DE102009034015A1 - Energy conversion characteristics control method for operation of e.g. petrol engine, involves enabling selection of parameters with respect to controlling contacts depending on average value - Google Patents
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Abstract
Description
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Energieumsetzung
beim Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des
Patentanspruches 1.The
The present invention relates to a method of controlling the energy conversion
in the operation of an internal combustion engine having the features of
Es ist allgemein bekannt, dass die Energieumsetzung und insbesondere der Verlauf der Wärmefreisetzung bei der Verbrennung von Kraftstoff und Luft in dem mindestens einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine auf die Wirtschaftlichkeit und die Umweltverträglichkeit der Verbrennungskraftmaschine einen entscheidenden Einfluss hat.It is well known that energy conversion and in particular the course of heat release in the combustion of Fuel and air in the at least one combustion chamber of an internal combustion engine on the economy and environmental sustainability the internal combustion engine has a decisive influence.
Gemäß der
Infolge verschiedener Ursachen treten jedoch beim Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine so genannte zyklische Schwankungen beziehungsweise Schwankungen des Verlaufes der Wärmefreisetzung auf, welche bei einer Regelung der Lage des Verlaufes der Wärmefreisetzung von Zyklus zu Zyklus, beziehungsweise von Arbeitsspiel zu Arbeitsspiel, eine präzise und stabile Regelung erschweren. Hinsichtlich einer Regelung der Form des Verlaufes der Wärmefreisetzung verstärken sich diese Probleme, da der Verlauf der Wärmefreisetzung noch empfindlicher auf zyklische Schwankungen reagiert.As a result However, various causes occur when operating an internal combustion engine so called cyclic fluctuations or fluctuations of the Course of the heat release, which in a scheme the location of the course of heat release from cycle to cycle, or from work to work game, one make accurate and stable control difficult. Regarding one Reinforce regulation of the shape of the course of heat release These problems, as the course of heat release even more sensitive to cyclical fluctuations.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Regelung der Energieumsetzung beim Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, welches eine präzise und stabile Regelung der Lage und der Form des Verlaufes der Wärmefreisetzung erlaubt.It is therefore an object of the present invention, a method for To provide regulation of the energy conversion during operation of an internal combustion engine, which is a precise and stable regulation of the situation and the shape of the course of heat release allowed.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines Verfahrens zur Regelung des Verlaufes der Energieumsetzung beim Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine gelöst, wobei zyklisch Parameter der Energiefreisetzung ermittelt werden, wobei die ermittelten Parameter mit vorgegebenen Parametern verglichen werden, wobei in einer ersten Stufe von Zyklus zu Zyklus in Abhängigkeit des Ergebnisses des Parametervergleiches dann Regeleingriffe betreffend eine erste Auswahl von Parametern vorgenommen werden, wenn zumindest ein Parameter dieser Auswahl einen diesem Parameter zugeordneten Grenzbetrag überschreitet, wobei parallel zu der ersten Stufe in einer zweiten Stufe über mehrere Zyklen ein Mittelwert der Ergebnisse des Parametervergleiches gebildet wird und in Abhängigkeit dieses Mittelwertes Regeleingriffe betreffend eine zweite Auswahl von Parametern vorgenommen werden. Erfindungsgemäß vorteilhaft werden demgemäß die Parameter der Energiefreisetzung hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit gegenüber zyklischen Schwankungen gezielt behandelt. So werden zum Einen die Parameter, welche beispielsweise die Lage der Energiefreisetzung beschreiben, wie etwa die so genannte Lage des Schwerpunktes der Verbrennung in Bezug auf den Kurbelwinkel, nur dann zur Bildung von Regeleingriffen herangezogen, wenn diese einen bestimmten Grenzbetrag überschreiten. Mit anderen Worten werden durch die erfindungsgemäße Grenzwertbetrachtung zyklische Schwankungen von bestimmter Ausprägung in der erfindungsgemäßen ersten Stufe ausgeblendet, obwohl in der ersten Stufe zyklussynchron Regeleingriffe vorgesehen sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht insofern mit einfachen Mitteln eine Anpassung und Stabilisierung einer Regelung der Verbrennungslage über den gesamten Betriebsbereich einer Verbrennungskraftmaschine, wobei im allgemeinen bei niedriger Belastung der Verbrennungskraftmaschine mehr und bei hoher Belastung weniger zyklische Schwankungen auftreten, wobei das erfindungsgemäße Verfahren demnach vorteilhaft in der Lage ist, bei hoher Belastung der Verbrennungskraftmaschine zyklussynchron die Lage der Energiefreisetzung zu regeln und bei niedriger Belastung durch die Grenzwertbetrachtung eben nur im dem Maße, dass eine stabile Regelung sichergestellt ist. Zum Anderen werden die Parameter, welche beispielsweise die Form der Energiefreisetzung beschreiben, wie etwa Gradienten oder lokale Extrema des Verlaufes der Wärmefreisetzung, gemäß der zweiten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens hinsichtlich ihrer vergleichsweise großen Empfindlichkeit gegenüber zyklischen Schwankungen insofern gezielt behandelt, dass beispielsweise ein gleitender Mittelwert über eine bestimmte Anzahl fortlaufender Zyklen der Verbrennungskraftmaschine gebildet wird und in Abhängigkeit dieses Mittelwertes Regeleingriffe betreffend eine zweite Auswahl von Parametern vorgenommen werden. Insbesondere wird dabei eine genauere Regelung der Form der Energiefreisetzung erreicht, da den Regeleingriffen ein stabiler Mittelwert zu Grunde liegt. Dabei hat es sich bei Versuchen der Anmelderin gezeigt, dass 5 bis 10 Zyklen ausreichen, um einen stabilen Mittelwert zu erhalten, der dann auch für 100 und mehr Zyklen gilt.These The object is achieved by means of a method to regulate the course of energy conversion in the operation of a Internal combustion engine solved, with cyclical parameters the energy release are determined, the determined parameters be compared with predetermined parameters, wherein in a first Stage from cycle to cycle depending on the result the parameter comparison then control interventions concerning a first Selection of parameters to be made if at least one parameter this selection exceeds a limit value associated with that parameter, being parallel to the first stage in a second stage above several cycles formed an average of the results of the parameter comparison and depending on this average, control interventions concerning a second selection of parameters. Accordingly advantageous according to the invention Parameters of energy release in terms of their sensitivity targeted against cyclical fluctuations. So On the one hand, the parameters which, for example, the position of the Describe energy release, such as the so-called position of the center of gravity the combustion in terms of the crank angle, only to the formation used by rule interventions, if these exceed a certain limit amount. In other words, by the inventive Limit value analysis Cyclic fluctuations of a certain degree hidden in the first stage according to the invention, although in the first stage cyclically synchronous control interventions provided are. The inventive method allows in this sense, with simple means an adaptation and stabilization a regulation of the combustion position over the entire operating range an internal combustion engine, which is generally lower Load the internal combustion engine more and at high load less cyclical fluctuations occur, the inventive Method is therefore advantageous in a position at high load of Internal combustion engine cyclically synchronous the location of the energy release to regulate and at low load by the limit value just only to the extent that ensures stable regulation is. On the other hand, the parameters which, for example, the Describe the form of energy release, such as gradients or local extremes of the course of heat release, according to the second stage of the process according to the invention in terms of their comparatively high sensitivity specifically treated against cyclical fluctuations insofar as for example, a moving average over a formed certain number of continuous cycles of the internal combustion engine and depending on this average, control interventions concerning a second selection of parameters. In particular, a more precise regulation of the form of energy release is thereby achieved, since the control interventions based on a stable average lies. It has been shown in experiments by the applicant that 5 to 10 cycles are enough to get a stable average which then also applies to 100 or more cycles.
Ausführungsbeispielembodiment
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel sowie den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments of the present invention are the following embodiment and the dependent godparents to withdraw claims.
Hierbei zeigt:in this connection shows:
Bei
dem Betrieb einer allgemein bekannten und nicht weiter dargestellten
Verbrennungskraftmaschine, wie beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine,
die gemäß dem Diesel- oder Ottoverfahren arbeitet,
wird in Abhängigkeit einer Vielzahl von Einflussgrößen
die Energie umgesetzt, die dem Brennraum in Form von Kraftstoff
und Luft zugeführt wird. Wesentlichen Einfluss auf den
Verlauf des Umsatzes an Energie haben dabei insbesondere bei einer
Verbrennungskraftmaschine, die gemäß dem Dieselverfahren
arbeitet, die Parameter der Einspritzung. Parameter der Einspritzung
sind je nach Brennverfahren insbesondere die Anzahl der Einspritzungen
pro Arbeitsspiel, die zeitliche Lage der Einspritzung sowie die
Aufteilung der gesamten für einen Verbrennungsvorgang benötigten
Kraftstoffmenge auf die einzelnen Einspritzungen. Im Falle einer
Einspritzratenverlaufsformung sind zusätzliche Parameter
die Nadelöffnungsgeschwindigkeit, -dauer und -höhe
oder ähnliche Einspritzparameter mit deren Hilfe eine Variation
des Einspritzdruckes während des Einspritzvorganges möglich
ist. Erfindungsgemäß ist es nunmehr zur Regelung
des Verlaufes der Energieumsetzung beim Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine
zunächst vorgesehen, zyklisch Parameter der Energiefreisetzung
zu ermitteln. Die Energieumsetzung wird bevorzugt durch den Verlauf der
Wärmefreisetzung über dem Kurbelwinkel beschrieben,
also durch den so genannten Brenn- oder Heizverlauf. Parameter der
Energiefreisetzung sind dabei insbesondere so genannte Umsatzpunkte,
die u. a. den Beginn, den Schwerpunkt und das Ende der Wärmefreisetzung
beschreiben, jedoch auch Angaben über die Dynamik der Wärmefreisetzung,
wie etwa Gradienten oder lokale Extrema oder aber auch Verbrennungsformzahlen
gemäß der
Wie
in
Wenn
auch nicht in
Das am Beispiel einer nach dem Dieselverfahren arbeitenden Verbrennungskraftmaschine beschriebene erfindungsgemäße Verfahren ist natürlich auch für Verbrennungskraftmaschinen geeignet, die nach dem Ottoverfahren arbeiten. Hierbei sind die Einflüsse auf den Verlauf des Umsatz an Energie selbstverständlich anders ausgeprägt beziehungsweise muss ihnen mit anderen Mitteln begegnet werden. Beispielsweise ist der Einfluss an Abgas, welcher in dem mindestens einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine vorhanden ist oder dem Brennraum zugeführt wird und der insbesondere zur Senkung von Stickoxidemissionen der Verbrennungskraftmaschine dient, auf die Form des Verlaufes der Wärmefreisetzung erheblich, beziehungsweise hat der Zeitpunkt, bei dem eine Fremdzündung des Verbrennungsgemisches mittels einer Zündkerze, einen großen Einfluss auf die Lage der Wärmefreisetzung, so dass natürlich vom Fachmann auch andere Stellgrößen zur Beeinflussung der Umsetzung von Energie in Betracht gezogen werden.The the example of a working according to the diesel internal combustion engine Of course, the method according to the invention is also known suitable for internal combustion engines, which after the Otto procedure work. Here are the influences on the course of the Of course, sales of energy are different or they must be met by other means. For example, the influence on exhaust gas, which in the at least a combustion chamber of the internal combustion engine is present or the combustion chamber is supplied and in particular for lowering of nitrogen oxide emissions of the internal combustion engine serves the shape of the course of the heat release considerably, or has the time at which a spark ignition of Combustion mixture by means of a spark plug, a large Influence the location of the heat release, so of course The expert also other manipulated variables for influencing the implementation of energy should be considered.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 102007004265 A1 [0003, 0010] DE 102007004265 A1 [0003, 0010]
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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2009
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