zumindest das Stellglied wird angesteuert abhängig von dem jeweiligen Sollwert (BG_S). Es wird jeweils ein Istwert (ZG_I) ermittelt für zumindest eine vorgegebene Zustandsgröße, die jeweils verschieden ist von den zumindest zwei vorgegebenen Betriebsgrößen. Jeweils ein Schätzwert (RG_SW) einer vorgegebenen Referenzgröße wird ermittelt mittels eines jeweiligen vorgegebenen Modells. Das Modell ist so vorgegeben, dass der Schätzwert (RG_SW) charakteristisch korreliert zu einer Abweichung (delta-a) des Sollwertes (BG_S) von einem Istwert der jeweiligen Betriebsgröße (BG_I), wobei das jeweilige Modell abhängt von zumindest einer der zumindest einen Zustandsgröße und der jeweiligen Betriebsgröße bezogen auf ihren Sollwert (BG_S), zu der der jeweilige Schätzwert (RG_SW) charakteristisch korreliert bezüglich der Abweichung (delta-a) ihres Sollwertes (BG_S) von dem Istwert der jeweiligen Betriebsgröße (BG_I). Abhängig von dem jeweiligen Schätzwert (RG_SW) der vorgegebenen Referenzgröße wird ermittelt, ob der jeweilige Istwert der jeweiligen Betriebsgröße (BG_I) von dem zugeordneten Sollwert (BG_S) abweicht.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine. Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich zulässiger Schadstoffemissionen von Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind, machen es erforderlich, diverse Maßnahmen vorzunehmen, um die Brennkraftmaschinen hinsichtlich möglichst geringer Schadstoffemissionen und eines möglichst geringen Kraftstoffverbrauchs zu optimieren.
  • Zur Optimierung von Werten der Schadstoffemissionen und auch anderer Größen wie Leistung und Kraftstoffverbrauch können für Betriebsgrößen der Brennkraftmaschinen Sollwerte vorgegeben Werder. Diese Sollwerte, die abhängig sind von einem jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine, beschreiben die optimierte Einstellung in diesem Betriebspunkt, die zu dem geringen Kraftstoffverbrauch führt. Kommt es zu Abweichungen von den Sollwerten, so kann sich beispielsweise die Emission von Schadstoffen der Brennkraftmaschine auf ungewollt große Werte erhöhen.
  • Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, mittels dem beziehungsweise mittels der zuverlässig die Abweichung eines Istwertes von einem Sollwert einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine ermittelt werden kann.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der nebengeordneten Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder und mindestens einem Stellglied zum Beeinflussen des Betriebsverhaltens der Brennkraftmaschine. Für zumindest zwei vorgegebene Betriebsgrößen wird jeweils ein Sollwert ermittelt und zumindest das Stellglied wird angesteuert abhängig von dem jeweiligen Sollwert. Für zumindest eine vorgegebene Zustandsgröße, die jeweils verschieden ist von den zumindest zwei vorgegebenen Betriebsgrößen, wird jeweils ein Istwert ermittelt. Von einer vorgegebenen Referenzgröße wird jeweils ein Schätzwert ermittelt, mittels eines jeweilig vorgegebenen Modells. Das jeweilige Modell ist so vorgegeben, dass der Schätzwert charakteristisch korreliert zu einer Abweichung des Sollwertes von einem Istwert der jeweiligen Betriebsgröße. Das jeweilig vorgegebene Modell hängt ab von zumindest einer der zumindest einen Zustandsgröße und der jeweiligen Betriebsgröße bezogen auf ihren Sollwert, zu der der jeweilige Schätzwert charakteristisch korreliert bezüglich der Abweichung des Sollwertes von dem Istwert der jeweiligen Betriebsgröße. Abhängig von dem jeweiligen Schätzwert der vorgegebenen Referenzgröße wird ermittelt, ob der jeweilige Istwert der jeweiligen Betriebsgröße abweicht von dem zugeordneten Sollwert.
  • Dies ermöglicht eine einfache Ermittlung, ob der jeweilige Istwert der jeweiligen Betriebsgröße von dem jeweiligen Sollwert abweicht. Insbesondere kann die Ermittlung für eine Vielzahl von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine erfolgen. Für eine Berücksichtigung einer zusätzlichen Betriebsgröße muss lediglich ein weiteres Modell vorgegeben werden. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Berücksichtigung der zusätzlichen Betriebsgröße.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird ein Bezugswert der vorgegebenen Referenzgröße ermittelt abhängig von den jeweiligen Schätzwerten der vorgegebenen Referenzgröße. Abhängig von dem Bezugswert und dem jeweiligen Schätzwert wird ermittelt, ob der jeweilige Istwert der jeweiligen Betriebsgröße von dem zugeordneten Sollwert abweicht. Dies ermöglicht eine sehr einfache Ermittlung, ob der jeweilige Istwert der jeweiligen Betriebsgröße von dem zugeordneten Sollwert abweicht. Beispielsweise kann es sich bei dem Bezugswert um einen Mittelwert der jeweiligen Schätzwerte handeln, der mit dem jeweiligen Schätzwert verglichen wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die jeweilige Abweichung abhängig von einer Minimierung einer Differenz zwischen dem Bezugswert und einem weiteren Wert der Referenzgröße ermittelt. Der weitere Wert der Referenzgröße wird ermittelt abhängig von dem jeweiligen Modell mittels einer Variation eines dem jeweiligen Sollwert zugeordneten Variationswertes. Dies ermöglicht eine einfache Ermittlung der Abweichung ohne eine Kenntnis des jeweiligen Istwertes der jeweiligen Betriebsgröße.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die zumindest eine Zustandsgröße repräsentativ für eine maximale Gastemperatur und/oder einen Zeitpunkt einer maximalen Gastemperatur und/oder einen Zeitpunkt einer 50%igen Wärmefreisetzung und/oder ein Zeitintervall oberhalb einer mittleren Gastemperatur des jeweiligen Zylinders der Brennkraftmaschine. Dies ermöglicht jeweils die Vorgabe eines zuverlässigen Modells abhängig von der zumindest einen vorgegebenen Zustandsgröße.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Istwert der jeweiligen vorgegebenen Zustandsgröße ermittelt abhängig von einem Drucksignal eines Drucksensors, das repräsentativ ist für einen Druck in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine. Dies ermöglicht eine zuverlässige Ermittlung des jeweiligen Istwertes der zumindest einen jeweilig vorgegebenen Zustandsgröße.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist eine der zumindest zwei Betriebsgrößen repräsentativ für eine Abgasrückführrate der Brennkraftmaschine oder für ein Verbrennungsluftverhältnis. Die Abgasrückführrate und das Verbrennungsluftverhältnis beeinflussen die Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine. Die Ermittlung, ob der jeweilige Istwert der Abgasrückführrate beziehungsweise des Verbrennungsluftverhältnisses der Brennkraftmaschine von dem jeweiligen Sollwert abweicht, ermöglicht daher eine Ermittlung, ob Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine erhöht sind bezüglich der Schadstoffemissionen, die entstünden, wenn ein Betriebspunkt der Brennkraftmaschine erreicht wurde, bei dem die tatsächlichen Werte den Sollwerten entsprächen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Referenzgröße repräsentativ für einen Ausstoß an Stickoxiden der Brennkraftmaschine. Dies ermöglicht einen Einsatz von Modellen, die vorab, beispielsweise mittels eines Prüfstands, leicht empirisch ermittelbar sind.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Brennkraftmaschine und eine Steuervorrichtung,
  • 2 ein Ablaufdiagramm zum Betreiben einer Brennkraftmaschine,
  • 3 zwei Gleichungen eines jeweiligen Modells zur Ermittlung eines Ausstoßes von Stickoxiden der Brennkraftmaschine,
  • 4 ein Balkendiagramm zur Veranschaulichung einer jeweiligen Abgasrückführrate in einem jeweiligen Zylinder.
  • Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • 1 zeigt eine Brennkraftmaschine und eine Steuervorrichtung 1. Die Brennkraftmaschine umfasst einen Ansaugtrakt 2, einen Motorblock 3, einen Zylinderkopf 4 und einen Abgastrakt 5. Der Ansaugtrakt 2 umfasst vorzugsweise eine Drosselklappe 6, einen Sammler 7 und ein Saugrohr 8, das geführt ist zu mindestens einem Zylinder Z1–Z4 über einen Einlasskanal in einen Brennraum 9 des mindestens einen Zylinders Z1–Z4. Der mindestens eine Zylinder Z1–Z4 weist einen Drucksensor 10 auf, der einen Druck in dem Brennraum 9 des mindestens einen Zylinders Z1–Z4 erfasst. Der Drucksensor 10 ist der Steuervorrichtung 1 zugeordnet und sendet ein Drucksignal p_s an die Steuervorrichtung 1, das repräsentativ ist für den Druck. Der Motorblock 3 umfasst eine Kurbelwelle 11, die über eine Pleuelstange 12 mit dem Kolben 13 des jeweiligen Zylinders Z1–Z4 gekoppelt ist. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet. Der Zylinderkopf 4 umfasst mindestens ein Gaseinlassventil 14, mindestens ein Gasauslassventil 15 und Ventilantriebe 16, 17. Die Ventilantriebe 16, 17 können beispielsweise Phasenversteller oder Hubversteller für das Gaseinlassventil 14 und das Gasauslassventil 15 umfassen. Ferner umfasst der Zylinderkopf 4 ein Einspritzventil 18 und gegebenenfalls eine Zündkerze 19. Alternativ kann das Einspritzventil 18 auch in dem Saugrohr 8 angeordnet sein. Der Abgastrakt 5 umfasst mindestens einen Abgaskatalysator 20, der vorzugsweise als Drei-Wege-Katalysator ausgebildet ist und der zu einem Abgasreinigungssystem oder Schadstoffreduktionssystem der Brennkraftmaschine gehört. Die Brennkraftmaschine kann eine Abgasrückführung aufweisen, mit der entstandenes Abgas zumindest teilweise dem Ansaugtrakt 2 zugemessen werden kann (nicht in den Figuren dargestellt). Der dem Ansaugtrakt 2 zugemessene Anteil des Abgases ist die Abgasrückführrate AGR. Ferner kann die Brennkraftmaschine einen Lambda-Sensor zum Erfassen eines Verbrennungsluftverhältnisses in dem jeweiligen Zylinder Z1–Z4 und einen Abgasturbolader aufweisen, die beide in den Figuren nicht dargestellt sind.
  • Die Steuervorrichtung 1 umfasst einen Prozessor 22, einen Programmspeicher 24 sowie einen Datenspeicher 26. Der Prozessor 22, der Programmspeicher 24 und der Datenspeicher 26 sind miteinander gekoppelt über einen Systembus 28. Mittels der Steuervorrichtung 1 kann beispielsweise ein Programm ausgeführt werden, das beispielsweise in dem Programmspeicher 24 abgespeichert ist. Der Datenspeicher 26 ist ausgebildet zur Speicherung von Daten, beispielsweise von Signalen.
  • Der Systembus 28 ist mit einem Analog/Digital-Wandler 30 und einer Schnittstelle 32 gekoppelt. Das von dem Drucksensor 10 der Brennkraftmaschine an die Steuervorrichtung 1 gesendete Drucksignal p_s wird von dem Analog/Digital-Wandler 30 der Steuervorrichtung 1 digitalisiert und über den Systembus 28 dem Prozessor 22 sowie dem Datenspeicher 26 für eine weitere Bearbeitung zur Verfügung gestellt. Mittels der Schnittstelle 32 können Informationen, beispielsweise in Form von Signalen, ausgetauscht werden, beispielsweise mit einer weiteren Steuervorrichtung.
  • Der Steuervorrichtung 1 können neben dem Drucksensor 10 weitere Sensoren zugeordnet sein, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Wert der Messgröße ermitteln. Betriebsgrößen umfassen neben den Messgrößen auch von diesen abgeleitete Größen. Die Betriebsgrößen können beispielsweise repräsentativ sein für die Abgasrückführrate AGR der Brennkraftmaschine oder für ein Verbrennungsluftverhältnis λ der Brennkraftmaschine.
  • Die Steuervorrichtung 1 ist dazu ausgebildet abhängig von mindestens einer der Betriebsgrößen Stellgrößen zu ermitteln, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern von Stellgliedern mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden. Bei den Stellgliedern kann es sich beispielsweise um das Gaseinlassventil 14, das Gasauslassventil 15 oder das Einspritzventil 19 handeln. Die Steuervorrichtung 1 kann auch als Vorrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine bezeichnet werden.
  • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm des Programms mit den Schritten V1 bis V8 wie es von der Steuervorrichtung 1 beispielsweise ausgeführt werden kann.
  • Das Programm startet in einem ersten Schritt V1. In einem zweiten Schritt V2 wird jeweils ein Sollwert BG_S für zumindest zwei vorgegebene Betriebsgrößen ermittelt und zumindest ein Stellglied abhängig von dem jeweiligen Sollwert BG_S wird angesteuert.
  • Der jeweilige Sollwert BG_S kann beispielsweise ermittelt werden mittels eines Kennlinienfeldes, das beispielsweise in dem Datenspeicher 26 der Steuervorrichtung 1 abgespeichert ist. Die Gesamtheit der Sollwerte BG_S gibt jeweils den jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine vor, der beispielsweise hinsichtlich der Schadstoffemissionen optimiert sein kann. Es ist jedoch auch möglich, dass die Gesamtheit der Sollwerte BG_S den jeweiligen Betriebspunkt hinsichtlich anderer Größen wie beispielsweise einen Kraftstoffverbrauch und/oder eine Leistung der Brennkraftmaschine optimiert.
  • In einem dritten Schritt V3 wird jeweils ein Istwert ZG_I ermittelt für zumindest eine vorgegebene Zustandsgröße. In einer bevorzugten Ausführungsform werden mehrere Zustandsgrößen vorgegeben. Im Folgenden ist aus diesem Grund stets von den Zustandsgrößen die Rede, wobei noch einmal darauf hingewiesen sei, dass es sich auch um eine einzige Zustandsgröße handeln kann.
  • Die Zustandsgrößen sind in einer bevorzugten Ausführungsform abhängig von einem Zustand des jeweiligen Zylinders Z1–Z4 der Brennkraftmaschine. Abgeleitet sein können die Zustandsgrößen beispielsweise von anderen Größen wie einem Verlauf eines Zylinderdrucks und einem Verlauf eines Zylindervolumens, beispielsweise basierend auf mathematischen Verfahren. Der Verlauf des Zylinderdrucks repräsentiert den Druck in dem jeweiligen Zylinder Z1–Z4 in Abhängigkeit von der Zeit oder von einem Winkel der Kurbelwelle 11. Der Verlauf des Zylindervolumens repräsentiert das Volumen des jeweiligen Zylinders Z1–Z4 in Abhängigkeit von der Zeit oder von dem Winkel der Kurbelwelle 11.
  • Beispielsweise können abhängig von dem Verlauf des Zylinderdrucks und dem Verlauf des Zylindervolumens zusätzliche Größen ermittelt werden, aus denen wiederum die Zustandsgrößen abgeleitet werden. Bei den zusätzlichen Größen kann es sich beispielsweise um eine Gastemperatur und/oder eine Wärmefreisetzung und/oder eine Volumenänderung in dem jeweiligen Zylinder Z1–Z4 handeln. Durch die mittelbare Abhängigkeit der Zustandsgrößen von dem Verlauf des Zylinderdrucks lassen sich die jeweiligen Istwerte ZG_I der Zustandsgrößen einfach ermitteln abhängig von dem Druck in dem jeweiligen Zylinder Z1–Z4. Der Druck jedoch kann einfach ermittelt werden mittels einer Auswertung des Drucksignals p_s des Drucksensors 10 durch die Steuervorrichtung 1.
  • Die Zustandsgrößen sind jeweils verschieden von den zumindest zwei vorgegebenen Betriebsgrößen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zumindest eine vorgegebene Zustandsgröße repräsentativ für eine maximale Gastemperatur TGAS_MAX und/oder einen Zeitpunkt αTGAS_MAX, für den eine maximale Gastemperatur auftritt und/oder einen Zeitpunkt αHR50, bei dem eine 50%ige Wärmefreisetzung in dem jeweiligen Zylinder Z1–Z4 überschritten wird und/oder ein Zeitintervall Δt oberhalb einer vorgegebenen mittleren Gastemperatur in dem Brennraum 9 des jeweiligen Zylinders Z1–Z4. Bei der vorgegebenen mittleren Gastemperatur Δt kann es sich beispielsweise um 1500 K handeln.
  • In einem vierten Schritt V4 werden Schätzwerte RG_SW einer vorgegebenen Referenzgröße ermittelt, wobei die Referenzgröße in einer bevorzugten Ausführung repräsentativ ist für einen Ausstoß an Stickoxiden yNOx der Brennkraftmaschine.
  • Die Ermittlung der Schätzwerte RG_SW basiert auf vorgegebenen Modellen, beispielsweise Gleichungen, die jeweils eine Abhän gigkeit zwischen der Referenzgröße, den Zustandsgrößen und den Betriebsgrößen herstellen. Es sind mindestens so viele Modelle vorgegeben wie Betriebsgrößen und für die Referenzgröße in jedem der vorgegebenen Modelle wird jeweils der Schätzwert RG_SW ermittelt. Die Modelle sind jeweils so vorgegeben, dass die Werte der Referenzgröße eine charakteristische, insbesondere besonders starke, Empfindlichkeit gegenüber den Werten jeweils einer Betriebsgröße aufweisen.
  • Die vorgegebenen Modelle können beispielsweise in dem Programmspeicher 24 der Steuervorrichtung 1 gespeichert sein. Die vorgegebenen Modelle sind spezifisch für die jeweilige Brennkraftmaschine und können beispielsweise mittels geeigneter Messmethoden und mathematischer Methoden ermittelt werden.
  • 4 zeigt ein Beispiel mit zwei Betriebsgrößen und zwei Modellen, die in Form von Gleichungen G1 beziehungsweise G2 vorgegeben sind. Bei den Betriebsgrößen handelt es sich um die Abgasrückführrate AGR und um das Verbrennungsluftverhältnis λ. Die Zustandsgrößen repräsentieren eine maximalen Gastemperatur TGas_Max, einen Zeitpunkt des Eintretens einer maximalen Gastemperatur αTGas_Max, einen Zeitpunkt einer 50% Wärmefreisetzung αHR50 und ein Zeitintervall, innerhalb dessen eine mittlere Gastemperatur größer ist als 1500 K, Δt1500. Die Referenzgröße ist repräsentativ für den Ausstoß an Stickoxiden yNOx. Wie das Beispiel in 4 zeigt, müssen nicht in jedem Modell alle Zustandsgrößen enthalten sein. Das gleiche gilt für die Betriebsgrößen.
  • Für die beiden Gleichungen G1 und G2 in 3 wird jeweils der Schätzwert RG_SW ermittelt, der jeweils den Ausstoß an Stickoxid yNOx repräsentiert. Für die Zustandsgrößen werden in den Gleichungen G1 und G2 jeweils ihre ermittelten Istwerte ZG_I eingesetzt. Für die Abgasrückführrate AGR und das Verbrennungsluftverhältnis λ, die in dem Beispiel die vorgegebenen Betriebsgrößen sind, wird der jeweilig ermittelte Sollwert BG_S in die Gleichungen G1 und G2 eingesetzt.
  • In einem fünften Schritt V5 wird ein Bezugswert RG_BW der vorgegebenen Referenzgröße ermittelt abhängig von dem jeweiligen Schätzwert RG_SW. Bei dem Bezugswert RG_BW kann es sich beispielsweise um einen Mittelwert handeln, der beispielsweise abhängig von allen Schätzwerten RG_SW ermittelt wird.
  • Abhängig von dem Bezugswert RG_BW und dem jeweiligen Schätzwert RG_SW wird in einem sechsten Schritt V6, ermittelt, ob der jeweilige Istwert der jeweiligen Betriebsgröße BG_I von dem zugeordneten Sollwert BG_S abweicht. Für die Ermittlung, ob der jeweilige Istwert der jeweiligen Betriebsgröße BG_I von dem zugeordneten Sollwert BG_S abweicht, wird der Bezugswert RG_BW mit dem jeweiligen Schätzwert RG_SW verglichen. Beispielsweise kann die Differenz zwischen dem Bezugswert RG_BW und dem jeweiligen Schätzwert RG_SW mit einer vorgegebenen Schwelle verglichen werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform kann davon ausgegangen werden, dass der Istwert BG_I einer der vorgegebenen Betriebsgrößen nicht signifikant von dem Sollwert RG_S der Betriebsgröße abweicht. Wenn bekannt ist, um welche der Betriebsgrößen es sich dabei handelt, so kann beispielsweise der Bezugswert RG_BW der vorgegebenen Referenzgröße mit dem Schätzwert SG_SW aus dem Modell der zugehörigen Betriebsgröße gleichgesetzt werden. Bezogen auf das Beispiel in 3 kann man beispielsweise den Bezugswert RG_SW gleichsetzen mit dem Schätzwert des Verbrennungsluftverhältnisses λ, wenn davon ausgegangen werden kann, dass der Istwert von dem Verbrennungsluftverhältnis λ nicht von seinem Sollwert ab weicht. Anschließend kann der Bezugswert RG_BW mit dem Schätzwert RG_S aus der Gleichung verglichen werden, für die die Werte der Referenzgröße eine große Empfindlichkeit mit den Werten der Abgasrückführrate AGR aufweisen. Weichen weder der Istwert des Verbrennungsluftverhältnisses λ noch der Istwert der Abgasrückführrate AGR signifikant von ihrem jeweiligen Sollwert ab, dann weichen auch die beiden Schätzwerte RG_SW für den Ausstoß an Stickoxiden yNOx nicht signifikant voneinander ab.
  • Nach der Ausführung des sechsten Schrittes V6 kann das Programm beispielsweise in einem achten Schritt V8 enden. In einer bevorzugten Ausführungsform jedoch folgt nach dem sechsten Schritt V6 ein siebter Schritt V7. In dem siebten Schritt V7 wird jeweils eine Abweichung delta-a zwischen dem jeweiligen Istwert der jeweiligen Betriebsgröße BG_I und dem zugeordneten Sollwert BG_S ermittelt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Abweichung delta-a ermittelt abhängig von einer Minimierung einer Differenz zwischen dem Bezugswert RG_BW und einem weiteren Wert RG_WW der Referenzgröße.
  • Der weitere Wert RG_WW wird beispielsweise ermittelt abhängig von dem jeweiligen Modell mittels einer Variation eines dem jeweiligen Sollwert BG_S zugeordneten jeweiligen Variationswertes. Der Variationswert ist gleich einer vorgegebenen Summe des jeweiligen Sollwertes BG_S und einem jeweils vorgegebenen Hilfswert. Der jeweilige Hilfswert kann beispielsweise ein Zufallswert sein er kann jedoch beispielsweise auch nach einer vorgegebenen Vorschrift jeweils ermittelt werden.
  • Bezogen auf das Beispiel in 3 bedeutet dies: In die Gleichungen G1 und G2 werden für die Zustandsgrößen jeweils der Istwert ZG_I eingesetzt. Der Istwert der jeweiligen Betriebsgröße BG_I wird jeweils dem Variationswert zugeordnet.
  • Für die Referenzgröße wird jeweils der weitere Wert RG_WW ermittelt. Die Variation des Istwertes der jeweiligen Betriebsgröße BG_I und die Ermittlung des jeweiligen weiteren Wertes RG_WW werden abgebrochen, wenn beispielsweise der Absolutwert oder ein Quadrat der Differenz des weiteren RG_WW zu dem Bezugswert RG_BW minimal ist oder kleiner ist als eine vorgegebene Schwelle.
  • Nach dem siebten Schritt V7 endet das Programm mit dem achten Schritt V8. In dem achten Schritt V8 können beispielsweise Informationen mit einer oder mehreren weiteren Steuervorrichtungen ausgetauscht werden, beispielsweise mittels der Schnittstelle 32. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 1 die Information übermitteln, ob der Istwert der jeweiligen Betriebsgröße BG_I von seinem Sollwert BG_S abweicht. Ferner kann beispielsweise gegebenenfalls jeweils die Abweichung delta-a übermittelt werden.
  • Abhängig von der jeweiligen Abweichung delta-a und dem jeweiligen Sollwert BG_S der jeweiligen Betriebsgröße kann ein jeweiliger Istwert der jeweiligen Betriebsgröße BG_I einfach ermittelt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform kann abhängig von dem jeweiligen Modell der jeweilige Istwert der jeweiligen Betriebsgröße BG_I jedoch beispielsweise auch ohne Kenntnis der jeweiligen Abweichung delta-a ermittelt werden.
  • Liegt das jeweilige Modell in Form einer Gleichung vor, dann kann dies beispielsweise abhängig von einer Gleichungsumformung erfolgen. Für den Fall, dass genauso viele Gleichungen wie Betriebsgrößen vorgegeben sind, übersteigt die Anzahl der unbekannten Größen die Anzahl der Gleichungen um eins, da neben den Betriebsgrößen die Referenzgröße ebenfalls zunächst unbekannt ist. Um ein bestimmtes Gleichungssystem erhalten zu können, kann für die Referenzgröße beispielsweise der Bezugs wert RG_SW aus dem fünften Schritt V5 in die Modelle eingesetzt werden. Beispielsweise kann in die Gleichungen G1 und G2 der ermittelte Bezugswert RG_SW für den Ausstoß an Stickoxiden yNOx eingesetzt werden.
  • Alternativ kann beispielsweise die Gesamtheit der Modelle so vorgegeben sein, dass die Anzahl der vorgegebenen Modelle zumindest um eins größer ist als die Anzahl der Betriebsgrößen. Unter Berücksichtigung des als unbekannt angenommenen Austoßes an Stickoxiden yNOx resultiert daraus eine Anzahl von Gleichungen, die mindestens genauso groß ist wie die Anzahl der unbekannten Größen. Mittels bekannter Methoden kann hieraus der jeweilige Istwert der jeweiligen Betriebsgröße BG_I sowie ein Istwert der Referenzgröße ermittelt werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird für jeden Zylinder Z1–Z4 der Brennkraftmaschine ermittelt, ob der jeweilige Istwert der jeweiligen Betriebsgröße BG_I von dem zugeordneten Sollwert BG_S abweicht.
  • 4 zeigt ein Balkendiagramm, in dem für den jeweiligen Zylinder Z1–Z4 Werte einer genormten Abgasrückführrate AGR_N dargestellt sind, jeweils für einen ersten Messpunkt M1 und einen zweiten Messpunkt M2. Die genormte Abgasrückführrate AGR_N repräsentiert den Quotienten aus einem Schätzwert der Abgasrückführrate AGR_SW und einem Sollwert der Abgasrückführrate AGR_S. Der Sollwert der Abgasrückführrate AGR_S kann beispielsweise abhängig von dem Kennlinienfeld ermittelt werden, das beispielsweise in dem Datenspeicher 26 gespeichert ist. Der Schätzwert der Abgasrückführrate AGR_S kann beispielsweise ermittelt werden abhängig von dem Sollwert der Abgasrückführrate AGR_SW und der in dem siebten Schritt V7 ermittelten Abweichung delta-a des Sollwertes der Abgasrückführrate AGR_S von seinem Istwert. Dies ermöglicht einen Ver gleich der Abgasrückführrate AGR zwischen den Zylindern Z1–Z4.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder (Z1–Z4) und mindestens einem Stellglied zum Beeinflussen des Betriebsverhaltens der Brennkraftmaschine, bei dem – jeweils ein Sollwert (BG_S) für zumindest zwei vorgegebene Betriebsgrößen ermittelt wird und zumindest das Stellglied abhängig von dem jeweiligen Sollwert (BG_S) angesteuert wird, – jeweils ein Istwert (ZG_I) ermittelt wird für zumindest eine vorgegebene Zustandsgröße (ZG), die jeweils verschieden ist von den zumindest zwei vorgegebenen Betriebsgrößen, – jeweils ein Schätzwert (RG_SW) einer vorgegebenen Referenzgröße ermittelt wird mittels eines jeweiligen vorgegebenen Modells, das so vorgegeben ist, dass der Schätzwert (RG_SW) charakteristisch korreliert zu einer Abweichung (delta-a) des Sollwertes (BG_S) von einem Istwert der jeweiligen Betriebsgröße (BG_I), wobei das jeweilige Modell abhängt von zumindest einer der zumindest einen Zustandsgröße und der jeweiligen Betriebsgröße bezogen auf ihren Sollwert (BG_S), zu der der jeweilige Schätzwert (RG_SW) charakteristisch korreliert bezüglich der Abweichung (delta-a) ihres Sollwertes (BG_S) von dem Istwert der jeweiligen Betriebsgröße (BG_I) und – abhängig von dem jeweiligen Schätzwert (RG_SW) der vorgegebenen Referenzgröße ermittelt wird, ob der jeweilige Istwert der jeweiligen Betriebsgröße (BG_I) abweicht von dem zugeordneten Sollwert (BG_S).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Bezugswert (RG_BW) der vorgegebenen Referenzgröße ermittelt wird abhängig von den jeweiligen Schätzwerten (RG_SW) der vorgegebenen Referenzgröße und abhängig von dem Bezugswert (RG_BW) und dem jeweiligen Schätzwert (RG_SW) ermittelt wird, ob der jeweilige Istwert der jeweiligen Betriebsgröße (BG_I) von dem zugeordneten Sollwert (BG_S) abweicht.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem jeweils die Abweichung (delta-a) ermittelt wird abhängig von einer Minimierung einer Differenz zwischen dem Bezugswert (RG_BW) und einem weiteren Wert (RG_WW) der Referenzgröße, der ermittelt wird abhängig von dem jeweiligen Modell mittels einer Variation eines dem jeweiligen Sollwert (BG_S) zugeordneten Variationswertes.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die zumindest eine Zustandsgröße repräsentativ ist für eine maximale Gastemperatur (TGas_Max) und/oder einen Zeitpunkt einer maximalen Gastemperatur (αTGas_Max) und/oder einen Zeitpunkt einer 50% Wärmefreisetzung (αHR50) und/oder ein Zeitintervall oberhalb einer mittleren Gastemperatur (Δt) des jeweiligen Zylinders (Z1–Z4) der Brennkraftmaschine.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Istwert (ZG_I) der jeweiligen Zustandsgröße (ZG) ermittelt wird abhängig von einem Drucksignal (p_s) eines Drucksensors (18), das repräsentativ ist für einen Druck in dem jeweiligen Zylinder (Z1–Z4) der Brennkraftmaschine.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem eine der zumindest zwei Betriebsgrößen repräsentativ ist für eine Abgasrückführrate (AGR) der Brennkraftmaschine oder für ein Verbrennungsluftverhältnis (λ).
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Referenzgröße repräsentativ ist für einen Ausstoß an Stickoxiden (yNOx) der Brennkraftmaschine.
  8. Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder (Z1–Z4) und mindestens einem Stellglied zum Beeinflussen des Betriebsverhaltens der Brennkraftmaschine, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist – jeweils einen Sollwert (BG_S) für zumindest zwei vorgegebene Betriebsgrößen zu ermitteln und zumindest das Stellglied abhängig von dem jeweiligen Sollwert (BG_S) anzusteuern, – jeweils einen Istwert (ZG_I) zu ermitteln für zumindest eine vorgegebene Zustandsgröße (ZG), die jeweils verschieden ist von den zumindest zwei Betriebsgrößen, – jeweils einen Schätzwert (RG_SW) einer vorgegebenen Referenzgröße (RG) zu ermitteln mittels eines jeweiligen vorgegebenen Modells, das so vorgegeben ist, dass der Schätzwert (RG_SW) charakteristisch korreliert zu einer Abweichung (delta-a) des Sollwertes (BG_S) von einem Istwert der jeweiligen Betriebsgröße (BG_I), wobei das jeweilige Modell abhängt von zumindest einer der zumindest einen Zustandsgröße (ZG) und der jeweiligen Betriebsgröße bezogen auf ihren Sollwert (BG_S), zu der der Schätzwert (RG_SW) charakteristisch korreliert bezüglich der Abweichung (delta-a) ihres Sollwertes (BG_S) von dem Istwert der jeweiligen Betriebsgröße (BG_I) und – abhängig von dem jeweiligen Schätzwert (RG_SW) der vorgegebenen Referenzgröße zu ermitteln, ob der jeweilige Istwert der jeweiligen Betriebsgröße (BG_I) abweicht von dem jeweiligen Sollwert (BG_S).
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