DE102009010309B4 - Method for operating an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei in n Arbeitszylindern, mit n = 1, 2, ... Z, n eine ganze Zahl und Z eine Gesamtzahl der Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine, jeweils ein Hubkolben aufeinander folgende Arbeitszyklen ausführt und über einen Arbeitszyklus jeweils wenigstens eine Einzelverbrennung ausführt, wobei alle Einzelverbrennungen eines Arbeitszyklus ein Gesamtmoment Trq und eine Gesamtwärmemenge Q erzeugen,dadurch gekennzeichnet, dassfür jeden Arbeitszyklus und jeden Arbeitszylinder folgende Schritte ausgeführt werden,(1) Bestimmen eines Sollwertes für das Gesamtmoment TrqDes;(2) Bestimmen eines Sollwertes für die Gesamtwärmemenge QDes;(3) Bestimmen eines Sollwertes für einen inversen Wirkungsgradfaktor gemäß der Formel(4) Vergleichen des Sollwertes für den inversen Wirkungsgradfaktor facTrq2QDes mit einem minimalen inversen Wirkungsgradfaktor facTrq2QMIMin wenigstens einer Einzelverbrennung, wobei der minimale inverse Wirkungsgradfaktor facTrq2QMIMin aus einer Kennlinie für den inversen Wirkungsgradfaktor in Abhängigkeit von einer Schwerpunktlage der jeweiligen Einzelverbrennung innerhalb des Arbeitszyklus für eine vorbestimmte, früheste Lage der jeweiligen Einzelverbrennung im Arbeitszyklus bestimmt wird;(5) Vergleichen des Sollwertes für den inversen Wirkungsgradfaktor facTrq2QDes mit einem maximalen inversen Wirkungsgradfaktor facTrq2QMIMax wenigstens einer Einzelverbrennung, wobei der maximale inverse Wirkungsgradfaktor facTrq2QMIMax aus der Kennlinie für den inversen Wirkungsgradfaktor in Abhängigkeit von einer Schwerpunktlage der jeweiligen Einzelverbrennung innerhalb des Arbeitszyklus für eine vorbestimmte späteste Lage der jeweiligen Einzelverbrennung im Arbeitszyklus bestimmt wird;(6) Festlegen der Lage der jeweiligen Einzelverbrennung auf den vorbestimmten frühestens möglichen Wert sowie Bestimmen eines Ansteuerwinkels und einer Ansteuermenge für die jeweilige Einzelverbrennung mit frühester möglicher Lage, für den Fall, dass der Sollwert für den inversen Wirkungsgradfaktor facTrq2QDes kleiner als der minimale inverse Wirkungsgradfaktor facTrq2QMIMin ist;(7) Festlegen der Lage der jeweiligen Einzelverbrennung auf einen Wert zwischen der vorbestimmten, frühesten Lage und der vorbestimmten spätesten Lage der jeweiligen Einzelverbrennung, welcher in der Kennlinie für den inversen Wirkungsgradfaktor dem Sollwert für den inversen Wirkungsgradfaktor facTrq2QDes entspricht, sowie Bestimmen eines Ansteuerwinkels und einer Ansteuermenge für die jeweilige Einzelverbrennung, für den Fall, dass der Sollwert für den inversen Wirkungsgradfaktor facTrq2QDes gleich oder größer als der minimale inverse Wirkungsgradfaktor facTrq2QMIMin und gleich oder kleiner als der maximale inverse Wirkungsgradfaktor facTrq2QMIMax ist;(8) Festlegen der Lage der jeweiligen Einzelverbrennung auf den vorbestimmten spätestens möglichen Wert im Arbeitszyklus und Aktivieren wenigstens einer Nachverbrennung, welche im Arbeitszyklus eine vorbestimmte Lage nach der jeweiligen Einzelverbrennung aufweist, sowie Bestimmen eines Ansteuerwinkels und einer Ansteuermenge für die jeweilige Einzelverbrennung und für die Nachverbrennung, für den Fall, dass der Sollwert für den inversen Wirkungsgradfaktor facTrq2QDes größer als der maximale inverse Wirkungsgradfaktor facTrq2QMIMax ist.Method for operating an internal combustion engine, wherein in n working cylinders, where n = 1, 2,... Z, n is an integer and Z is a total number of working cylinders of the internal combustion engine, one reciprocating piston executes successive working cycles and at least one over a working cycle Performing single combustion, wherein each individual combustion of a cycle produces a total torque Trq and a total amount Q of heat, characterized by performing the following steps for each cycle and cylinder: (1) determining a setpoint for the total torque TrqDes; (2) determining a setpoint for the (3) determining an inverse efficiency factor setpoint according to the formula (4) comparing the inverse efficiency factor setpoint facTrq2QDes with a minimum inverse efficiency factor facTrq2QMIM in at least one single combustion, wherein the minimum inverse efficiency factor facTr q2QMIMin is determined from an Inverse Efficiency Factor versus Centers of Gravity of the individual combustion within the work cycle for a predetermined, earliest position of the individual combustion in the work cycle; (5) comparing the inverse efficiency factor facTrq2QDes with a maximum inverse efficiency factor facTrq2QMIMax at least one individual combustion, wherein the maximum inefficiency factor facTrq2QMIMax is determined from the inverse efficiency factor characteristic versus a center of gravity of the respective individual combustion within the work cycle for a predetermined latest location of the respective individual combustion in the work cycle; (6) determining the location of the respective individual combustion on the predetermined earliest possible value and determining a control angle and a drive amount for each individual combustion with earliest possible in the event that the inverse efficiency factor facTrq2QDes is less than the minimum inverse efficiency factor facTrq2QMIMin; (7) setting the location of each individual combustion at a value between the predetermined earliest position and the predetermined latest position of the respective individual combustion which in the inverse efficiency factor curve corresponds to the inverse efficiency factor facTrq2QDes, and determining a drive angle and a drive amount for the respective single combustion, in the case where the inefficiency factor facTrq2QDes is equal to or greater than the minimum inverse efficiency factor facTrq2QMIMin and equal to or less than the maximum inverse efficiency factor facTrq2QMIMax; (8) Defining the location of each individual combustion at the predetermined latest possible value in the work cycle and activating at least one post-combustion g, which has a predetermined position after each combustion in the duty cycle, and determining a drive angle and a drive amount for the respective individual combustion and afterburning, in the event that the target value for the inefficiency factor facTrq2QDes greater than the maximum inverse efficiency factor facTrq2QMIMax ,
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei in n Arbeitszylindern, mit n = 1, 2, ... Z, n eine ganze Zahl und Z eine Gesamtzahl der Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine, jeweils ein Hubkolben aufeinander folgende Arbeitszyklen ausführt und über einen Arbeitszyklus jeweils wenigstens eine Einzelverbrennung ausführt, wobei alle Einzelverbrennungen eines Arbeitszyklus ein Gesamtmoment Trq und eine Gesamtwärmemenge Q erzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine, wherein in n working cylinders, where n = 1, 2,... Z, n is an integer and Z is a total number of working cylinders of the internal combustion engine, in each case one reciprocating piston executes successive working cycles and over one Each individual combustion of a duty cycle generates a total torque Trq and a total amount of heat Q, according to the preamble of
Im Betrieb einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug wird durch den Fahrerwunsch (Betätigung des Fahrpedals) und ggf. einigen Korrekturen eine Einspritzung von Kraftstoff in Brennräume von Arbeitszylindern der Brennkraftmaschine vorgegeben. Ist es in einem bestimmten Betriebszustand, wie beispielsweise einer Partikelfilterregeneration, zusätzlich notwendig, die Abgastemperatur zu erhöhen, wird eine zusätzliche Nacheinspritzung aktiviert und es werden weitere Korrekturen von einem Temperaturregler an die Einspritzung übergeben. Dies führt zu einer großen Anzahl beeinflussbarer Größen. Diese werden an unterschiedlichen Stellen ermittelt und führen somit zu einer unüberschaubaren Fülle von beeinflussenden Funktionen.During operation of an internal combustion engine in a motor vehicle, an injection of fuel into combustion chambers of working cylinders of the internal combustion engine is predetermined by the driver's request (actuation of the accelerator pedal) and possibly some corrections. If, in a certain operating state, such as, for example, a particulate filter regeneration, it is additionally necessary to increase the exhaust gas temperature, an additional post-injection is activated and further corrections are transferred from a temperature regulator to the injection. This leads to a large number of influenceable variables. These are determined at different points and thus lead to an unmanageable wealth of influencing functions.
Aus der
Aus der
Als weiterer Stand der Technik werden die Druckschriften
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verfahren der o.g. Art dahingehend zu verbessern, dass eine stabilere Gesamtverbrennung erzielt wird.The invention has for its object to provide a method of o.g. Art to improve that a more stable overall combustion is achieved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.This object is achieved by a method of o.g. Art solved with the features characterized in
Dazu ist es bei einem Verfahren der o.g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass für jeden Arbeitszyklus und jeden Arbeitszylinder folgende Schritte ausgeführt werden,
- (1) Bestimmen eines Sollwertes für das Gesamtmoment TrqDes;
- (2) Bestimmen eines Sollwertes für die Gesamtwärmemenge QDes;
- (3) Bestimmen eines Sollwertes für einen inversen Wirkungsgradfaktor gemäß der Formel
- (4) Vergleichen des Sollwertes für den inversen Wirkungsgradfaktor facTrq2QDes mit einem minimalen inversen Wirkungsgradfaktor facTrq2QMIMin wenigstens einer Einzelverbrennung, wobei der minimale inverse Wirkungsgradfaktor facTrq2QMIMin aus einer Kennlinie für den inversen Wirkungsgradfaktor in Abhängigkeit von einer Schwerpunktlage der jeweiligen Einzelverbrennung innerhalb des Arbeitszyklus für eine vorbestimmte, früheste Lage der jeweiligen Einzelverbrennung im Arbeitszyklus bestimmt wird;
- (5) Vergleichen des Sollwertes für den inversen Wirkungsgradfaktor facTrq2QDes mit einem maximalen inversen Wirkungsgradfaktor facTrq2QMIMax wenigstens einer Einzelverbrennung, wobei der maximale inverse Wirkungsgradfaktor facTrq2QMIMax aus der Kennlinie für den inversen Wirkungsgradfaktor in Abhängigkeit von einer Schwerpunktlage der jeweiligen Einzelverbrennung innerhalb des Arbeitszyklus für eine vorbestimmte späteste Lage der jeweiligen Einzelverbrennung im Arbeitszyklus bestimmt wird;
- (6) Festlegen der Lage der jeweiligen Einzelverbrennung auf den vorbestimmten frühestens möglichen Wert sowie Bestimmen eines Ansteuerwinkels und einer Ansteuermenge für die jeweilige Einzelverbrennung mit frühester möglicher Lage, für den Fall, dass der Sollwert für den inversen Wirkungsgradfaktor facTrq2QDes kleiner als der minimale inverse Wirkungsgradfaktor facTrq2QMIMin ist;
- (7) Festlegen der Lage der jeweiligen Einzelverbrennung auf einen Wert zwischen der vorbestimmten, frühesten Lage und der vorbestimmten spätesten Lage der jeweiligen Einzelverbrennung, welcher in der Kennlinie für den inversen Wirkungsgradfaktor dem Sollwert für den inversen Wirkungsgradfaktor facTrq2QDes entspricht, sowie Bestimmen eines Ansteuerwinkels und einer Ansteuermenge für die jeweilige Einzelverbrennung, für den Fall, dass der Sollwert für den inversen Wirkungsgradfaktor facTrq2QDes gleich oder größer als der minimale inverse Wirkungsgradfaktor facTrq2QMIMin und gleich oder kleiner als der maximale inverse Wirkungsgradfaktor facTrq2QMIMax ist;
- (8) Festlegen der Lage der jeweiligen Einzelverbrennung auf den vorbestimmten spätestens möglichen Wert im Arbeitszyklus und Aktivieren wenigstens einer Nachverbrennung, welche im Arbeitszyklus eine vorbestimmte Lage nach der jeweiligen Einzelverbrennung aufweist, sowie Bestimmen eines Ansteuerwinkels und einer Ansteuermenge für die jeweilige Einzelverbrennung und für die Nachverbrennung, für den Fall, dass der Sollwert für den inversen Wirkungsgradfaktor facTrq2QDes größer als der maximale inverse Wirkungsgradfaktor facTrq2QMIMax ist.
- (1) determining a setpoint value for the total torque TrqDes;
- (2) determining a setpoint value for the total amount of heat Qdes;
- (3) determining a target value for an inverse efficiency factor according to the formula
- (4) comparing the inverse efficiency factor facTrq2QDes with a minimum inefficiency factor facTrq2QMIMin at least one individual combustion, the minimum inefficiency factor facTrq2QMIMin being an Inverse Efficiency Factor versus centroids of respective individual combustion within the duty cycle for a predetermined earliest one Location of each individual combustion in the work cycle is determined;
- (5) comparing the inverse efficiency factor facTrq2QDes with a maximum inverse efficiency factor facTrq2QMIMax of at least one single combustion, wherein the maximum inefficiency factor facTrq2QMIMax from the inverse efficiency factor curve versus a center of gravity of the respective individual combustion within the duty cycle for a predetermined latest location the individual combustion in the work cycle is determined;
- (6) setting the position of the respective individual combustion at the predetermined earliest possible value and determining a drive angle and a drive amount for each individual combustion with earliest possible position, in the event that the setpoint for the inefficiency factor facTrq2QDes less than the minimum inverse efficiency factor facTrq2QMIMin is;
- (7) setting the position of the respective individual combustion at a value between the predetermined earliest position and the predetermined latest position of the respective individual combustion which corresponds to the inverse efficiency factor setpoint facTrq2QDes in the inverse efficiency factor characteristic, and determining a drive angle and a Drive amount for the respective single combustion, in case the inverse efficiency factor facTrq2QDes is equal to or greater than the minimum inefficiency factor facTrq2QMIMin and equal to or smaller than the maximum inefficiency factor facTrq2QMIMax;
- (8) Setting the position of the respective individual combustion at the predetermined latest possible value in the work cycle and activating at least one afterburning, which has a predetermined position after each combustion in the work cycle, and determining a drive angle and a drive amount for the respective individual combustion and afterburning in the event that the inverse efficiency factor facTrq2QDes is greater than the maximum inverse efficiency factor facTrq2QMIMax.
Dies hat den Vorteil, dass ein Brennverlauf mittels einer physikalischen Schnittstelle basierend auf Moment und Wärmemenge vorgebbar ist und eine direkte Beeinflussung beispielsweise eines Temperaturreglers auf eine Nacheinspritzung aufgelöst ist. Durch die Mehrfachkontrolle der Einzelverbrennungen wird eine stabilere Gesamtverbrennung erzielt.This has the advantage that a combustion process can be predetermined by means of a physical interface based on torque and amount of heat, and a direct influence, for example, of a temperature regulator on a post-injection is resolved. The multiple control of the individual burns achieves a more stable overall combustion.
Zweckmäßigerweise ist die Einzelverbrennung eine Vorverbrennung, eine Hauptverbrennung und/oder eine Nachverbrennung.Conveniently, the individual combustion is a pre-combustion, a main combustion and / or a post-combustion.
Die früheste und/oder spätest mögliche Lage der Einzelverbrennung wird bevorzugt dadurch bestimmt, dass diese Einzelverbrennung noch stabil zündet.The earliest and / or latest possible position of the individual combustion is preferably determined by the fact that this individual combustion still stably ignites.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt (6) und/oder Schritt (7) ein Faktor facQ2Qnt bestimmt, welcher gemäß der Formel
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt (8) aus der Solllage der Nachverbrennung im Arbeitszyklus mittels der Kennlinie für den inversen Wirkungsgradfaktor ein Wert für den inversen Wirkungsgradfaktor der Nachverbrennung facTrq2QPol bestimmt, wobei ein Anteilsfaktor für den Anteil der Einzeleinspritzung an dem Gesamtmoment facTrqMI und ein Anteilsfaktor für den Anteil der Nacheinspritzung an dem Gesamtmoment facTrqPol gemäß der Formeln
In einer bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens ein zusätzlicher Regler mit einem entsprechenden Sensor zum Detektieren eines Istwertes vorgesehen.In a preferred embodiment, at least one additional controller with a corresponding sensor for detecting an actual value is provided.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt (1) der Sollwert für die Gesamtwärmemenge QDes in Abhängigkeit von einer Temperaturanforderung und/oder Lambdaanforderung in Verbindung mit einer Gasfüllung und/oder Gaszusammensetzung bestimmt.In a preferred embodiment, in step (1), the setpoint value for the total heat quantity Qdes is determined as a function of a temperature requirement and / or lambda requirement in conjunction with a gas filling and / or gas composition.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in
-
1 eine graphische Darstellung eines integralen Heizverlaufes eines Verbrennungsvorganges in einem Arbeitszylinder über einen Arbeitszyklus mit drei Einzelverbrennungen, -
2 eine graphische Darstellung einer Kennlinie für einen inversen Wirkungsgradfaktor facTrq2Q = (Wärmemenge Q) / (Moment Trq) in Abhängigkeit von einer Schwerpunktlage der jeweiligen Einzelverbrennung innerhalb des Arbeitszyklus, -
3 eine weitere graphische Darstellung der Kennlinie für den inversen Wirkungsgradfaktor facTrq2Q, -
4 eine weitere graphische Darstellung der Kennlinie für den inversen Wirkungsgradfaktor facTrq2Q und -
5 eine weitere graphische Darstellung der Kennlinie für den inversen Wirkungsgradfaktor facTrq2Q.
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1 a graphical representation of an integral heating course of a combustion process in a working cylinder over a work cycle with three individual burns, -
2 a graphical representation of a characteristic curve for an inverse efficiency factor facTrq2Q = (heat quantity Q) / (torque Trq) as a function of a center of gravity of the respective individual combustion within the work cycle, -
3 a further graphical representation of the characteristic curve for the inverse efficiency factor facTrq2Q, -
4 a further graphical representation of the characteristic curve for the inverse efficiency factor facTrq2Q and -
5 a further graphical representation of the characteristic curve for the inverse efficiency factor facTrq2Q.
Die vorliegende Erfindung stellt im weitesten Sinne einen Brennverlaufsformer zur Verfügung, wie nachfolgend im Detail erläutert wird.The present invention provides, in the broadest sense, a burnout former, as will be explained in detail below.
Für einen Verbrennungsvorgang in einem Arbeitszylinder einer Brennkraftmaschine innerhalb eines Arbeitszyklus, bei dem ein Hubkolben in dem Arbeitszylinder einen Ansaugtakt, einen Verdichtungstakt, einen Arbeitstakt und einen Ausschubtakt ausführt, ist in
In Messungen werden zunächst jeder Einzelverbrennung die umgesetzte Wärmemenge
Aus den Messungen und Auswertungen der Einzelverbrennungen kann nun die freigesetzte Wärmemenge Q und das erzeugte Moment Trq der jeweiligen Einspritzung zugewiesen werden. Dividiert man die Wärmemenge Q durch das Moment Trq der Einzeleinspritzung und stellt diese der Schwerpunktlage der Einzelverbrennung gegenüber lässt sich eine Kennlinie für einen inversen Wirkungsgradfaktor facTrq2Q = (Wärmemenge Q) / (Moment Trq) gemäß
Konkrete Beispiele für in
Die einzelnen Verbrennungen lassen sich nicht frei in Ihrer Position verschieben, da sie entweder nicht mehr zünden würden oder ein wesentlich schlechteres Rohemissionsergebnis zur Folge hätten. Aus diesem Grund können die einzelnen Verbrennungen nur in gewissen Bereichen vorgegeben werden. Für die Hauptverbrennung ist beispielsweise ein Bereich zwischen 10° KW und 25° KW Kurbelwinkel nach OT vorgegeben. Aus diesem Grund werden mehrere Einspritzungen notwendig, um auch bei späten Einzelverbrennungslagen noch zündfähig zu sein.The individual burns can not be moved freely in your position, as they either would not ignite or would result in a much lower gross emission result. For this reason, the individual burns can be specified only in certain areas. For the main combustion, for example, a range between 10 ° CA and 25 ° CA crank angle is specified after TDC. For this reason, multiple injections are necessary to be ignitable even in late individual combustion situations.
Um unterschiedliche Einspritzungen so aufeinander abzustimmen, dass ein gewünschtes Gesamtmoment und eine gewünschte Gesamtwärmemenge eingehalten werden, ist es bekannt, unterschiedliche Regler mitunter gegeneinander regeln zu lassen So hebt beispielsweise ein Temperaturregler eine Nacheinspritzmenge an, wobei durch zu hohes Moment im Anschluss der Momentenregler die Haupteinspritzmenge verringert. Dies ist jedoch nachteilig, da bekannte Einflüsse nicht durch Regler kompensiert werden sollen. Regler sollten statt dessen für Störungen verwendet werden. Um dies zu beseitigen wird das erfindungsgemäße Verfahren vorgeschlagen, welches einen Brennverlaufsformer darstellt.In order to match different injections so that a desired total torque and a desired total amount of heat are maintained, it is known to sometimes regulate different regulators against each other. For example, a temperature controller raises a post-injection quantity, whereby the torque controller subsequently reduces the main injection quantity due to an excessively high torque , However, this is disadvantageous because known influences should not be compensated by controllers. Controllers should instead be used for disturbances. In order to eliminate this, the method according to the invention is proposed which represents a combustion progression former.
Die Eingangsgrößen des Verfahrens bzw. dieser Funktion des Brennverlaufsformers sind ein Sollwert des Gesamtmomentes (TrqDes) und ein Sollwert der Gesamtwärmemenge (QDes). Aus diesen beiden Größen wird ein Sollwert für den inversen Wirkungsgradfaktor (facTrq2QDes) bestimmt. Dieser Sollwert wird mit dem durch die frühe Lage der Hauptverbrennung charakterisierten inversen Wirkungsgradfaktor (facTrq2QMIMin) verglichen, der mittels der Kennlinie
Wie in dem Beispiel gemäß
Wenn nun bei gleich bleibender Momentenanforderung mehr Wärmemenge erzeugt werden soll, muss eine Wirkungsgradverschlechterung stattfinden. Das bedeutet, der errechnete Sollfaktor zwischen Gesamtmoment und Gesamtwärmenge (facTrq2QDes) ist größer als der Grenzfall der frühen Verschiebung (facTrq2QMIMin). Neben der frühen Grenze der Hauptverbrennungslageverschiebung gibt es eine späte Grenze, die wiederum mit Hilfe der Kennlinie
Liegt der Sollwert Trq2QDes, wie in
Steigt die Wärmemengenanforderung weiter, so steigt auch der Sollfaktor facTrq2QDes
Multipliziert man den jeweiligen Faktor des Momentenanteils facTrqMI der Hauptverbrennung bzw. facTrqPol der Nachverbrennung mit dem Sollwert des Gesamtmomentes TrqDes so erhält man den jeweiligen Momentenwert der jeweiligen Einspritzung. Der Momentenwert der Hauptverbrennung (TrqMI) ist gleich dem Sollwert des Gesamtmomentes (TrqDes) multipliziert mit dem Momentenanteil der Hauptverbrennung (facTrqMI) bzw. der Momentenwert der Nachverbrennung (TrqPol) ist gleich dem Sollwert des Gesamtmomentes (TrqDes) multipliziert mit dem Momentenanteil der Nachverbrennung (facTrqMI):
Die von der Haupteinspritzung erzeugte Wärmemenge QMI und die von der Nacheinspritzung erzeugte Wärmemenge QPol wird dann gemäß der Formeln
Somit sind nun die Momentenanteile TrqMI, TrqPol, die Einzelwärmemengen QMI, QPol sowie die Lagen
Neben dem Faktor zwischen Moment und Wärmemenge wird ein weiterer Faktor bestimmt. Dieser bezieht die freigesetzte Wärmemenge Q auf die eingesetzte Kraftstoffmenge Qnt.
Unter Anwendung dieses Faktors wird aus der jeweiligen Wärmemenge die Einspritzmenge für die Haupteinspritzung QntMI bzw. für die Nacheinspritzung QntPol gemäß folgender Formeln bestimmt:
Da unterschiedliche Effekte zu einer Störung führen können, ist auch hier ein Regler für die entsprechende Einspritzung tätig. Dieser passt die Einspritzmenge QntMl bzw. QntPol an, um die entsprechende Einzelwärmemenge QMI bzw. QPol zu erhalten. Letztendlich erhält man so die Einspritzlagen der einzelnen Verbrennungen mit den zugehörigen Kraftstoffmengen. Überlagert zu den einzelnen Wärmemengenreglern und Lagereglern ist zusätzlich ein Gesamtmomentenregler vorgesehen, der bei Bedarf eine Korrektur des Sollwertes des Gesamtmomentes TrqDes vornimmt. Für die vorgenannten Regler ist jeweils ein entsprechender Sensor vorgesehen, der die jeweilige Ist-Größe liefert.Since different effects can lead to a fault, a regulator for the corresponding injection is also active here. This adjusts the injection quantity QntMl or QntPol in order to obtain the corresponding individual heat quantity QMI or QPol. Ultimately, one obtains the injection positions of the individual burns with the associated fuel quantities. Superimposed on the individual heat quantity controllers and position controllers, an overall torque controller is additionally provided, which if necessary corrects the setpoint value of the total torque TrqDes. For the aforementioned controller, a respective sensor is provided in each case, which supplies the respective actual size.
Die beschriebene Wärmemengenanforderung QDes als Eingangsgröße stellt eine untere Grenze dar. Daneben gibt es eine obere Wärmemengengrenze. Ausgehend von der oberen Wärmemengengrenze wird ein maximales Moment bestimmt, welches beim besten einstellbaren Wirkungsgrad keine Überschreitung dieser oberen Grenze bedeutet. Die ist beispielsweise in der Dynamik relevant. Führt beispielsweise eine Temperaturanforderung zu einer erhöhten Wärmemengenanforderung und es wird gleichzeitig ein hohes Moment erforderlich, so würde die Momentanforderung an der Trägheit des Luftsystems hängen (Turboloch), da weiterhin die Nacheinspritzung mit ihrem schlechten Wirkungsgrad an der Temperaturerzeugung beteiligt ist. Durch diese Struktur und Betrachtungsweise würde die Rauchbegrenzung in der oberen Wärmemengengrenze aufgehen und ein maximales Moment bestimmen. Dieses Moment könnte sofort dargestellt werden und man würde sofort auf eine Wirkungsgradverschlechternde Nacheinspritzung verzichten. Somit würde mehr Moment zu einem früheren Zeitpunkt zur Verfügung stehen. Bis dahin sollte auch das Luftsystem die entsprechende Füllung bereit gestellt haben.The heat quantity requirement Qdes described as input quantity represents a lower limit. In addition, there is an upper limit of heat quantity. Based on the upper heat quantity limit, a maximum torque is determined, which at the best adjustable efficiency does not exceed this upper limit. This is relevant, for example, in dynamics. If, for example, a temperature requirement leads to an increased heat quantity requirement and at the same time a high torque is required, the instantaneous demand would be dependent on the inertia of the air system (turbo lag), since the post injection with its poor efficiency continues to be involved in the temperature generation. Due to this structure and approach, the smoke limitation in the upper heat quantity limit would rise and determine a maximum moment. This moment could be represented immediately and one would immediately forego an efficiency-deteriorating post-injection. Thus, more momentum would be available at an earlier time. Until then, the air system should have provided the appropriate filling.
Der Vergleich der inversen Wirkungsgradfaktoren muss nicht zwangsläufig so ausgeführt werden, es kann auch mit Hilfe der Kennlinie
Bei der lediglich beispielhaft beschriebenen Ausführungsform wird in 2 Bereiche unterteilt, nämlich in die Hauptverbrennung, zu der auch alle Vorverbrennung gezählt werden, und in die Nachverbrennung, in der alle verbrennenden Nachverbrennung zusammen gezogen werden. Das weitere Vorgehen bezieht jedoch die einzelne Regelung von Verbrennungen mit ein, die getrennt voneinander verbrennen. Ein Beispiel betrifft mehrere einzeln verbrennende Nachverbrennungen, die ebenfalls schon in dieser Funktion mit integriert sind. Es sind also mehr als nur eine Hauptverbrennung und eine Nachverbrennung möglich.In the embodiment described by way of example only, two areas are divided into two, namely the main combustion, to which all pre-combustion are also counted, and the post-combustion, in which all burning after-burns are drawn together. The further procedure, however, involves the individual regulation of burns which burn separately. One example concerns several individually burning afterburns, which are also already integrated in this function. So there is more than just a main combustion and an afterburning possible.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können unterschiedliche Fehler und die zugehörigen Reaktionen beurteilt werden. Durch die Trennung in einzelne Verbrennungen und die Unterscheidung in die unterschiedlichen Regler kann beispielsweise eine Änderung von Kraftstoffeigenschaften durch die Wärmemengenregler ermittelt werden. Im Gegensatz dazu könnte der zylinderindividuelle Momentenregler Fehler im Hochdruckprozess ermitteln. Durch die mehrfache Kontrolle der Einzelverbrennungen wird eine stabilere Gesamtverbrennung erreicht.With the method according to the invention, different errors and the associated reactions can be assessed. By the separation into individual burns and the distinction in the different regulators, for example, a change of fuel properties can be determined by the heat quantity regulator. In contrast, the cylinder-specific torque controller could detect errors in the high-pressure process. The multiple control of the individual burns achieves a more stable overall combustion.
Durch die Verwendung der Wärmemenge ist ein direkter fester Einfluss des Temperaturreglers auf eine feste Nacheinspritzung unterbrochen. Eine andere Temperaturanforderung kann, wenn Sie durch eine Erhöhung der Wärmemenge verursacht werden soll, sowohl durch eine Verschiebung der Hauptverbrennung erreicht werden, als auch durch das Aktivieren/Umlagern einer Nachverbrennung. Diese Entscheidung wird der Funktion des Brennverlaufsformers überlassen. Dabei spielt es keine Rolle, ob die erhöhte Wärmemenge von einem Temperaturregler stammt oder von einem Lambdaregler oder anderer Quellen angefordert wird. Es können daher sowohl Lambda als auch die Temperatur nur mit der Kombination zum Luftsystem (Gasmasse, Gaszusammensetzung) betrachtet werden. Das gleiche gilt für die obere Wärmemengengrenze. Beschrieben wurde diese als Art Rauchbegrenzung, kann aber auch von einer maximalen Temperatur bestimmt sein.By using the amount of heat, a direct fixed influence of the temperature controller is interrupted to a solid post-injection. Another temperature requirement, if it is to be caused by an increase in the amount of heat, can be achieved both by shifting the main combustion, and by activating / relocating an afterburner. This decision is left to the function of the Brennverlaufsformers. It does not matter whether the increased amount of heat comes from a temperature controller or is requested by a lambda controller or other sources. Both lambda and temperature can therefore only be considered with the combination of the air system (gas mass, gas composition). The same applies to the upper limit of heat. This was described as a kind of smoke limitation, but can also be determined by a maximum temperature.
Die Funktionalität des Brennverlaufformers bekommt als Eingangsgröße das Moment und eine Gesamtwärmemenge. Das Moment wird beispielsweise in einem Kraftfahrzeug von einem Fahrer durch die mehr oder weniger starke Betätigung eines Fahrpedals vorgegeben. Die Wärmemenge wird beispielsweise durch die Temperaturanforderung und/oder Lambdaanforderung in Verbindung mit der Gasfüllung bestimmt. Die Ausgangsgrößen sind Ansteuerwinkel und Einspritzmengen der einzelnen verbrennenden Einspritzungen (Einzelverbrennungen). Der Brennverlaufformer bestimmt Einzelverbrennungen, die in Summe genau die geforderten Sollwerte für Moment TrqDes sowie Wärmemenge QDes erzeugen. Hierzu dienen Zwischengrößen für Verbrennungslagen der Einzelverbrennungen, inverse Wirkungsgradfaktoren der Einzelverbrennungen, Momentenanteile der Einzelverbrennungen, Momentenwert der Einzelverbrennungen und/oder Wärmemengen der Einzelverbrennungen.The functionality of the Brennverlaufformers gets as input the moment and a total amount of heat. The moment is predetermined, for example, in a motor vehicle by a driver by the more or less strong operation of an accelerator pedal. The amount of heat is determined for example by the temperature requirement and / or Lambdaanforderung in connection with the gas filling. The output variables are control angles and injection quantities of the individual burning injections (individual burns). The combustion progression former determines individual burnings, which in total produce exactly the required setpoint values for torque TrqDes and heat quantity QDes. Serve for this purpose intermediate sizes for combustion situations of the individual burns, inverse efficiency factors of the individual burns, moment proportions of the individual burns, moment value of the individual burns and / or amounts of heat of the individual burns.
Um mehr Energie in das System zu packen, ohne dass das abgegebene Moment steigt, ist die Verschlechterung des Wirkungsgrades mittels Lageverschiebung der Einzelverbrennungen vorgesehen. Hierdurch wird beispielsweise die Abgastemperatur erhöht oder ein Lambdawert geregelt. Ein bekanntes Mittel ist die Verschiebung der Verbrennungsschwerpunktlage nach spät und das Aktivieren der verbrennenden Nacheinspritzung. Diese Methoden werden derzeit nur aufgrund der bekannten Wirkung angewandt, ohne physikalische Hintergründe zu beachten. Dadurch kommt es insbesondere zu Problemen, wenn mehrere Regler auf unterschiedliche Einspritzungen eingreifen, ohne dass sie aufeinander abgestimmt sind. Dieses Problem wird durch eine feste Schnittstelle in Form des Brennverlaufformers nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behoben.In order to pack more energy into the system, without the delivered torque increases, the deterioration of the efficiency by means of positional shift of the individual burns is provided. As a result, for example, the exhaust gas temperature is increased or regulated a lambda value. One known means is the retard shift of the combustion center posture and the activation of the post-combustion burning injection. These methods are currently used only on the basis of the known effect, without paying attention to physical backgrounds. This leads in particular to problems when several controllers intervene on different injections without being coordinated with each other. This problem is solved by a fixed interface in the form of Brennverlaufformers according to the inventive method.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- horizontale Achse: Kurbelwinkel [°KW]horizontal axis: crank angle [° KW]
- 1212
- vertikale Achse: Wärmemenge [J]vertical axis: amount of heat [J]
- 1414
-
Graph: Verlauf der Wärmemenge
12 über den Kurbelwinkel10 Graph: Course of theheat quantity 12 over thecrank angle 10 - 1616
- Einspritzlage einer VoreinspritzungInjection position of a pilot injection
- 1818
- Einspritzlage einer HaupteinspritzungInjection position of a main injection
- 2020
- Einspritzlage einer NacheinspritzungInjection position of a post-injection
- 2222
- Schwerpunktlage einer Vorverbrennung (Zwischengröße)Center of gravity of a pre-combustion (intermediate size)
- 2424
- Schwerpunktlage einer Hauptverbrennung (Zwischengröße)Center of gravity of a main combustion (intermediate size)
- 2626
- Schwerpunktlage einer Nachverbrennung (Zwischengröße)Center of gravity of an afterburner (intermediate size)
- 2828
- Wärmemenge der Vorverbrennung (Zwischengröße)Amount of heat of pre-combustion (intermediate size)
- 3030
- Wärmemenge der Hauptverbrennung (Zwischengröße)Heat quantity of the main combustion (intermediate size)
- 3232
- Wärmemenge der Nachverbrennung (Zwischengröße)Amount of heat of afterburning (intermediate size)
- 3434
- Wärmemenge der gesamten Verbrennung eines ArbeitszyklusHeat quantity of the entire combustion of a work cycle
- 3636
- horizontalen Achse: Schwerpunktlage der Einzelverbrennung in [°KW]horizontal axis: center of gravity of individual combustion in [° CA]
- 3838
- vertikalen Achse: inverser Wirkungsgrad facTrq2Qvertical axis: inverse efficiency facTrq2Q
- 4040
- Kennlinie für den inversen Wirkungsgradfaktor facTrq2Q in Abhängigkeit von der Schwerpunktlage der EinzelverbrennungCharacteristic curve for the inverse efficiency factor facTrq2Q as a function of the center of gravity of the individual combustion
- 4242
- frühe Lage der Hauptverbrennungearly location of the main combustion
- 4444
- Linie: facTrq2QMIMinLine: facTrq2QMIMin
- 4545
- gestrichelte Linie: Sollwert für den inversen Wirkungsgradfaktor facTrq2QDesdashed line: setpoint for the inverse factor facTrq2QDes
- 4646
- späte Lage der Hauptverbrennunglate location of the main combustion
- 4848
- Linie: facTrq2QMIMaxLine: facTrq2QMIMax
- 5050
-
Linie: Wert für die Schwerpunktlage einer Einzelverbrennung, welche sich für den Sollwert für den inversen Wirkungsgradfaktor facTrq2QDes
45 aufgrund der Kennlinie40 ergeben würdeLine: value for the center of gravity of a single combustion, which is calculated for the setpoint value for the inverseefficiency factor facTrq2QDes 45 due to the characteristic40 would result - 5252
- Schwerpunktlage eine NacheinspritzungCenter of gravity post-injection
- 5454
- inverser Wirkungsgradfaktor facTrq2QPolinverse efficiency factor facTrq2QPol
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