DE102009021887A1 - Method and device for controlling the operation of an engine - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zur Kontrolle des Betriebes eines turbogeladenen Dieselmotors 10 mit Abgasrezirkulation ist offenbart, in dem Abweichungen der Emissionen von NOx und feststoffhaltiger Materie von Soll-Output-Werten genutzt werden, um die Kontrolle eines Abgasrezirkulationsventils 34 und eines Turbolader-Einlassflusskontrollgerätes 44 zu priorisieren, um das Emissionsverhalten zu verbessern und den Kraftstoffverbrauch zu senken. Entsprechend eines anderen Aspektes der Erfindung werden virtuelle NOx- und feststoffhaltige Materie-Sensoren durch Daten gebildet, die in Nachschlagetabellen gespeichert sind, die in einem Speicher eines elektronischen Controllers 24 gespeichert sind.A method of controlling the operation of a turbocharged diesel engine 10 with exhaust gas recirculation is disclosed in which deviations of the emissions of NOx and particulate matter from desired output values are used to prioritize the control of an exhaust gas recirculation valve 34 and a turbocharger intake flow control device 44 improve emissions and reduce fuel consumption. According to another aspect of the invention, virtual NOx and particulate matter sensors are formed by data stored in look-up tables stored in a memory of an electronic controller 24.
Description
Diese Erfindung betrifft turbogeladene Verbrennungsmotoren und insbesondere einen turbogeladenen Verbrennungsmotor mit einem Abgasrezirkulations (EGR) System.These The invention relates to turbocharged internal combustion engines and in particular a turbocharged internal combustion engine with an exhaust gas recirculation (EGR) system.
Wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, sind Hochleistungs-, Hochgeschwindigkeitsmotoren häufig mit Turboladern ausgestattet, um die Leistungsdichte über einen größeren Motorbetriebsbereich zu erhöhen, und mit EGR-Systemen, um die Produktion der NOx Emissionen zu reduzieren.As It is known in the art, are high performance, high speed motors often equipped with turbochargers to increase the power density over a larger engine operating range to increase, and with EGR systems to reduce the production of NOx emissions.
Insbesondere nutzen Turbolader einen Teil der Abgasenergie, um die Masse der Luftmenge (i. e. Boost) zu erhöhen, die den Motorverbrennungskammern zugeführt wird.Especially use turbocharger part of the exhaust energy to the mass of the Increase the amount of air (i.e e boost), which is supplied to the engine combustion chambers.
Die größere Luftmasse kann mit einer größeren Menge von Kraftstoff verbrannt werden, wodurch eine größere Leistung, Drehmoment und Kraftstoffeffizienz verglichen zu normal luftaufnehmenden Motoren erhalten wird.The larger air mass can with a larger amount be burned by fuel, resulting in greater power, torque and Fuel efficiency compared to normal air intake engines is obtained.
Wie es auch aus dem Stand der Technik bekannt ist, werden EGR-Systeme dazu verwendet, die NOx-Emissionen zu reduzieren, indem der Verdünnungsanteil im Einlasskrümmer erhöht wird. EGR wird üblicherweise zusammen mit einem EGR-Ventil ausgeführt, das den Einlasskrümmer mit dem Auslasskrümmer verbindet. In den Zylindern dient das rezirkulierte verbrannte Abgas als inertes Gas, wodurch die Flammen- sowie die Gastemperatur im Zylinder verringert wird, und folglich die Entstehung von NOx vermindert wird. Andererseits verdrängt das rezirkulierte verbrannte Abgas die frische Luft und vermindert das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches im Zylinder.As It is also known in the art, EGR systems used to reduce NOx emissions by increasing the dilution rate in the intake manifold elevated becomes. EGR becomes common executed together with an EGR valve, the the intake manifold with the exhaust manifold combines. In the cylinders, the recirculated burnt exhaust gas is used as an inert gas, whereby the flame and the gas temperature in the Cylinder is reduced, and thus reduces the formation of NOx becomes. On the other hand displaced the recirculated exhaust gas burns the fresh air and diminishes it the air-fuel ratio of the mixture in the cylinder.
Ein typischer Turbolader umfaßt einen Kompressor und eine Turbine, die durch einen gemeinsamen Schaft miteinander verbunden sind. Das Abgas treibt die Turbine an, die den Kompressor antreibt, die wiederum Umgebungsluft komprimiert und diese zu dem Einlasskrümmer führt. Ein Turbolader mit kontinuierlich verstellbarer Geometrie (VGT) erlaubt es, dass der Einlass-Luftstrom kontinuierlich über einen Bereich von Motorgeschwindigkeiten optimiert wird. Bei Dieselmotoren wird dies erreicht, indem man den Winkel der Einlass Leitschaufeln an dem Turbinenstator ändert und eine optimale Position für die Einlass Leitschaufeln wird durch eine Kombination von angestrebten Drehmomentantwort, Kraftstoffwirtschaftlichkeit und Abgaserfordernissen bestimmt.One typical turbocharger includes a compressor and a turbine through a common shaft connected to each other. The exhaust gas drives the turbine, the drives the compressor, which in turn compresses ambient air and these to the intake manifold leads. A turbocharger with continuously adjustable geometry (VGT) allows the inlet airflow to flow continuously over one Range of motor speeds is optimized. For diesel engines This is achieved by looking at the angle of the inlet vanes on the turbine stator changes and an optimal position for the Inlet vanes are targeted by a combination of Torque response, fuel economy and emissions requirements certainly.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Kontrolle des Betriebes eines Motorsystems bereitzustellen.It An object of the present invention is an improved method to provide control of the operation of an engine system.
Entsprechend eines ersten Aspektes der Erfindung wird ein Verfahren zur Kontrolle eines Dieselmotors bereitgestellt, mit dem die NOx-Emissionen durch die Veränderung des Abgasrezirkulationsflusses durch ein Abgasrezirkulationssystem kontrolliert werden, und die Emissionen an feststoffhaltiger Materie werden durch die Änderung des Boosts eines Turboladers kontrolliert, wobei das Verfahren die Priorisierung der Kontrolle des Abgasstroms und des Turbolader-Boosts auf der Grundlage, welche der beiden Emissionen derzeit die signifikanteste ist, umfaßt.Corresponding A first aspect of the invention is a method of control a diesel engine, with the NOx emissions by the change the exhaust gas recirculation flow through an exhaust gas recirculation system controlled, and the emissions of solids containing matter be through the change controlled the boost of a turbocharger, the method the Prioritization of exhaust flow and turbocharger boost control based on which of the two emissions is currently the most significant is included.
Wenn NOx-Emissionen derzeit die signifikantesten sind, wird dem ansteigenden Abgaszirkulationsstrom die Priorität eingeräumt.If NOx emissions are currently the most significant, increasing Exhaust gas circulation stream given priority.
Wenn demgegenüber die Emissionen an feststoffhaltiger Materie derzeit die signifikantesten sind, wird dem ansteigenden Turbolader-Boost die Priorität eingeräumt.If In contrast, Emissions of particulate matter are currently the most significant, the priority is given to the increasing turbocharger boost.
Der Dieselmotor kann einen Abgaskrümmer und einen Einlasskrümmer aufweisen, der Turbolader kann eine Turbine aufweisen, die so angeordnet ist, dass sie von Abgasen des Motors angetrieben wird, einen Kompressor zur selektiven Erhöhung des Druckes im Einlasskrümmer des Motors und ein elektronisch geregeltes Einlassflusskontrollgerät, um das Abgas, das in die Turbine eintritt, zu regulieren, und das Abgasrezirkulationssystem kann selektiv Gas von einer Position im Abgaskrümmer stromaufwärts des Turboladers zum Einlasskrümmer des Motors rezirkulieren und kann ein elektronisch kontrolliertes Abgasrezirkulationskontrollventil umfassen, um den Fluß des Abgases, das von dem Abgaskrümmer zu dem Einlasskrümmer strömt, zu kontrollieren, und das Verfahren kann des Weiteren die Priorisierung-Kontrolle des Abgasrezirkulationskontrollventils oder des Einlassflusskontrollgerätes umfassen, und zwar basierend darauf, welche Differenz zwischen (i) einem Soll NOx Output Wert und einem derzeitigen NOx Output Wert und (ii) einem Soll Output Wert an feststoffhaligter Materie und einem derzeitigen Output Wert an feststoffhaltiger Materie größer ist.Of the Diesel engine can be an exhaust manifold and an intake manifold have, the turbocharger may have a turbine which is arranged so that it is powered by exhaust gases from the engine, a compressor for selective increase the pressure in the intake manifold of the engine and an electronically controlled inlet flow control device to entering the turbine, and the exhaust gas recirculation system can selectively gas from a position in the exhaust manifold upstream of the Turbocharger to intake manifold recirculate the engine and can be an electronically controlled exhaust gas recirculation control valve embrace the flow of the Exhaust gas from the exhaust manifold to the intake manifold flows, Furthermore, the method can control the prioritization of the exhaust gas recirculation control valve or the intake flow control device, based on which difference between (i) a target NOx output value and a current NOx output value and (ii) a Should output value of solids matter and a current Output value of solids containing matter is greater.
Das Verfahren kann des Weiteren das Erhalten der Differenzen durch Subtraktion der Sollwerte von den derzeitigen Werten und die Nutzung der größeren positiven Differenz als die größere Überproduktionsdifferenz umfassen.The The method may further include obtaining the differences by subtraction the set points from the current values and the use of the larger positive ones Difference as the larger overproduction difference include.
Das Verfahren kann des Weiteren das Erhalten der Differenzen durch Subtraktion der derzeitigen Werte von den Sollwerten und die Nutzung der größeren negativen Differenz als die größere Überproduktionsdifferenz umfassen.The The method may further include obtaining the differences by subtraction the current values of the setpoints and the use of the larger negative ones Difference as the larger overproduction difference include.
Das Verfahren kann für den Fall, dass die größere Differenz die NOx-Differenz ist, des Weiteren die Einstellung der Position des Abgasrezirkulationsventils so umfas sen, dass der NOx Output von dem Motor in Richtung des Soll NOx Output Wertes bewegt wird.The method may be wide in case the larger difference is the NOx difference Ren the adjustment of the position of the exhaust gas recirculation valve so comprehensive sen that the NOx output is moved by the engine in the direction of the target NOx output value.
Das Verfahren kann des Weiteren die Einstellung der Position des Abgasrezirkulationsventils so umfassen, dass der NOx Output von dem Motor in Richtung des Soll NOx Output Wertes auf der Grundlage der Größe der NOx Differenz bewegt wird.The The method may further include adjusting the position of the exhaust gas recirculation valve so include that the NOx output from the engine in the direction of the target NOx output value based on the size of the NOx difference moves becomes.
Das Verfahren kann für den Fall, dass die größere Differenz die Differenz der feststoffhaltigen Materie ist, die Einstellung der Position des Einlassflusskontrollgerätes so umfassen, dass der Output an feststoffhaltiger Materie von dem Motor in Richtung des Soll Output Wertes an feststoffhaltiger Materie bewegt wird.The Procedure can for the case that the greater difference the difference of matter containing solids is the attitude the position of the inlet flow control device so that the output of solids-containing matter from the engine in the direction of the target Output value of solids-containing matter is moved.
Das Verfahren kann die Einstellung der Position des Einlassflusskontrollgerätes so umfassen, dass der Output an feststoffhaltiger Materie von dem Motor in Richtung des Soll Output Wertes auf der Grundlage der Größe der Differenz an feststoffhaltiger Materie bewegt wird.The Method may include adjusting the position of the intake flow control device so that the output of solids containing matter from the engine in the direction the target output value based on the size of the difference in solids content Matter is being moved.
Das Verfahren kann des Weiteren die Summation der NOx Differenz und der Differenz an feststoffhaltiger Materie umfassen, und falls die Summe der NOx Differenz und der Differenz an feststoffhaltiger Materie größer als ein vorbestimmter Wert ist, die Reduktion des Kraftstoffes, der dem Motor zugeführt wird.The The method may further include the summation of the NOx difference and the difference in matter containing solids, and if the Sum of the NOx difference and the difference in matter containing solids greater than is a predetermined value, the reduction of the fuel, the is supplied to the engine.
Das Verfahren kann des Weiteren die Summation der NOx Differenz und der Differenz an feststoffhaltiger Materie umfassen, und falls die Summe der NOx Differenz und der Differenz an feststoffhaltiger Materie größer als ein vorbestimmter Wert ist, die Ausgabe einer Warnung an den Nutzer des Motors.The The method may further include the summation of the NOx difference and the difference in matter containing solids, and if the Sum of the NOx difference and the difference in matter containing solids greater than is a predetermined value, issuing a warning to the user of the motor.
Der vorbestimmte Wert kann basierend auf einer Funktion der Größe des NOx Outputs und der Größe des Outputs an feststoffhaltiger Materie variieren.Of the predetermined value may be based on a function of the size of the NOx Outputs and the size of the output vary solids containing matter.
Entsprechend eines zweiten Aspektes der Erfindung wird ein Kontrollsystem zur Kontrolle eines Dieselmotors bereitgestellt, in dem NOx Emissionen durch Variation des Abgasrezirkulationsflusses durch ein Abgasrezirkulationssystem kontrolliert werden und die Emissionen an feststoffhaltiger Materie werden durch Variation des Boosts von einem Turbolader kontrolliert, wobei das System einen elektronischen Controller aufweist, der ausgeführt ist, um die Kontrolle des Abgasflusses und des Turbladerboosts zu priorisieren, und zwar basierend darauf, welche der zwei Emissionen derzeit die signifikanteste ist.Corresponding A second aspect of the invention is a control system for Control of a diesel engine provided in the NOx emissions by Variation of the exhaust gas recirculation flow through an exhaust gas recirculation system controlled and the emissions of solids containing matter are controlled by varying the boost from a turbocharger, the system having an electronic controller that is implemented to prioritize control of exhaust flow and turbo-charger boost, based on which of the two emissions is currently the most significant is.
Wenn die NOx Emissionen derzeit die signifikantesten sind, kann der elektronische Kontroller derart ausgeführt sein, um einen ansteigenden Abgasrezirkluationsfluss zu priorisieren.If The NOx emissions are currently the most significant, the electronic Controller executed in such a way to prioritize an increasing exhaust gas recirculation flow.
Demgegenüber, wenn die Emissionen an feststoffhaltiger Materie derzeit die signifikantesten sind, kann der elektronische Kontroller derart ausgeführt sein, um einen ansteigenden Turboladerboost zu priorisieren.In contrast, if Emissions of particulate matter are currently the most significant, For example, the electronic controller may be configured to provide a rising Prioritize turbocharger boost.
Der Dieselmotor kann einen Abgaskrümmer und einen Einlasskrümmer aufweisen, der Turbolader kann eine Turbine aufweisen, die so angeordnet ist, dass sie von Abgasen des Motors angetrieben wird, und einen Kompressor zur selektiven Erhöhung des Druckes im Einlasskrümmer des Motors und das Abgasrezirkulationssystem kann selektiv Gas von einer Position im Abgaskrümmer stromaufwärts des Turboladers zum Einlasskrümmer des Motors rezirkulieren und das System kann des Weiteren ein Einlassflusskontrollgerät umfassen, das durch den elektronischen Controller kontrolliert wird, um das Abgas, das in die Turbine des Turboladers eintritt, zu regulieren, ein Abgasrezirkulationskontrollventil, das durch den elektronischen Controller kontrolliert wird, um den Fluß des Abgases, das von dem Abgaskrümmer zu dem Einlasskrümmer durch das Abgasrezirkulationssystem strömt, zu kontrollieren, wobei der elektronische Controller ausgeführt ist, um die Kontrolle des Abgasrezirkulationskontrollventils oder des Einlassflusskontrollgerätes zu priorisieren, und zwar basierend darauf, welche Differenz zwischen (i) einem Soll NOx Output Wert und einem derzeitigen NOx Output Wert und (ii) einem Soll Output Wert an feststoffhaliger Materie und einem derzeitigen Output Wert an feststoffhaltiger Materie größer ist.Of the Diesel engine can be an exhaust manifold and an intake manifold have, the turbocharger may have a turbine which is arranged so that it is powered by exhaust gases from the engine, and a compressor to selectively increase the Pressure in the intake manifold the engine and the exhaust gas recirculation system can selectively gas from a position in the exhaust manifold upstream of the turbocharger to the intake manifold recirculate the engine and the system may further comprise an inlet flow control device, which is controlled by the electronic controller to the Regulating exhaust gas entering the turbine of the turbocharger an exhaust gas recirculation control valve, which is controlled by the electronic Controller is controlled to control the flow of exhaust gas from the Exhaust manifold too the intake manifold through the exhaust gas recirculation system flows, wherein the electronic controller is running to control the Prioritize the exhaust gas recirculation control valve or the inlet flow control device. based on which difference between (i) a target NOx output value and a current NOx output value and (ii) a Set output value to solids matter and a current Output value of solids containing matter is greater.
Die Differenzen können durch Subtraktion der Sollwerte von den derzeitigen Werten und die Nutzung der größeren positiven Differenz als die größere Überproduktionsdifferenz erhalten werden.The Differences can by subtracting the setpoints from the current values and usage the bigger positive Difference as the larger overproduction difference to be obtained.
Die Differenzen können durch Subtraktion der derzeitigen Werte von den Sollwerten und die Nutzung der größeren negativen Differenz als die größere Überproduktionsdifferenz erhalten werden.The Differences can by subtracting the current values from the target values and the usage the bigger negative Difference as the larger overproduction difference to be obtained.
Der elektronische Controller kann ferner derart ausgeführt sein, dass er für den Fall, dass die größere Differenz die NOx-Differenz ist, die Position des Abgasrezirkulationsventils so einstellt, dass der NOx Output von dem Motor in Richtung des Soll NOx Output Wertes bewegt wird.Of the Electronic controllers can also be designed in such a way that he is for the case that the greater difference the NOx difference is the position of the exhaust gas recirculation valve adjusted so that the NOx output from the engine in the direction of Target NOx output value is moved.
Der elektronische Controller kann ferner derart ausgeführt sein, dass er die Position des Abgasrezirkulationsventils so einstellt, dass der NOx Output von dem Motor in Richtung des Soll Output Wertes auf der Grundlage der Größe der NOx Differenz bewegt wird.Of the Electronic controllers can also be designed in such a way that it adjusts the position of the exhaust gas recirculation valve so that the NOx output from the engine is in the direction of the target output value based on the size of the NOx Difference is moved.
Der elektronische Controller kann des Weiteren derart ausgeführt sein, dass er für den Fall, dass die größere Differenz die Differenz der feststoffhaltigen Materie ist, die Position des Einiassflusskontrollgerätes so eingestellt wird, dass der Output an feststoffhaltiger Materie von dem Motor in Richtung des Soll Output Wertes an feststoffhaltiger Materie bewegt wird.Of the Furthermore, electronic controllers can be designed in such a way that that he is for the case that the greater difference the difference of matter containing solids is the position of the material Einiassflusskontrollgerätes adjusted so that the output of solids containing matter from the engine in the direction of the target output value of solids-containing Matter is being moved.
Der elektronische Controller kann des Weiteren derart ausgeführt sein, dass die Position des Einlassflusskontrollgerätes so eingestellt wird, dass der Output an feststoffhaltiger Materie von dem Motor in Richtung des Soll Output Wertes auf der Grundlage der Größe der Differenz an feststoffhaltiger Materie bewegt wird.Of the Furthermore, electronic controllers can be designed in such a way that that the position of the intake flow control device is adjusted so that the output of solids containing matter from the engine in the direction the target output value based on the size of the difference in solids content Matter is being moved.
Der elektronische Controller kann des Weiteren derart ausgeführt sein, dass er die Summation der NOx Differenz und der Differenz an feststoffhaltiger Materie vor nimmt, und falls die Summe der NOx Differenz und der Differenz an feststoffhaltiger Materie größer als ein vorbestimmter Wert ist, die Reduktion des Kraftstoffes, der dem Motor zugeführt wird, veranlasst.Of the Furthermore, electronic controllers can be designed in such a way that that it is the summation of the NOx difference and the difference in solids content Matter takes place, and if the sum of the NOx difference and the Difference in solids containing matter greater than a predetermined value is, the reduction of the fuel, which is supplied to the engine, causes.
Der elektronische Controller kann des Weiteren derart ausgeführt sein, dass er die Summation der NOx Differenz und der Differenz an feststoffhaltiger Materie vornimmt, und falls die Summe der NOx Differenz und der Differenz an feststoffhaltiger Materie größer als ein vorbestimmter Wert ist, die Ausgabe einer Warnung an den Nutzer des Motors vornimmt.Of the Furthermore, electronic controllers can be designed in such a way that that it is the summation of the NOx difference and the difference in solids content Matter and if the sum of the NOx difference and the Difference in solids containing matter greater than a predetermined value is, which issues a warning to the user of the engine.
Der vorbestimmte Wert kann basierend auf einer Funktion der Größe des NOx und der Größe von feststoffhaltiger Materie variieren.Of the predetermined value may be based on a function of the size of the NOx and the size of solids Matter vary.
Die Bestimmung des derzeitigen NOx Output Levels kann die Messung des derzeitigen NOx Output Levels unter Nutzung eines NOx Sensors im Abgaskrümmer umfassen.The Determining the current NOx output level can be used to measure the current NOx output levels using a NOx sensor in the exhaust manifold include.
Die Bestimmung des derzeitigen NOx Output Levels kann die Nutzung eines virtuellen NOx Sensors umfassen, der unter Nutzung einer Anzahl von Nachschlagetabellen, die in dem elektronischen Controller gespeichert sind, generiert wurde, um einen Wert für das derzeitigen NOx zu erhalten.The Determining the current NOx output level may require the use of a virtual NOx sensor, using a number of lookup tables stored in the electronic controller are generated to obtain a value for the current NOx.
Die Bestimmung des derzeitigen Output Levels an feststoffhaltiger Materie kann die Messung des derzeitigen Output Levels an feststoffhaltiger Materie unter Nutzung eines Sensors für feststoffhaltige Materie umfassen, der im Abgaskrümmer angeordnet ist.The Determination of the current output level of solids containing matter can measure the current output level of solids Matter using a sensor for solids-containing matter include that in the exhaust manifold is arranged.
Die Bestimmung des derzeitigen NOx Output Levels kann die Nutzung eines virtuellen Sensors für feststoffhaltige Materie umfassen, der unter Nutzung einer Anzahl von Nachschlagetabellen, die in dem elektronischen Controller gespeichert sind, generiert wurde, um einen Wert für das derzeitigen NOx zu erhalten.The Determining the current NOx output level may require the use of a virtual sensor for solids Matter using a number of look-up tables, that are stored in the electronic controller has been generated, by a value for to obtain the current NOx.
Entsprechend eines dritten Aspekts der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug mit einem Kontrollsystem bereitgestellt, das gemäß dem genannten zweiten Aspekt der Erfindung aufgebaut ist.Corresponding A third aspect of the invention is a motor vehicle with a Control system provided according to said second aspect the invention is constructed.
Entsprechend eines vierten Aspektes der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines virtuellen Sensors für einen Motor bereitgestellt, der ein Paar von miteinander in Beziehung stehenden Variablen hat, wobei das Verfahren das Auswählen einer vorbestimmten Anzahl von Geschwindigkeits- und Last-Kombinationen für jede Kombination von Geschwindigkeit und Last umfaßt, das Setzen einer Variablen auf einen vorbestimmten Betriebslevel und das Kontrollieren der anderen Variablen derart, dass sich diese durch ihren normalen Betriebsbereich bewegt, wobei Daten erfasst werden, die den Gegenstand des Sensors bilden, die Wiederholung des Prozesses für vorbestimmte Betriebslevel durch den normalen Betriebsbereich der einen Variablen hindurch und das Speichern der Daten als eine Folge von Nachschlagetabellen.Corresponding A fourth aspect of the invention is a method of manufacture a virtual sensor for provided a motor that relates a pair of each other has standing variables, the method selecting a predetermined one Number of speed and load combinations for each combination of speed and load involves setting a variable to a predetermined operating level and controlling the other variables such that they move through their normal operating range moves, whereby data is detected, which is the object of the sensor form, repeating the process for predetermined operating levels through the normal operating range of one variable and storing the data as a sequence of lookup tables.
Das Verfahren kann des Weiteren das Setzen der andern Variablen auf einen vorbestimmten Betriebslevel umfassen, sowie das Kontrollieren der genannten einen Variablen derart, dass sich diese durch ihren normalen Betriebsbereich bewegt, wobei Daten erfasst werden, die den Gegenstand des Sensors bilden, die Wiederholung des Prozesses für vorbestimmte Betriebslevel durch den normalen Betriebsbereich der anderen Variablen hindurch und das Speichern der Daten als eine Folge von Nachschlagetabellen.The The method may further include setting the other variables include a predetermined operating level, as well as controlling the one named variable in such a way that these are distinguished by their normal operating range moves, where data is collected, the form the object of the sensor, the repetition of the process for predetermined Operating level through the normal operating range of the other variables and storing the data as a sequence of look-up tables.
Das Verfahren kann des Weiteren die Herstellung eines ersten virtuellen Sensors für den Gegenstand des Sensors unter Verwendung eines Verfahrens gemäß Anspruch 22 oder 23 umfassen, die Herstellung eines zweiten virtuellen Sensors für denselben Gegenstand unter Verwendung eines Verfahrens gemäß Anspruch 22 oder 23 mit Variablen, die sich von denen unterscheiden, die zur Herstellung des ersten virtuellen Sensors verwendet wurden, und das Kombinieren der Werte von dem ersten und von dem zweiten virtuellen Sensor, um einen kompensierten Sensorwert für den Gegenstand des Sensors zu erhalten.The The method may further include the production of a first virtual Sensors for the article of the sensor using a method according to claim 22 or 23, the production of a second virtual sensor for the same An article using a method according to claim 22 or 23 with variables, which differ from those used to make the first virtual sensor, and combining the values from the first and second virtual sensors to a compensated one Sensor value for to get the object of the sensor.
Ein Paar von Variablen kann die Turbolader Boost Position und die Position des Abgasrezirkulationsflussventils darstellen.One Pair of variables can be the turbocharger boost position and the position represent the exhaust gas recirculation flow valve.
Ein Paar von Variablen kann der Kraftstoffverteilerrohrdruck und der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung darstellen.A pair of variables can be the fuel manifold pressure and timing of fuel injection.
Der virtuelle Sensor kann ein virtueller NOx Sensor, der Gegenstand NOx und die gespeicherten Daten können Werte des produzierten NOx sein.Of the virtual sensor can be a virtual NOx sensor, the object NOx and the stored data can produce values of the produced Be NOx.
Der virtuelle Sensor kann ein virtueller Sensor für feststoffhaltige Materie sein, der Gegenstand kann feststoffhaltige Materie sein und die gespeicherten Daten können Werte der produzierten feststoffhaltigen Materie sein.Of the virtual sensor can be a virtual sensor for solids containing matter the object may be matter containing matter and the stored data can Be values of the produced matter containing solids.
Die Erfindung wird nun exemplarisch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, von denen zeigen:The The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings described, of which show:
Unter
Bezungnahme auf
Der
Turbolader
Der
Turbolader
Die
VGT
Die
relativ offene oder geschlossene Position der Leitschaufeln
Es
ist ein Motorblock
Luft
tritt in die Verbrennungskammern
Um
den Grad an NOx Emissionen zu reduzieren, ist der Motor mit dem
EGR System
Das
elektrische Signal auf Leitung
Alle
Motorsysteme einschließlich
des EGR Ventils
In
der ECU
Ein
Einlasskrümmerdruck
(MAP) Sensor
Basierend
auf den Sensorinputs, Daten, die in einem Speicher abgelegt sind,
so wie beispielsweise Motormappingdaten, und verschiedenen Algorithmen
kontrolliert die ECU
Bezugnehmend
auf
Bei
den Blöcken
Bei
den Blöcken
Es
gibt jedoch einige Nachteile bei dieser Vorgehensweise, erstens
die Variablen, die wichtig zu kontrollieren sind, sind NOx und feststoffhaltige Materie
(vor allem Ruß aber
auch andere feststoffhaltige Materie in dem Abgasstrom), aber diese
stellen nicht die Inputs dar, die genutzt werden, um eine Kontrolle
des Motors bereitzustellen. Zweitens, es gibt eine Interaktion zwischen
dem Abgasstrom und des Boost Druck, da der Abgasstrom, der genutzt wird,
um die Turbine
Daher
kann es unter einigen Umständen dazu
kommen, dass die Kontrollsignale, die zum Aktuator für die Schaufeln
Unter
Bezugnahme auf
Das
Verfahren startet bei den Blöcken
Bei
den Blöcken
In ähnlicher
Weise besteht der Sensor
Redundanz ist wichtig, da die Umgebung im Abgaskrümmer hart ist und eine Kontamination oder die Deposition von feststoffhaltiger Materie kann die korrekte Betriebsweise der dort befindlichen Sensoren stören. Jedoch versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung von zwei NOx Sensoren und zwei Sensoren für feststoffhaltige Materie beschränkt ist und dass die Nutzen und Vorteile der Erfindung auch erreichbar sind, wenn nur ein Sensor verwendet wird, um NOx zu messen, und ein Sensor verwendet wird, um den Output an feststoffhaltiger Materie zu messen.redundancy is important because the environment in the exhaust manifold is hard and contamination or the deposition of solids containing matter can be the correct Operating mode disturb the sensors located there. However, it goes without saying that the invention does not rely on the use of two NOx sensors and two sensors for limited solids content is and that the benefits and advantages of the invention also achievable when only one sensor is used to measure NOx, and A sensor is used to measure the output of solids containing matter to eat.
Diese
Vergleiche generieren Fehlersignale oder Differenzen von den Sollwerten
(stationärer
Zustand optimierte Sollwerte), die zu dem EGR Ventil
Bei
den Blöcken
Unter
Bezugnahme auf die
Das
Verfahren startet bei Block
Dann
werden bei Block
- Dynamisch(PM)
- = derzeitige Feststoffemissionen
- Dynamisch NOx
- = derzeitige NOx Emissionen
- Dynamic (PM)
- = current solids emissions
- Dynamic NOx
- = current NOx emissions
Dann
wird bei Block
Unter
kurzer Bezugnahme auf die
Der
Referenzpunkt „R” entspricht
dem Ort der Sollwerte für
NOx und feststoffhaltige Materie und die Linie „Q”, auf der „R” liegt, repräsentiert
eine Beziehung zwischen NOx und feststoffhaltiger Materie für den Motor
Es
ist zu beachten, dass zwischen den Punkten „A” und „B” große Änderungen in den Emissionen an
feststoffhaltiger Materie vorliegen, ohne dass eine signifikante Änderung
des NOx vorliegt und dass in ähnlicher
Weise an dem anderen Extrem zwischen den Punkten „E” und „F” große Änderungen
in den NOx Emissionen vorliegen, ohne dass eine signifikante Änderung
der feststoffhaltigen Materie vorliegt. Daher wird es keine signifikante
Auswirkung auf das NOx haben, jedoch eine dramatische reduzierende Auswirkung
auf Output an feststoffhaltiger Materie, wenn der Boost Druck steigt,
während
der Motor in dem Bereich „A” bis „B” betrieben
wird, und in ähnlicher
Weise, wenn der EGR Fluß in
großem
Maße ansteigt,
wenn der Motor
Punkt „A” repräsentiert
eine Situation, in der ein sehr hoher Grad an Emissionen von feststoffhaltiger
Materie vorliegt, und die Differenz, die unter Nutzung der Gleichung
(2) berechnet wurde, ist 10 – 3, was
eine Differenz oder einen Fehler von +7 ergibt (d. h. eine Überproduktion
von feststoffhaltiger Materie), jedoch ist der NOx-Level, der unter
Nutzung von Gleichung (1) berechnet wurde, 1 – 3, was eine Differenz oder
einen Fehler von –2,
was geringer ist, als der Soll-Level „R” (d. h. eine Unterproduktion
oder ein besserer Output von NOx als erwartet).
Punkt „B” repräsentiert
eine Situation, in der ein hohes Maß an Emissionen von feststoffhaltiger Materie
vorliegt (Fehler +5), jedoch ist der NOx-Level (Fehler –2) geringer
als der Soll-Level „R”.
Punkt „C” repräsentiert
eine Situation, in der ein geringfügig hoher Grad an Emissionen
von feststoffhaltiger Materie vorliegt (Fehler +2), jedoch ist der
NOx-Level (Fehler –1,5)
geringer als der Soll-Level „R”.
Punkt „F” repräsentiert
eine Situation, in der ein sehr hoher Grad an NOx-Emissionen vorliegt (Fehler
+8), jedoch ist der Level an feststoffhaltiger Materie (Fehler –2) geringer
als der Soll-Level „R”.
Punkt „E” repräsentiert
eine Situation, in der ein hoher Grad an NOx vorliegt (Fehler +5),
jedoch ist der Level an feststoffhaltiger Materie (Fehler –2) geringer
als der Soll-Level „R”.
Punkt „D” repräsentiert
eine Situation, in der ein geringfügig hoher Grad an NOx-Emissionen vorliegt
(Fehler +1,5), jedoch ist der Level an feststoffhaltiger Materie
(Fehler –1,0)
geringer als der Soll-Level „R”.
Punkt „G” repräsentiert
eine Fehlersituation, die durch die Tatsache angezeigt wird, dass
Punkt „G” wesentlich
von der Linie „Q” entfernt
liegt, und es gibt einen hohen Level an NOx-Emissionen (Fehler +4)
und der Level an feststoffhaltiger Materie (Fehler +4) ist ebenfalls
höher als
der Soll-Level „R”.
Es versteht sich, dass kleinere Abweichungen von der Linie „Q” des optimalen Verhältnisses auftreten können und diese nicht die Quelle falscher OBD Fehlermeldungen oder unnötigen Kraftstoffversorgungsrestriktionen sein dürfen.It is understood that smaller deviations from the line "Q" of the optimal Relationships occur can and these are not the source of incorrect OBD error messages or unnecessary fuel supply restrictions may be.
Es versteht sich, dass diese Zahlen auf dem Subtrahieren der Sollwerte von den dynamischen Werten in Gleichungen (1) und (2) basieren, so dass eine Überproduktion von NOx oder feststoffhaltiger Materie positive Differenzen produziert, die verringert werden müssen und dies wird als am einfachsten angesehen, um den Approach zu verstehen und zu nutzen. Es versteht sich jedoch für den Fachmann, dass Gleichungen (1) und (2) durch Gleichungen ersetzt werden können, in denen die dynamischen Werte von den Sollwerten abgezogen werden und in diesem Fall wäre es die größte negative Differenz, die zur Kontrolle des Prozesses genutzt würde und nicht die größte positive Differenz, da eine große negative Differenz dann eine Überproduktion von NOx oder feststoffhaltiger Materie repräsentieren würde.It It is understood that these numbers are based on subtracting the setpoints based on the dynamic values in equations (1) and (2), so that overproduction NOx or solids-containing matter produces positive differences, which need to be reduced and this is considered to be the easiest way to understand the approach and to use. However, it is understood by those skilled in the art that equations (1) and (2) can be replaced by equations in which the dynamic Values are subtracted from the setpoints and in that case it would be the biggest negative Difference that would be used to control the process and not the biggest positive Difference, because a big one negative difference then an overproduction of NOx or particulate matter.
Zurück zu Block
Wenn
der Test bei Block
Wenn
der Test bei Block
Dann
wird bei Block
Wenn
der NOx Fehler der größere positive Fehler
ist, dann findet bei Block
Wenn
der Fehler der feststoffhaltigen Materie der größere positive Fehler ist, dann
schließt
bei Block
Es
versteht sich, dass die Verfahren, die in den
Zurück zu
Unter
besonderer Bezugnahme auf die
Das Verfahren erfordert die Nutzung eines Motors, der auf einer voll instrumentierten Dynamometer-Vorrichtung betrieben wird, die physikalische Sensoren für die zu messenden Parameter aufweist.The Procedure requires the use of a motor on a full instrumented dynamometer device is operated, the physical sensors for the has to be measured parameters.
Der
erste Schritt des Verfahrens umfaßt die Auswahl einer vorbestimmten
Anzahl von Geschwindigkeits und Last Kombinationen. Wie in
Dann
wird für
jede Kombination aus Geschwindigkeit und Last eine Variable auf
einen vorbestimmten Level gesetzt und die andere Variable wird durch
ihren normalen Betriebsbereich hindurch bewegt, wobei Daten erfasst
werden, die den Gegenstand des Sensor bilden. Exemplarisch und mit
Bezugnahme auf
Der
Prozeß wird
dann für
vorbestimmte Level N2 bis N5 wiederholt,
die Schritte im normalen Betriebsbereich des EGR Ventils
Obwohl diese Nachschlagetabellen ausreichend sind, um den Erfordernissen der Erfindung zu entsprechen, ist es bevorzugt, wenn ein zweites Überstreichen wie unten im Detail beschrieben, durchgeführt wird, um die Werte, die beim ersten Überstreichen erhalten wurden, zu bestätigen.Even though these look-up tables are sufficient to meet the requirements According to the invention, it is preferred if a second sweep As described in detail below, the values that are performed at the first painting were received to confirm.
Die
andere Variable, nämlich
die Schaufelposition wird auf einen vorbestimmten Level P1 gesetzt und die Position des EGR Ventils
wird von N1 zu N5 entsprechend
seines normalen Betriebsbereiches gesetzt, wobei Daten erfasst werden,
die den NOx Level repräsentieren,
der in diesem Fall den Gegenstand des Sensors bildet, und der Prozeß wird für vorbestimmte
Levels P2 bis P5 des
normalen Betriebsbereiches der Schaufeln
Dann
wird unter Bezugnahme auf
Der
Prozeß wird
dann die vorbestimmte Levels N2 bis N5 wiederholt, die Schritte im normalen Betriebsbereich
des EGR Ventils
Obwohl
diese Nachschlagetabellen ausreichend sind, um den Erfordernissen
der Erfindung zu entsprechen, ist es bevorzugt, wenn ein zweites Überstreichen
wie unten im Detail beschrieben, durchgeführt wird, um die Werte, die
beim ersten Überstreichen
erhalten wurden, zu bestätigen.
Die andere Variable, nämlich
die Schaufelposition wird auf einen vorbestimmten Level P1 gesetzt und die Position des EGR Ventils
wird von N1 bis N5 entsprechend
seines normalen Betriebsbereiches gesetzt, wobei Daten erfasst werden,
die den Level an feststoffhaltiger Materie repräsentieren, der in diesem Fall
den Gegenstand des Sensors bildet, und der Prozeß wird für vorbestimmte Levels P2 bis P5 des normalen
Betriebsbereiches der Schaufeln
Nachdem
dieser Prozeß abgeschlossen
ist, wurde eine Serie von Nachschlagetabellen, die einen NOx Output
für jeden
der Punkte X1Y1 bis
X5Y5 in
Diese
Nachschlagetabellen können
dann in dem Speicher der ECU
Jedoch
bilden sie nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung jeweils
virtuelle Sensoren, die den Sensoren
Wie
zuvor, ist der erste Schritt zur Erzeugung der Sensoren
Dann wird wie zuvor für jede Kombination aus Geschwindigkeit und Last eine Variable auf einen vorbestimmten Level gesetzt und die andere Variable wird durch ihren normalen Betriebsbereich hindurchbewegt, während Daten erfasst werden, die den Gegenstand des Sensors bilden.Then will be as before for every combination of speed and load is a variable set a predetermined level and the other variable is passed through moving through their normal operating range while data is being collected, which form the object of the sensor.
Beispielsweise
und unter Bezugnahme auf
Der Prozeß wird dann für vorbestimmte Levels K2 bis K5 wiederholt, die Schritte im normalen Bereich der Kraftstoffeinspritzzeitpunkte darstellen und in jedem Fall werden die Daten als Nachschlagetabelle gespeichert. Obwohl diese Nachschlagetabellen ausreichend sind, um den Erfordernissen der Erfindung zu entsprechen, ist es bevorzugt, wenn ein zweites Überstreichen, wie unten im Detail beschrieben, durchgeführt wird, um die Werte, die beim ersten Überstreichen erhalten wurden, zu bestätigen. Die andere Variable, nämlich der Kraftstoffverteilerrohrdruck wird auf einen vorbestimmten Level L1 gesetzt und der Kraftstoff-Zeitpunkt wird von K1 bis K5 entsprechend des normalen Bereiches der Zeitpunkte der Kraftstoffinjektion gesetzt, wobei Daten erfasst werden, die den NOx-Level repräsentieren, der in diesem Fall den Gegenstand des Sensors bildet, und der Prozeß wird für vorbestimmte Levels 12 bis 15 des normalen Bereiches des Kraftstoffleitungsdruckes wiederholt und die Daten werden als eine Serie von Nachschlagetabellen gespeichert.The process is then repeated for predetermined levels K 2 to K 5 representing steps in the normal range of fuel injection timings, and in each case the data is stored as a look-up table. Although these look-up tables are sufficient to meet the requirements of the invention, it is preferred that a second sweep, as described in detail below, be performed to confirm the values obtained at the first sweep. The other variable, namely, the fuel rail pressure is set to a predetermined level L 1 and the fuel timing is set from K 1 to K 5 corresponding to the normal range of fuel injection timings, thereby detecting data representing the NOx level in this case forms the subject of the sensor, and the process is repeated for predetermined levels 12-15 of the normal range of fuel rail pressure and the data is stored as a series of look-up tables.
Dann
wird unter Bezugnahme auf
Der Prozeß wird dann für vorbestimmte Levels K2 bis K5 wiederholt, die Schritte im normalen Bereich der Zeitpunkte der Kraftstoffeinspritzung darstellen und in jedem Fall werden die Daten als Nachschlagetabelle gespeichert. Obwohl diese Nachschlagetabellen ausreichend sind, um den Erfordernissen der Erfindung zu entsprechen, ist es bevorzugt, wenn ein zweites Überstreichen wie unten im Detail beschrieben, durchgeführt wird, um die Werte, die beim ersten Überstreichen erhalten wurden, zu bestätigen. Die andere Variable, nämlich der Kraftstoffverteilerrohrdruck wird auf einen vorbestimmten Level L1 gesetzt und der Kraftstoffzeitpunkt wird von K1 bis K5 entsprechend des normalen Bereiches der Kraftstoffeinspritzzeitpunkte bewegt, wobei Daten erfasst werden, die den Level an feststoffhaltiger Materie repräsentieren, der in diesem Fall den Gegenstand des Sensors bildet, und der Prozeß wird für vorbestimmte Levels L2 bis L5 des normalen Bereiches des Kraftstoffverteilerrohrdruckes wiederholt, und die Daten werden als eine Serie von Nachschlagetabellen gespeichert.The process is then repeated for predetermined levels K 2 to K 5 representing steps in the normal range of times of fuel injection, and in each case the data is stored as a look-up table. Although these look-up tables are sufficient to meet the requirements of the invention, it is preferred that a second sweep be performed, as described in detail below, to confirm the values obtained at the first sweep. The other variable, namely, the fuel rail pressure is set to a predetermined level L 1 and the fuel timing is moved from K 1 to K 5 corresponding to the normal range of the fuel injection timings, thereby detecting data representing the level of particulate matter in this case forms the object of the sensor, and the process is repeated for predetermined levels L 2 to L 5 of the normal range of fuel rail pressure, and the data is stored as a series of look-up tables.
Nachdem
dieser Prozeß abgeschlossen
ist, wurde eine zweite Serie von Nachschlagetabellen, die einen
NOx Output für
jeden der Punkte X1Y1 bis X5Y5 in
Die
Vielzahl der Nachschlagetabellen kann dann in dem Speicher der ECU
Wie
in
Diese
können
jedoch in einfacher Art und Weise kombiniert werden, wie beispielweise;
Es
versteht sich, dass andere Kombinationen möglich sind. Wenn beispielsweise
die wesentliche vorübergehende Änderung
im Betrieb des Motors
Der Prozeß der Erzeugung von Daten durch die Variation von Luftweg-(EGR Ventil versus Turbolader Boost Position) oder Verbrennungsvariablen (Kraftstoffverteilerrohrdruck versus Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung) kann durch Anwendung des Designs des Experimentes, statistische oder CAE basierte Methodiken verbessert werden.Of the Process of Generation of data by the variation of airway (EGR valve versus turbocharger boost position) or combustion variables (fuel rail pressure versus time of fuel injection) may be determined by application the design of the experiment, statistical or CAE based methodologies be improved.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf einen Motor mit einer Drosselklappe beschrieben wurde, versteht es sich, dass sie auch auf einen Dieselmotor angewendet werden kann, der keine Drosselklappe aufweist.Even though the invention with reference to an engine with a throttle valve It is understood that they are also based on a diesel engine can be applied, which has no throttle.
Es versteht sich für den Fachmann, dass – obwohl die Erfindung exemplarisch unter Bezugnahme auf ein oder mehrere Ausführungsformen beschrieben wurde – die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist und dass eine oder mehrere Modifikationen der offenbarten Ausführungsformen oder alternativer Ausführungsformen hergestellt werden können, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, wie er in den anliegenden Ansprüchen festgelegt ist.It goes without saying the expert that - though the invention by way of example with reference to one or more embodiments was described - the Invention is not limited to the disclosed embodiments and that one or more modifications of the disclosed embodiments or alternative embodiments can be produced without departing from the scope of the invention as embodied in the attached claims is fixed.
Claims (27)
Applications Claiming Priority (2)
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Families Citing this family (13)
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