DE102011014813A1 - Verfahren zur betriebspunktaktuellen Ermittlung einer Partikel-Rohemmision eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors - Google Patents

Verfahren zur betriebspunktaktuellen Ermittlung einer Partikel-Rohemmision eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur betriebspunktaktuellen Ermittlung einer Partikel-Rohemission (mPM) eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors. Das Verfahren umfasst die Schritte
– Ermittlung einer Mehrzahl von durch den aktuellen Motorbetriebspunkt bestimmten Kenngrößen (Ki), welche Größen umfassen, die mit einer Dauer und/oder einer Geschwindigkeit der Kraftstoffverbrennung am jeweiligen Betriebspunkt korrelieren,
– Ermittlung von jeweils einer der ermittelten Kenngrößen (Ki) zugeordneten Partikel-Rohemissionskennwerten unter Rückgriff auf einen Satz von Kennlinien (KL), von denen jede ein Maß für die Partikel-Rohemission in Abhängigkeit von der Kenngröße (Ki) wiedergibt und
– multiplikative Verknüpfung der Mehrzahl von Partikel-Rohemissionskennwerten.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Partikel-Rohemission eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors bei welchem unter Rückgriff auf vorab ermittelte Kennlinien betriebspunktaktuell, d. h. in Echtzeit ein Schätzwert für die Partikel-Rohemission des Motors ermittelt wird.
  • Die Partikelemission ist insbesondere bei Dieselmotoren eine wesentliche Emissionsgröße, welche möglichst niedrig gehalten sollte. Bei der hier vorrangig betrachteten dieselmotorischen Verbrennung entstehen hauptsächlich durch Ruß gebildete Partikel in einem komplizierten, schwierig zu modellierenden Prozess. Für die Realisierung eines schadstoffarmen Motorbetriebs ist es jedoch wünschenswert, einen zuverlässigen Schätzwert für die Partikelemission des Motors verfügbar zu haben, beispielsweise um die Verbrennung zu überwachen und gegebenenfalls durch Veränderungen von Motorbetriebsparametern gezielt beeinflussen zu können. Weiterhin kann mittels eines zuverlässigen Schätzwertes für die Partikel-Rohemission eine Betriebs- und Regenerationsstrategie für einen an den Motor angeschlossenen Partikelfilter definiert bzw. optimiert werden. Es wurden daher bereits verschiedene Verfahren zur Ermittlung der Partikel-Rohemission von insbesondere Dieselmotoren entwickelt. Beispielsweise ist in der DE 102005017348 A1 vorgeschlagen, einen Rußemissionswert aus einem Kraftstoffeinspritzdruck und der Schwerpunktlage der Kraftstoffverbrennung zu ermitteln.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein weiter verbessertes Verfahren zur Ermittlung einer Partikel-Rohemission eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, dass die Partikel-Rohemission eines Verbrennungsmotors maßgeblich durch Kenngrößen bestimmt ist, die durch den aktuellen Motorbetriebspunkt bestimmt sind und mit einer Dauer und/oder einer Geschwindigkeit der Kraftstoffverbrennung am jeweiligen Motorbetriebspunkt korrelieren. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorab ein Satz von Kennlinien ermittelt, von denen jede ein Maß für die Partikel-Rohemission in Abhängigkeit von der jeweiligen Kenngröße wiedergibt. Beim Motorbetrieb werden diese Kenngrößen ermittelt und unter Rückgriff auf die Kennlinien zugeordnete Partikel-Rohemissionskennwerte ermittelt, welche durch multiplikative Verknüpfung zu dem Schätzwert für die betriebspunktaktuelle Partikel-Rohemission führen.
  • Das Verfahren ist insbesondere anwendbar bei einem Hubkolben-Dieselmotor und liefert bevorzugt einen Schätzwert für eine zylinderindividuelle Partikelmassenemission je Arbeitspiel, woraus durch einfache Umrechnung ein Schätzwert für die gesamte Partikel-Rohemission des Motors am jeweiligen Betriebspunkt erhalten werden kann. Unter der Partikel-Rohemission ist dabei der Gehalt an partikelförmig auftretenden Bestandteilen in dem vom Motor unmittelbar abgegebenen, d. h. unbehandelten Abgas zu verstehen.
  • In Ausgestaltung der Erfindung sind die mit einer Dauer und/oder einer Geschwindigkeit der Kraftstoffverbrennung am jeweiligen Betriebspunkt korrelierenden Kenngrößen aus einem Wärmefreisetzungsverlauf der Kraftstoffverbrennung abgeleitet. Die Erfinder haben erkannt, dass dem zeitlichen Wärmefreisetzungsverlauf der Kraftstoffverbrennung durch Auswertung wesentliche, die Partikel-Rohemission charakterisierende Kenngrößen entnommen werden können. Dabei ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, den typischerweise einer Messung nicht zugänglichen Wärmefreisetzungsverlauf für einen jeweiligen Zylinder des Motors aus einem Brennraumdruckverlauf des Zylinders ermitteln. Dabei ist wiederum vorzugsweise vorgesehen, den Brennraumdruckverlauf durch sensorische Messung, bevorzugt für jeden Zylinder des Motors, zu ermitteln. Eine rechnerische Modellierung des Brennraumdruckverlaufs, beispielsweise aus motorischen Betriebs- und Dimensionierungsgrößen wie Kraftstoffeinspitzverlauf, Verdichtungsverhältnis und/oder anderen Größen ist natürlich ebenfalls möglich, führt jedoch erfahrungsgemäß zu ungenaueren Ergebnissen.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mit einer Dauer und/oder einer Geschwindigkeit der Kraftstoffverbrennung am jeweiligen Betriebspunkt korrelierenden Kenngrößen eine oder mehrere der folgenden Größen umfassen: einen ersten Kurbelwinkelbereich, in welchem der überwiegende Teil der Kraftstoffverbrennung abläuft, einen zweiten Kurbelwinkelbereich, in welchem eine gegen Ende der Kraftstoffverbrennung stattfindende, diffusive Kraftstoffverbrennung abläuft und eine zum Zeitpunkt der größten Wärmefreisetzungsgeschwindigkeit gegebene charakteristische Mischungszeit. Der erste Kurbelwinkelbereich ist dabei bevorzugt durch Kurbelwinkelwerte gegeben, welche jeweils einem vorgebbaren Anteil der insgesamt bei der Kraftstoffverbrennung entstehenden Wärmemenge zugeordnet sind. Bevorzugt ist ein Kurbelwinkelbereich, innerhalb welchem etwa 5% bis etwa 95% der gesamten Verbrennungswärme freigesetzt wird. Der zweite Kurbelwinkelbereich deckt bevorzugt einen Bereich zwischen etwa 80% der gesamten freigesetzten Wärmemenge bis zur insgesamt freigesetzten Wärmemenge ab. Die charakteristische Mischungszeit ist gemäß einer dem Fachmann bekannten, üblichen Definition durch folgende Gleichung gegeben τchar(ϕ) = QR(ϕ)/(dQ(ϕ)/d(ϕ)).
  • Dabei entspricht QR(ϕ) der beim jeweiligen Kurbelwinkel ϕ im noch nicht verbrannten Kraftstoff enthaltenen chemischen Verbrennungsenergie. Der Term dQ(ϕ)/d(ϕ) gibt die kurbelwinkelbezogene Wärmefreisetzungsgeschwindigkeit bei der Kraftstoffverbrennung im Brennraum an. Wie die Erfinder festgestellt haben, ist speziell der Wert für die charakteristische Mischungszeit τchar(ϕ) zum Zeitpunkt der maximalen Wärmefreisetzungsgeschwindigkeit dQ(ϕ)/d(ϕ) mit maßgebend für die Partikel-Rohemission.
  • In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens umfassen die Mehrzahl von durch den aktuellen Motorbetriebspunkt bestimmten Kenngrößen eine oder mehrere der folgenden Größen: einen Kraftstoffeinspritzdruck, eine Luftkonzentration im Verbrennungsgas, eine Luftkonzentration im Abgas und eine Motordrehzahl. Damit werden in vorteilhafter Weise globale Betriebsgrößen mit berücksichtigt, welche die Partikel-Rohemission ebenfalls beeinflussen. Bei dem Kraftstoffeinspritzdruck handelt es sich im Falle einer so genannten common rail Einspritztechnik um den Raildruck. Unter der Luftkonzentration im Verbrennungsgas wird der Gehalt an Frischluft verstanden, welcher dem Motor bzw. dem jeweiligen Zylinder zusammen mit einem gegebenenfalls rückgeführtes Abgas enthaltenden Verbrennungsgas zur Kraftstoffverbrennung zugeführt wird. Bevorzugt wird der entsprechende Wert zum Zeitpunkt des Schließens des Einlassventils berücksichtigt. Analog entspricht die Luftkonzentration im Abgas dem Frischluftanteil im Abgas. Die Luftkonzentration im Abgas entspricht somit dem nicht für eine Kraftstoffverbrennung verbrauchtem Frischluftanteil und gibt indirekt ein Maß für das am Betriebspunkt vorhandene Abgas-Lambda an. Bevorzugt wird der entsprechende Wert zum Zeitpunkt des Öffnen des Auslassventils berücksichtigt.
  • In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Kennlinien durch eine Potenzfunktion von mittelwertnormierten Größen gegeben sind. Auf diese Weise ist eine einfache Bedatung bei unterschiedlichen Motoren ermöglicht, da infolge der Mittelwertnormierung eine Berücksichtigung von absoluten Zahlenwerten entfällt.
  • Eine weitere Verbesserung der Genauigkeit des ermittelten Schätzwerts für die Partikel-Rohemission ist ermöglicht, wenn in weiterer Ausgestaltung des Verfahrens mehrere Kennliniensätze ermittelt werden, welche Motorbetriebsbereichen mit vorgebbaren Werten für Motordrehzahl und Abgasrückführrate zugeordnet sind.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in den Figurenbeschreibungen genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegeben Kombination sondern auch in anderen Kombinationen oder in der Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die Figuren zeigen in:
  • 1 ein schematisch dargestelltes Kennliniendiagramm für die Abhängigkeit einer Partikelemission von einer Kenngröße,
  • 2a, 2b beispielhafte Kurven für einen Wärmefreisetzungsverlauf bei einer Kraftstoffverbrennung innerhalb eines Arbeitsspiels eines Zylinders,
  • 3a bis 3c beispielhafte Kurven zur Herleitung einer chrakteristischen Mischungszeit und
  • 4 eine schematische Blockbilddarstellung zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise zur Ermittlung eines Schätzwerts für die Partikel-Rohemission.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zunächst bei einem für eine Motorenbaureihe- oder Charge charakteristischen Referenzmotor Kennlinien ermittelt, welche eine Partikel-Rohemission eines Motor-Zylinders in Abhängigkeit von einer durch den aktuellen Motorbetriebspunkt bestimmten Kenngröße wiedergeben. 1 zeigt lediglich beispielhaft und schematisch ein Kennliniendiagramm, welches für die Abhängigkeit einer Partikelmasse mPM je Arbeitsspiel eines Zylinders des Referenzmotors von der Kenngröße Ki ermittelt wurde. Zur Ermittlung der Kennlinie KL werden bei einem Stationärbetrieb des Referenzmotors an einer Vielzahl von Betriebspunkten im Last-Drehzahl-Kennfeld die Werte für die Kenngröße Ki ermittelt und gleichzeitig eine jeweils zugeordnete Partikel-Rohemission mPM messtechnisch, beispielsweise über eine Ermittlung der Rauchzahl oder der Schwärzungszahl erfasst. Dabei wird das Last-Drehzahl-Kennfeld bevorzugt gleichmäßig mit Betriebspunkten überdeckt und somit wenigstens annähernd gleichmäßig und vollständig abgerastert. Auf diese Weise werden eine Vielzahl von Paaren einander zugeordneter Werte für die Kenngröße Ki und die Partikel-Rohemission mPM erhalten. Sowohl die Werte für die Kenngröße Ki als auch die Werte für die Partikel-Rohemission mPM werden jeweils durch Division mit dem über alle Messungen erhaltenen jeweiligen Mittelwert ∅Ki bzw. ∅mPM normiert. Eine Konstruktion der Partikel-Rohemissionskennlinie erfolgt nun erfindungsgemäß derart, dass eine fehlerminimierte Potenzfunktion der Form y = f(x) = a + xn durch die Menge der ermittelten Wertepaare ermittelt wird. Dabei wird bevorzugt die additive Konstante a zu Null gesetzt und der Exponent n als reeller Wert fehleroptimiert mittels bekannter best-fit-Methoden ermittelt. Die Kennlinie KL ist somit durch eine entsprechende Potenzfunktion gegeben, welche eine Abhängigkeit der mittelwertnormierten Partikel-Rohemission mPM von der mittelwertnormierten Kenngröße Ki angibt.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass entsprechend der erläuterten Vorgehensweise für eine Mehrzahl Kenngrößen Ki jeweils eine separate Kennlinie KL ermittelt wird. Die ermittelten Kennlinien KL werden in einem Speicher insbesondere einer Steuer- und Regeleinrichtung anderer Motoren abgelegt, wo sie für eine Anwendung zur Ermittlung der Partikel-Rohemission im Betrieb verfügbar sind. Die berücksichtigten Kenngrößen Ki umfassen dabei Größen, die mit einer Dauer und/oder einer Geschwindigkeit der Kraftstoffverbrennung am jeweiligen Betriebspunkt korrelieren sowie bevorzugt eine oder mehrere globale Motorbetriebsgrößen.
  • Zur Gewinnung der mit einer Dauer und/oder einer Geschwindigkeit der Kraftstoffverbrennung am jeweiligen Betriebspunkt korrelierenden Kenngrößen wird zylinderindividuell ein Brennraumdruckverlauf ermittelt. Der Brennraumdruckverlauf wird dabei bevorzugt messtechnisch mittels eines geeigneten Sensors ermittelt. Aus dem Brennraumdruckverlauf wird wiederum nach dem Fachmann bekannten Rechenverfahren ein Wärmefreisetzungsverlauf der Kraftstoffverbrennung ermittelt. Nachfolgend wird unter Bezug auf die 2a bis 3c eine besonders bevorzugte Vorgehensweise näher erläutert.
  • 2a und 2b zeigen lediglich beispielhaft Kurven für einen Wärmefreisetzungsverlauf bei einer Kraftstoffverbrennung innerhalb eines Arbeitsspiels eines Zylinders des Referenzmotors, wie er aus dem gemessenen Brennraumdruckverlauf ermittelt wurde. Genauer gesagt ist im Diagramm von 2a eine kurbelwinkelbezogene Wärmefreisetzungsgeschwindigkeit dQ/dϕ und im Diagramm von 2b eine integrale Wärmefreisetzung Qf in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel ϕ dargestellt. Der Kurbelwinkel von Null °KW entspricht dabei dem oberen Totpunkt (ZOT). Die Wärmefreisetzungsgeschwindigkeit dQ/dϕ ist dabei auf den Maximalwert, die integrale Wärmefreisetzung Qf auf den Gesamtwert von 100% normiert. Die Kurven charakterisieren den Verbrennungsverlauf von in einen Zylinder eingespritztem Kraftstoff. Wie die Erfinder festgestellt haben, sind sie damit sehr gut zur Extraktion von Kenngrößen geeignet, welche ihrerseits die Partikelemission kennzeichnen. Als besonders geeignet haben sich eine Hauptverbrennungsdauer Δϕcomb und eine diffusive Verbrennungsdauer Δϕdiff erwiesen, welche vorliegend wie folgt definiert sind.
  • Die Hauptverbrennungsdauer Δϕcomb ist gegeben durch einen Kurbelwinkelbereich, in welchen der überwiegende Hauptteil der Kraftstoffverbrennung fällt. Vorliegend ist dies ein im Diagramm von 2b gekennzeichneter Kurbelwinkelbereich, der gerechnet wird ab einem Punkt Q5, bei welchem 5% der gesamten Verbrennungswärme freigesetzt ist, bis zu einem Punkt Q95, bei welchem 95% der gesamten Verbrennungswärme freigesetzt ist.
  • Die diffusive Verbrennungsdauer Δϕdiff ist gegeben durch einen im Diagramm von 2a näher gekennzeichneten Kurbelwinkelbereich gegen Ende der Kraftstoffverbrennung, bei welcher eine Vorgemischverbrennung als beendet angesehen werden kann und in welchem daher mit großer Sicherheit vom Ablauf einer so genannten diffusiven Verbrennung ausgegangen werden kann. Vorliegend wird der untere Wert des entsprechenden Kurbelwinkelbereichs Δϕdiff durch einen Schnittpunkt einer Linie durch die Punkte Q70 und Q80 mit der Abszisse definiert. Dabei kennzeichnen die Q70- und Q80-Kurbelwinkelwerte der Wärmefreisetzungsgeschwindigkeitskurve dQ/dϕ, bei welchen gemäß der Kurve Qf für die integrale Wärmefreisetzung 70% bzw. 80% der gesamten Verbrennungswärme freigesetzt wurde. Der obere Wert des Kurbelwinkelbereichs Δϕdiff ist durch das Verbrennungsende, d. h. den Kurbelwinkelwert, bei welchem die Wärmefreisetzung als abgeschlossen gelten kann, definiert.
  • Eine weitere Kenngröße, welche vorzugsweise mit zur Ermittlung der Partikel-Rohemission herangezogen wird, ist erfindungsgemäß eine so genannte charakteristische Mischungszeit, insbesondere deren Wert zum Zeitpunkt der größten Wärmefreisetzungsgeschwindigkeit dQ/dϕ. Die charakteristische Mischungszeit ist ein Maß für die Kraftstoffverbrennungsgeschwindigkeit und ebenfalls eine die Partikelemission maßgeblich mitbestimmende Größe. Zur Erläuterung wird nachfolgend auf die in den 3a bis 3c dargestellten Diagramme Bezug genommen.
  • Im Diagramm von 3a sind Zeitverläufe integraler normierter Wärmemengen Q gezeigt, wobei der durchgezogene Kurvenzug die normierte integrale Wärmefreisetzung Qf gemäß 2b darstellt. Die gestrichelt gezeichnete Kurve QK gibt den Verlauf der in Form von eingespritztem Kraftstoff in den entsprechenden Zylinderbrennraum eingebrachten Energiemenge, ausgedrückt in Wärmeäquivalenten, an. Die Kurve QK kennzeichnet somit auch einen zeitlichen Einspritzverlauf. Die gepunktet gezeichnete Kurve QR gibt eine im noch nicht verbrannten Kraftstoff enthaltenen chemischen Verbrennungsenergie und damit eine restlich, noch verfügbare, freisetzbare Wärme-Menge an. Diese ergibt sich als Differenz der Kurvenzüge QK und Qf. Die charakteristische Mischungszeit τchar ist durch die bereits weiter oben wiedergegebene Definition τchar(ϕ) = QR(ϕ)/(dQ(ϕ)/d(ϕ)). gegeben.
  • Der Verlauf der solcherart definierten charakteristischen Mischungszeit τchar ist im Diagramm von 3c dargestellt. Zum Vergleich ist im Diagramm von 3b nochmals der Verlauf der Wärmefreisetzungsgeschwindigkeit dQ/dϕ analog 2a dargestellt.
  • Vorliegend wird als weitere, die Kraftstoffverbrennung kennzeichnende Kenngröße der Wert der charakteristischen Mischungszeit τchar zum Zeitpunkt der maximalen Wärmefreisetzungsgeschwindigkeit dQ/dϕ herangezogen. Dieser Wert ist im Diagramm von 3c durch τchar @ dQmax gekennzeichnet. Wie durch Vergleiche von berechneten mit gemessenen Partikel-Rohemissionswerten bestätigt werden konnte, ist durch die Berücksichtigung dieser Kenngröße eine wesentliche Verbesserung der Genauigkeit der Partikel-Rohemissionsberechnung ermöglicht.
  • Vorzugsweise ist es vorgesehen, mittelwertnormierte Kennlinien KL entsprechend 1 für weitere, insbesondere globale Motorbetriebskenngrößen zu ermitteln und für die Ermittlung eines Partikel-Rohemissionswerts zur Verfügung zu stellen. Insbesondere ist dies für die globalen Motorbetriebsgrößen Einspritzdruck bzw. Raildruck und Drehzahl vorgesehen. Weiterhin ist vorgesehen, die Luftkonzentration im Zylinder zum Zeitpunkt des Einlassventil-Schließens bzw. des Auslassventil-Öffnens, d. h. vor Beginn und nach Ende der Kraftstoffverbrennung als Kenngrößen Ki zu berücksichtigen. Diese Größen können in dem Fachmann bekannter Weise aus der Abgasrückführrate, der gemessenen Ansaugluftmasse, dem Abgas-Lambdawert und gegebenenfalls weiteren globalen Betriebsparameterwerten ermittelt werden.
  • Stehen bedatete Kennlinien KL für die ausgewählten mittelwertnormierten Kenngrößen Ki in einem Fahrzeug zur Verfügung, so kann beim Betrieb des Fahrzeugs in Echtzeit die Partikel-Rohemssion des entsprechenden Motors bzw. ein Schätzwert hierfür auf einfache Weise gewonnen werden, wie nachfolgend anhand von 4 näher erläutert wird.
  • Das in 4 dargestellte Blockdiagramm verdeutlicht die Vorgehensweise bei der Ermittlung der Partikel-Rohemission mPM. Beim Betrieb werden laufend, d. h. mit einer Frequenz von etwa 1 Hz bis 10 Hz, die zu berücksichtigenden Kenngrößen Ki ermittelt. In dem in 4 dargestellten Fall sind dies entsprechend den obigen Erläuterungen die Kenngrößen Einspritzdruck bzw. Raildruck prail, Luftkonzentration im Verbrennungsgas xuIVC, Luftkonzentration im Abgas xuEVO, Hauptverbrennungsdauer Δϕcomb, diffusive Verbrennungsdauer Δϕdiff, charakteristische Mischungszeit τchar bzw. τchar @ dQmax und die Motordrehzahl N. Nach einer Normierung mit einem vorgegebenen Normierungsfaktor werden unter Rückgriff auf die abgespeicherten Kennlinien KL aus diesen Partikel-Rohemissionskennwerte ausgelesen und als Faktoren einem Multiplikator M zugeführt. Weiterhin wird dem Multiplikator M ein Korrekturfaktor zugeführt, welcher einerseits die motorspezifischen Verhältnisse berücksichtigt und andererseits vorzugsweise gleichzeitig eine Entnormierung bewirkt. Nach einer Tiefpassglättung und Begrenzung mittels eines Tiefpassfilters TP steht der ermittelte Partikel-Rohemissionswert mPM als Ausgangsgröße zur Verfügung.
  • Da die Kennlinien KL jeweils eine Potenzfunktion darstellen, wird durch die in 4 dargestellte Struktur eine Berechnungsprozedur abgebildet, welche die Gleichung mPM = A·K1 n1·K2 n2·K3 n3·... löst. Dabei sind mit K1, K2, K3, usw. die genannten Kenngrößen Raildruck prail, Hauptverbrennungsdauer Δϕcomb, diffusive Verbrennungsdauer Δϕdiff usw. bezeichnet. Die Exponenten n1, n2, n3 usw. entsprechen den für die mittelwertnormierten Kennlinien KL fehleroptimiert ermittelten Potenzen. Die Konstante A stellt den Korrekturfaktor dar. Insgesamt ist bei einem Betrieb des jeweiligen Motors lediglich eine einfache Multiplikation durchzuführen, was Vorteile in Bezug auf eine Rechenzeit gegenüber komplexeren Berechnungsmodellen mit sich bringt. Durch Veränderung des Korrekturfaktors kann auf einfache Weise eine Umapplikation auf einen anderen Motor oder Motortyp vorgenommen oder auf andere Komponentenänderungen reagiert werden.
  • Die Genauigkeit des vorstehend beschriebenen Modells zur Ermittlung eines Schätzwerts für eine Partikel-Rohemission eines Verbrennungsmotors kann dadurch noch verbessert werden, dass für unterschiedliche Kennfeldbereiche des Motorbetriebskennfelds unterschiedliche Sätze von Kennlinien KL ermittelt und vorgehalten werden. Hierfür können vorgebbare Bereiche von ausgewählten Motorbetriebsparametern mit jeweils einem bereichsindividuellen Satz von Kennlinien KL bedatet werden. Vorteilhaft ist es, wenn durch vorgebbare Grenzwerte für die Motordrehzahl N und eine Abgasrückführrate 2 bis 8 Motorbetriebsbereiche festgelegt und mit je einem Satz von Kennlinien bedatet werden. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, in Bezug auf die Motordrehzahl N zwei unterschiedliche Bereiche, nämlich einen ersten Bereich mit N ≤ 2000 1/min und einen zweiten Bereich mit N > 2000 1/min festzulegen. Weiterhin ist es bevorzugt, zwei Bereiche für die Abgasrückführrate EGR, nämlich einen ersten Bereich mit N ≤ 5% und einen zweiten Bereich mit N > 5% festzulegen. Bei der besonders bevorzugten Kombination der Aufteilung des Motorbetriebs in die genannten Bereiche von Motordrehzahl N und Abgasrückführrate EGR ergeben sich somit vier Betriebsbereiche, für welche separate Sätze von Kennlinien KL vorgesehen sind. Der erhöhte Aufwand zur Ermittlung der Kennlinien KL wird dabei durch eine verbesserte Genauigkeit für die ermittelte Partikel-Rohemission kompensiert.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102005017348 A1 [0002]

Claims (7)

  1. Verfahren zur betriebspunktaktuellen Ermittlung einer Partikel-Rohemission (mPM) eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors umfassend die Verfahrensschritte – Ermittlung einer Mehrzahl von durch den aktuellen Motorbetriebspunkt bestimmten Kenngrößen (Ki), welche Größen umfassen, die mit einer Dauer und/oder einer Geschwindigkeit der Kraftstoffverbrennung am jeweiligen Betriebspunkt korrelieren, – Ermittlung von jeweils einer der ermittelten Kenngrößen (Ki) zugeordneten Partikel-Rohemissionskennwerten unter Rückgriff auf einen Satz von Kennlinien (KL), von denen jede ein Maß für die Partikel-Rohemission in Abhängigkeit von der Kenngröße (Ki) wiedergibt und – multiplikative Verknüpfung der Mehrzahl von Partikel-Rohemissionskennwerten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit einer Dauer und/oder einer Geschwindigkeit der Kraftstoffverbrennung am jeweiligen Betriebspunkt korrelierenden Kenngrößen (Ki) aus einem Wärmefreisetzungsverlauf der Kraftstoffverbrennung abgeleitet sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Brennraumdruckverlauf für jeden Zylinder des Motors ermittelt wird und der Wärmefreisetzungsverlauf für jeden Zylinder aus dem Brennraumdruckverlauf ermittelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mit einer Dauer und/oder einer Geschwindigkeit der Kraftstoffverbrennung am jeweiligen Betriebspunkt korrelierenden Kenngrößen eine oder mehrere der folgenden Größen umfassen – einen ersten Kurbelwinkelbereich (Δϕcomb), in welchem der überwiegende Teil der Kraftstoffverbrennung abläuft, – einen zweiten Kurbelwinkelbereich (Δϕdiff), in welchem eine gegen Ende der Kraftstoffverbrennung stattfindende, diffusive Kraftstoffverbrennung abläuft und – eine zum Zeitpunkt der größten Wärmefreisetzungsgeschwindigkeit gegebene charakteristische Mischungszeit (τchar).
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von durch den aktuellen Motorbetriebspunkt bestimmten Kenngrößen (Ki) eine oder mehrere der folgenden Größen umfassen – einen Kraftstoffeinspritzdruck (prail), – eine Luftkonzentration im Verbrennungsgas (xuIVC), – eine Luftkonzentration im Abgas (xuEVO) und – eine Motordrehzahl (N).
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennlinien (KL) durch eine Potenzfunktion von mittelwertnormierter Größen gegeben sind.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sätze von Kennlinien (KL) vorgesehen sind, welche Motorbetriebsbereichen mit vorgebbaren Werten für Motordrehzahl (N) und Abgasrückführrate (EGR) zugeordnet sind.
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