DE102011105545B4 - Method for determining a combustion chamber filling of an internal combustion engine of a vehicle and control device for the internal combustion engine - Google Patents
Method for determining a combustion chamber filling of an internal combustion engine of a vehicle and control device for the internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- DE102011105545B4 DE102011105545B4 DE102011105545.6A DE102011105545A DE102011105545B4 DE 102011105545 B4 DE102011105545 B4 DE 102011105545B4 DE 102011105545 A DE102011105545 A DE 102011105545A DE 102011105545 B4 DE102011105545 B4 DE 102011105545B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- cylinder
- internal combustion
- combustion engine
- determining
- angular velocity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 142
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 39
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 37
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 26
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 38
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000004606 Fillers/Extenders Substances 0.000 description 1
- 206010053615 Thermal burn Diseases 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0002—Controlling intake air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
- F02D41/0065—Specific aspects of external EGR control
- F02D41/0072—Estimating, calculating or determining the EGR rate, amount or flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1497—With detection of the mechanical response of the engine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/04—Engine intake system parameters
- F02D2200/0411—Volumetric efficiency
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
- F02D2200/101—Engine speed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
- F02D2200/1012—Engine speed gradient
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Verfahren zur Bestimmung einer Brennraumfüllung einer Brennkraftmaschine (401), die mindestens einen ersten Zylinder und einen zweiten Zylinder oder drei Zylinder (105) umfasst, wobei der erste Zylinder in einer Zündfolge der Brennkraftmaschine (401) vor dem zweiten Zylinder liegt, wobei das Verfahren umfasst:- Bestimmen einer Veränderung einer Winkelgeschwindigkeit (φ̇) einer Kurbelwelle (109) der Brennkraftmaschine (401) während eines Verdichtungstakts der Brennkraftmaschine (401), und- Bestimmen der Brennraumfüllung (mZyl) in Abhängigkeit von der Veränderung der Winkelgeschwindigkeit (φ̇) während des Verdichtungstakts, gekennzeichnet durch,- Bestimmen eines Verbrennungsdrucks (202) des ersten Zylinders,- Bestimmen der Brennraumfüllung (mZyl) des zweiten Zylinders in Abhängigkeit der Veränderung der Winkelgeschwindigkeit (φ̇) während des Verdichtungstakts des zweiten Zylinders, wobei das Bestimmen des Verbrennungsdrucks (202) umfasst:- Erfassen einer in den ersten Zylinder eingespritzten Kraftstoffmenge,- Erfassen eines Zündzeitpunkts der in den ersten Zylinder eingespritzten Kraftstoffmenge, und- Bestimmen eines Brennverlaufs (202) in Abhängigkeit des erfassten Zündzeitpunkts und der erfassten eingespritzten Kraftstoffmenge.Method for determining a combustion chamber charge of an internal combustion engine (401) comprising at least a first cylinder and a second cylinder or three cylinders (105), the first cylinder being in front of the second cylinder in a firing order of the internal combustion engine (401), the method comprising :- Determining a change in an angular velocity (φ̇) of a crankshaft (109) of the internal combustion engine (401) during a compression stroke of the internal combustion engine (401), and- determining the combustion chamber charge (mZyl) as a function of the change in angular velocity (φ̇) during the compression stroke , characterized by, - determining a combustion pressure (202) of the first cylinder, - determining the combustion chamber charge (mZyl) of the second cylinder as a function of the change in angular velocity (φ̇) during the compression stroke of the second cylinder, the determination of the combustion pressure (202) comprising :- detecting a fuel quantity injected into the first cylinder,- detecting an ignition point of the fuel quantity injected into the first cylinder, and- determining a combustion process (202) as a function of the detected ignition point and the detected injected fuel quantity.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Brennraumfüllung einer Brennkraftmaschine sowie eine entsprechende Steuervorrichtung und ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und der Steuervorrichtung.The present invention relates to a method for determining a combustion chamber filling of an internal combustion engine and a corresponding control device and a vehicle with an internal combustion engine and the control device.
Um einen Verbrauch und Emissionen einer Brennkraftmaschine zu verringern, ist eine möglichst genaue Kenntnis von Zuständen und Parametern der Brennkraftmaschine wünschenswert, um beispielsweise einen Einspritzzeitpunkt und eine Einspritzmenge von Kraftstoff sowie einen Zündvorgang optimal einzustellen. In dem Stand der Technik sind daher verschiedene Verfahren zur Ermittlung von Parametern, Zuständen und Größen einer Brennkraftmaschine im Betrieb bekannt.In order to reduce fuel consumption and emissions from an internal combustion engine, it is desirable to know the states and parameters of the internal combustion engine as precisely as possible, for example in order to optimally set an injection time and an injection quantity of fuel and an ignition process. Various methods for determining parameters, states and variables of an internal combustion engine during operation are therefore known in the prior art.
Die
Aus der
Die
Ergänzend werden die Druckschriften
Ein weiterer wichtiger Parameter einer Brennkraftmaschine ist die Brennraumfüllung. Die Brennraumfüllung kann beispielsweise mit einem Luftmassensensor, einem sogenannten Heißfilm-Anemometer (HFM) bestimmt werden. Dabei wird ein erhitzter Körper verwendet, welcher Energie an die umliegende Luft abgibt. Die abgegebene Wärmemenge ist vom Luftstrom abhängig und kann als Messgröße verwendet werden. Die Bestimmung über einen HFM misst jedoch nur die einströmende Frischgasmasse und liefert aufgrund seiner Anbauposition üblicherweise ein zum Brennraumistzustand stark verzögertes Signal. Gasmassen einer Abgasrückführung werden zudem mit Hilfe des HFM nicht erfasst. Weiterhin ist eine Bestimmung der Brennraumfüllung über einen Saugrohrdrucksensor möglich, welcher näher am Brennraum und somit dynamischer ist. Mit Hilfe des Saugrohrdrucksensors wird aus dem Saugrohrdruck eine Brennraumfüllung bestimmt, wobei hier Einflüsse aus einem Eingriff zwischen Saugrohr und Brennraum, wie z.B. ein vollvariabler Ventiltrieb, nicht berücksichtigt werden können. Weiterhin kann die Brennraumfüllung über einen im Brennraum angebrachten Zylinderdrucksensor und somit aus dem Druck im Brennraum abgeleitet werden. Hierfür ist jedoch mindestens ein kostenintensiver Zylinderdrucksensor nötig.Another important parameter of an internal combustion engine is the filling of the combustion chamber. The filling of the combustion chamber can be determined, for example, with an air mass sensor, a so-called hot-film anemometer (HFM). A heated body is used, which gives off energy to the surrounding air. The amount of heat emitted depends on the air flow and can be used as a measured variable. However, the determination via an HFM only measures the inflowing fresh gas mass and, due to its mounting position, usually supplies a signal that is greatly delayed in relation to the actual combustion chamber state. Gas masses from exhaust gas recirculation are also not recorded using the HFM. Furthermore, it is possible to determine the filling of the combustion chamber via an intake manifold pressure sensor, which is closer to the combustion chamber and is therefore more dynamic. With the help of the intake manifold pressure sensor, a combustion chamber filling is determined from the intake manifold pressure, whereby influences from an intervention between the intake manifold and the combustion chamber, such as a fully variable valve train, cannot be taken into account. Furthermore, the combustion chamber charge can be derived from a cylinder pressure sensor mounted in the combustion chamber and thus from the pressure in the combustion chamber. However, at least one expensive cylinder pressure sensor is required for this.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine brennraumnahe Füllungsbestimmung bereitzustellen, welche dynamisch ist, d.h. schnell reagierend ist, und Einflüsse außerhalb des Brennraums, wie z.B. eine Abgasrückführung oder einen vollvariablen Ventiltrieb oder eine Wirkung von beispielsweise einer Drosselklappe oder Drallklappe berücksichtigt. Darüber hinaus soll die Brennraumfüllungsbestimmung kostengünstig und zuverlässig realisierbar sein.The object of the present invention is therefore to provide a charge determination close to the combustion chamber that is dynamic, i.e. reacts quickly, and takes into account influences outside of the combustion chamber, such as exhaust gas recirculation or a fully variable valve train or an effect of, for example, a throttle valve or swirl flap. In addition, the combustion chamber filling determination should be able to be implemented cost-effectively and reliably.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Bestimmung einer Brennraumfüllung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 5 und ein Fahrzeug nach Anspruch 6 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.According to the present invention, this object is achieved by a method for determining a combustion chamber filling of an internal combustion engine according to claim 1, a control device for an internal combustion engine according to claim 5 and a vehicle according to claim 6. The dependent claims define preferred and advantageous embodiments of the invention.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung einer Brennraumfüllung einer Brennkraftmaschine bereitgestellt. Bei dem Verfahren wird eine Veränderung einer Winkelgeschwindigkeit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine während eines Verdichtungstakts der Brennkraftmaschine bestimmt und in Abhängigkeit von der Veränderung der Winkelgeschwindigkeit während des Verdichtungstakts die Brennraumfüllung bestimmt. Somit erfolgt die Füllungsbestimmung über eine Bestimmung der Änderung der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine. Alternativ kann auch eine Veränderung einer Winkelgeschwindigkeit einer Nockenwelle oder einer weiteren sich drehenden Einheit der Brennkraftmaschine bestimmt werden, welche sich in Abhängigkeit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine dreht. Eine Beschleunigung und Verzögerung der Kurbelwelle ist proportional zu einer auf einen Kolben der Brennkraftmaschine wirkenden Kraftänderung, da Kolben und Kurbelwelle über das Pleuel mechanisch miteinander verbunden sind. Durch den Druck im Brennraum entsteht eine Kraft auf den Kolben, welcher in der Kompressionsphase in Richtung des oberen Totpunkts (OT) geschoben wird. Dies erzeugt ein Moment an der Kurbelwelle. Der Kraft, welche den Kolben in Richtung des oberen Totpunkts treibt (beispielsweise aus der Trägheit der Schwungmasse der Brennkraftmaschine und der Gaskraft durch Zündungen anderer Zylinder der Brennkraftmaschine), steht die Gaskraft, welche auf den Kolben durch Verdichtung der Gasmasse im Brennraum wirkt, gegenüber. Gleiches gilt für die Momente an der Kurbelwelle. Da die Gaskraft abhängig vom Druck und dieser abhängig von der Brennraumfüllung ist, ist die Gegenkraft auf den Kolben in der Aufwärtsbewegung und das zugehörige Gegenmoment an der Kurbelwelle ebenfalls abhängig von der Brennraumfüllung. Somit kann die Verzögerung der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle als Maß für die Brennraumfüllung herangezogen werden und die Brennraumfüllung zuverlässig und kostengünstig bestimmt werden.According to the present invention, a method for determining a combustion chamber filling of an internal combustion engine is provided. In the method, a change in the angular velocity of a crankshaft of the internal combustion engine is determined during a compression stroke of the internal combustion engine, and the filling of the combustion chamber is determined as a function of the change in angular velocity during the compression stroke. The filling is thus determined by determining the change in the angular velocity of the crankshaft of the internal combustion engine. Alternatively, a change in the angular velocity of a camshaft or another rotating unit of the internal combustion engine, which rotates in response to the crankshaft of the internal combustion engine. Acceleration and deceleration of the crankshaft is proportional to a change in force acting on a piston of the internal combustion engine, since the piston and crankshaft are mechanically connected to one another via the connecting rod. The pressure in the combustion chamber creates a force on the piston, which is pushed towards top dead center (TDC) during the compression phase. This creates a moment on the crankshaft. The force that drives the piston in the direction of top dead center (e.g. from the inertia of the flywheel mass of the internal combustion engine and the gas force due to the ignition of other cylinders in the internal combustion engine) is opposed to the gas force that acts on the piston due to the compression of the gas mass in the combustion chamber. The same applies to the torques on the crankshaft. Since the gas force depends on the pressure and this depends on the filling of the combustion chamber, the counterforce on the piston in the upward movement and the associated counter-torque on the crankshaft also depend on the filling of the combustion chamber. The delay in the angular velocity of the crankshaft can thus be used as a measure of the filling of the combustion chamber, and the filling of the combustion chamber can be determined reliably and cost-effectively.
Da über die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle die Brennraumfüllung direkt an der Brennkraftmaschine erfasst wird, arbeitet das Verfahren auch zuverlässig bei Brennkraftmaschinen mit variablen Ventiltrieben und variablen Klappen, wie z.B. Drosselklappen oder Drallklappen. Zur Bestimmung der Veränderung der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle ist ein hochaufgelöstes Drehzahlsignal erforderlich. Sensoren zur Erfassung derartiger hochaufgelöster Drehzahlsignale sind bei heutigen Brennkraftmaschinen üblicherweise im Einsatz und sind daher kostengünstig verfügbar. Die Auswertung des hochaufgelösten Drehzahlsignals kann beispielsweise im Motorsteuergerät erfolgen und benötigt daher keine zusätzlichen Bauteile und Kosten.Since the combustion chamber filling is recorded directly on the internal combustion engine via the angular velocity of the crankshaft, the method also works reliably in internal combustion engines with variable valve trains and variable flaps, such as throttle flaps or swirl flaps. A high-resolution speed signal is required to determine the change in the angular velocity of the crankshaft. Sensors for detecting such high-resolution speed signals are commonly used in today's internal combustion engines and are therefore available at low cost. The high-resolution speed signal can be evaluated in the engine control unit, for example, and therefore requires no additional components or costs.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Brennraumfüllung bestimmt, indem ein Kompressionsverlauf in Abhängigkeit von der Veränderung der Winkelgeschwindigkeit während des Verdichtungstakts bestimmt wird und in Abhängigkeit von dem Kompressionsverlauf die Brennraumfüllung bestimmt. Somit wird der Verdichtungsdruck im Zylinder, welcher auch als Schleppkurve bekannt ist, aus der Veränderung der Winkelgeschwindigkeit bestimmt. Es erfolgt somit eine Modellierung der Kompressionslinie, aus welcher sich die Füllung im Brennraum ableiten lässt.According to one specific embodiment, the charge in the combustion chamber is determined by determining the course of compression as a function of the change in angular velocity during the compression stroke and by determining the charge in the combustion chamber as a function of the course of compression. Thus, the compression pressure in the cylinder, which is also known as the drag curve, is determined from the change in angular velocity. The compression line is thus modeled, from which the charge in the combustion chamber can be derived.
Die Brennkraftmaschine umfasst einen, zwei oder drei Zylinder. Die Brennkraftmaschine arbeitet vorzugsweise nach dem Viertaktprinzip und hat somit einen Zündabstand von 240° (Dreizylindermotor), 360° (Zweizylindermotor) oder 720° (Einzylindermotor). Für die Bestimmung der Brennraumfüllung kann beispielsweise die zweite Hälfte der Schleppkurve betrachtet werden, also beispielsweise ein Kurbelwellenwinkelbereich von 90° vor dem oberen Totpunkt des Zylinders bis zu einem Beginn einer Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder (bei einem Diesel-Motor) oder einer Zündung im Zylinder (bei einem Otto-Motor). Bei einem Zündabstand von mindestens 240° kann somit eine Überschneidung mit Rückwirkungen von vorhergehenden Verbrennungen vermieden werden. Somit ist ein Herausfiltern des Einflusses eines vorhergehenden Verbrennungsvorgangs bei einem Zündabstand von mindestens 240° nicht erforderlich, wodurch die Zuverlässigkeit des Verfahrens erhöht werden kann und die Bestimmung der Brennraumfüllung einfach durchgeführt werden kann. Bei geringeren Zündabständen, also beispielsweise bei Motoren mit vier oder mehr Zylindern, ist das Verfahren dennoch einsetzbar, jedoch sind Effekte des Verbrennungsdrucks eines vorhergehenden Zylinders in Zündreihenfolge herauszufiltern. Dazu kann beispielsweise ein Verbrennungsdruck eines ersten Zylinders, welcher in Zündfolge der Brennkraftmaschine vor einem zweiten Zylinder liegt, bestimmt werden. Die Brennraumfüllung des zweiten Zylinders wird dann in Abhängigkeit von der Veränderung der Winkelgeschwindigkeit während des Verdichtungstakts des zweiten Zylinders und dem Verbrennungsdruck des ersten Zylinders bestimmt.The internal combustion engine includes one, two or three cylinders. The internal combustion engine preferably works according to the four-stroke principle and thus has an ignition interval of 240° (three-cylinder engine), 360° (two-cylinder engine) or 720° (single-cylinder engine). To determine the filling of the combustion chamber, for example, the second half of the drag curve can be considered, for example a crankshaft angle range of 90° before top dead center of the cylinder up to the start of fuel injection into the cylinder (in the case of a diesel engine) or ignition in the cylinder ( in a petrol engine). With an ignition interval of at least 240°, overlapping with repercussions from previous combustion can be avoided. It is therefore not necessary to filter out the influence of a preceding combustion process with an ignition interval of at least 240°, as a result of which the reliability of the method can be increased and the determination of the filling in the combustion chamber can be carried out easily. The method can still be used with shorter ignition intervals, for example in engines with four or more cylinders, but the effects of the combustion pressure of a preceding cylinder in the ignition sequence must be filtered out. For this purpose, for example, a combustion pressure of a first cylinder, which is in front of a second cylinder in the firing sequence of the internal combustion engine, can be determined. The combustion chamber charge of the second cylinder is then determined as a function of the change in angular velocity during the compression stroke of the second cylinder and the combustion pressure of the first cylinder.
Der Verbrennungsdruck des ersten Zylinders wird bestimmt, indem eine in den ersten Zylinder eingespritzte Kraftstoffmenge erfasst wird und ein Zündzeitpunkt der in den ersten Zylinder eingespritzten Kraftstoffmenge erfasst wird. In Abhängigkeit von dem Zündzeitpunkt und der eingespritzten Kraftstoffmenge kann ein Brennverlauf bestimmt werden, auf dessen Grundlage der Verbrennungsdruck bestimmt werden kann.The combustion pressure of the first cylinder is determined by detecting an amount of fuel injected into the first cylinder and an ignition timing of the amount of fuel injected into the first cylinder. A combustion process can be determined as a function of the ignition point and the injected fuel quantity, on the basis of which the combustion pressure can be determined.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Kurbelwelle über eine schwingungsentkoppelte Kopplung mit einer Leistungsabnahmestelle gekoppelt. Die schwingungsentkoppelte Kopplung kann beispielsweise mit einem Zweimassenschwungrad im Fahrzeug erfolgen. Dadurch können Rückwirkungen der Leistungsabnahmestelle auf die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle verringert werden und somit die Genauigkeit des Verfahrens erhöht werden.According to a further embodiment, the crankshaft is coupled to a power take-off point via a vibration-decoupled coupling. The vibration-decoupled coupling can take place, for example, with a dual-mass flywheel in the vehicle. As a result, repercussions of the power consumption point on the angular velocity of the crankshaft can be reduced and the accuracy of the method can thus be increased.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine bereitgestellt. Die Steuervorrichtung umfasst einen Eingang zum Empfangen eines Signals, welches eine Winkelgeschwindigkeit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine anzeigt. Die Steuervorrichtung ist in der Lage, eine Veränderung der Winkelgeschwindigkeit während eines Verdichtungstakts der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem Signal zu bestimmen und in Abhängigkeit von der Veränderung der Winkelgeschwindigkeit während des Verdichtungstakts die Brennraumfüllung zu bestimmen. Die Steuervorrichtung kann ferner zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens ausgestaltet sein und umfasst daher auch die zuvor beschriebenen Vorteile.According to the present invention, there is further provided a control device for an internal combustion engine. The control device includes an input for receiving a signal indicative of an angular velocity of a crankshaft of the internal combustion engine. The control device is able to determine a change in the angular velocity during a compression stroke of the internal combustion engine as a function of the signal and to determine the combustion chamber charge as a function of the change in angular velocity during the compression stroke. The control device can also be designed to carry out the method described above and therefore also includes the advantages described above.
Schließlich wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Fahrzeug bereitgestellt, welches eine Brennkraftmaschine und eine Steuervorrichtung, wie sie zuvor beschrieben wurde, bereitstellt. Die Brennkraftmaschine umfasst einen Drehwinkelsensor zur Erfassung einer Winkelgeschwindigkeit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und der Eingang der Steuervorrichtung ist mit dem Drehwinkelsensor gekoppelt. Daher umfasst das Fahrzeug ebenfalls die zuvor beschriebenen Vorteile.Finally, according to the present invention, a vehicle is provided which includes an internal combustion engine and a control device as described above. The internal combustion engine includes a rotation angle sensor for detecting an angular velocity of a crankshaft of the internal combustion engine, and the input of the control device is coupled to the rotation angle sensor. Therefore, the vehicle also includes the advantages described above.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail erläutert werden.
-
1 zeigt schematisch einen Kompressionsvorgang eines Zylinders einer Brennkraftmaschine und eine Bestimmung einer Brennraumfüllung aus einer Veränderung einer Winkelgeschwindigkeit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
2 zeigt einen Zylindergasmomentverlauf für eine Brennkraftmaschine miteinem Zündabstand von 180°. -
3 zeigt einen Zylindergasmomentverlauf für eine Brennkraftmaschine mit einem Zündabstand von 240°. -
4 zeigt ein Fahrzeug mit einer Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
1 shows schematically a compression process of a cylinder of an internal combustion engine and a determination of a combustion chamber charge from a change in angular velocity of a crankshaft of the internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. -
2 shows a cylinder gas torque curve for an internal combustion engine with an ignition interval of 180°. -
3 shows a cylinder gas torque curve for an internal combustion engine with an ignition interval of 240°. -
4 12 shows a vehicle having a control device according to an embodiment of the present invention.
In dem Zylinder 105 ist ein Kolben 106 angeordnet, welcher über ein Pleuel 108 mit einer Kurbelwelle 109 verbunden ist. Bei einer Drehung der Kurbelwelle 109 bewegt sich der Kolben 106 in dem Zylinder 105 aufwärts und abwärts und verkleinert oder vergrößert dadurch ein Volumen 107 in dem Zylinder 105.A
In dem Zustand 101 befindet sich der Kolben 106 in einer Aufwärtsbewegung, d.h. das Volumen 107 wird verringert. Dadurch entsteht ein Überdruck in dem Volumen 107, wodurch eine Kraft FGas auf den Kolben entgegen seiner Bewegungsrichtung wirkt. Die Kraft FGas bewirkt an der Kurbelwelle 109 ein Moment MGas. Ein Moment M, welches beispielsweise aus einer Trägheit einer Schwungmasse und einer Gaskraft durch eine Zündung eines anderen Zylinders bewirkt wird, bewirkt eine Kraft F, welche den Kolben 106 nach oben treibt. Im Zustand 102 hat sich der Kolben 106 weiter nach oben bewegt und die Kurbelwelle 109 weiter in Richtung des Pfeils φ gedreht. Im Zustand 103 hat der Kolben 106 seinen oberen Totpunkt erreicht. Die Kraft FGas, welche durch die Kompression des in dem Volumen 107 eingeschlossenen Gases bewirkt wird, steigt vom Zustand 101 zum Zustand 103 an, wie durch die Anzahl der Pfeile dargestellt ist. Dann erfolgt im Zustand 104 eine Einspritzung und Zündung eines Kraftstoffs, wodurch der Kolben 106 nach unten beschleunigt wird und die Kurbelwelle 109 weiter in Richtung des Pfeils φ gedreht wird. Im Zustand 104 wirken das Moment der Schwungmasse M und das Gasmoment MGas in die gleiche Richtung.In the
In den Diagrammen der
Das Volumen VZyl kann in Abhängigkeit des Kurbelwellenwinkels φ und der Geometrie des Zylinders 105 bestimmt werden. Die Winkelgeschwindigkeit φ̇ der Kurbelwelle 109 kann beispielsweise mit Hilfe eines Kurbelwellensensors hochauflösend erfasst werden, so dass auch eine Veränderung der Winkelgeschwindigkeit φ̇ während des Verdichtungstakts der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit eines Signals des Kurbelwellenwinkelsensors bestimmt werden kann. Aufgrund der zuvor gezeigten Proportionalität zwischen der Masse im Zylinder mZyl, d.h. der Brennraumfüllung, und dem Produkt aus dem Brennraumvolumen VZyl und der Winkelgeschwindigkeit φ̇ kann somit die Brennraumfüllung bestimmt werden.The volume V cyl can be determined depending on the crankshaft angle φ and the geometry of the
Wie aus
Folgende Randbedingungen können zur Verbesserung des zuvor beschriebenen Verfahrens beitragen:
- - eine hohe Verdichtung, da der Zylinderdruck in der Kompressionsphase dann proportional höher ist;
- - ein später Verbrennungsbeginn, da dadurch ein großes Intervall im Bereich hoher Zylinderdrücke betrachtet werden kann;
- - eine hohe Zylinderfüllung, da der Zylinderdruck in der Kompressionsphase dann höher ist;
- - eine niedrige Zylinderzahl, da dadurch die Störgrößen aus der Verbrennung anderer Zylinder klein sind; und
- - eine geringe Rückwirkung vom Antriebsstrang oder eine systematisch bekannte Rückwirkung des Antriebsstrangs, um Rückwirkungen des Antriebsstrangs auf die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle berücksichtigen zu können.
- - a high compression, since the cylinder pressure is then proportionally higher in the compression phase;
- - A late start of combustion, as this allows a large interval in the range of high cylinder pressures to be considered;
- - a high cylinder filling, since the cylinder pressure is then higher in the compression phase;
- - a low number of cylinders, as this means that the disturbance variables from the combustion of other cylinders are small; and
- - A small feedback from the drive train or a systematically known feedback from the drive train in order to be able to take into account reactions from the drive train on the angular velocity of the crankshaft.
Um den Einfluss des Antriebsstrangs auf die Kurbelwelle 109 gering zu halten und dadurch die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens zu verbessern, kann die Steuervorrichtung 402 ein Verfahren verwenden, bei welchem der Einfluss des Fahrzeugantriebsstrangs über den gefahrenen Gang, welcher in einem Getriebe zwischen der Brennkraftmaschine 401 und Antriebsrädern des Fahrzeugs 400 eingelegt ist, berücksichtigt. Darüber hinaus kann die Brennkraftmaschine 401 in dem Fahrzeug 400 auch als sogenannter Range Extender verwendet werden, d.h., die Brennkraftmaschine 401 treibt die Antriebsräder des Fahrzeugs 400 nicht direkt an, sondern ist mit einem elektrischen Generator gekoppelt, welcher elektrische Energie für einen elektrischen Antrieb des Fahrzeugs 400 bereitstellt. Da, wie im Zusammenhang mit
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102011105545.6A DE102011105545B4 (en) | 2011-06-24 | 2011-06-24 | Method for determining a combustion chamber filling of an internal combustion engine of a vehicle and control device for the internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102011105545.6A DE102011105545B4 (en) | 2011-06-24 | 2011-06-24 | Method for determining a combustion chamber filling of an internal combustion engine of a vehicle and control device for the internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102011105545A1 DE102011105545A1 (en) | 2012-12-27 |
DE102011105545B4 true DE102011105545B4 (en) | 2023-05-25 |
Family
ID=47321348
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102011105545.6A Active DE102011105545B4 (en) | 2011-06-24 | 2011-06-24 | Method for determining a combustion chamber filling of an internal combustion engine of a vehicle and control device for the internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102011105545B4 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021102030A1 (en) * | 2021-01-29 | 2022-08-04 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Real-time determination of a fresh air mass in the cylinder |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3933947C1 (en) | 1989-10-11 | 1991-01-03 | Battelle Motor- Und Fahrzeugtechnik Gmbh, 6000 Frankfurt, De | Combustion pressure determn. method for petrol-diesel engine - using acceleration sensors fitted at crankshaft bearings of engine in cylinder axial direction |
DE19529708C1 (en) | 1995-08-11 | 1997-01-02 | Siemens Ag | Relative compression measurement method for internal combustion engine |
DE10227466B4 (en) | 2002-06-20 | 2004-06-09 | Bayerische Motoren Werke Ag | Method for determining cylinder loading in an internal combustion engine |
DE4443517B4 (en) | 1993-12-14 | 2004-11-25 | Robert Bosch Gmbh | Device for load detection in an internal combustion engine |
DE102004044214A1 (en) | 2004-09-14 | 2006-03-16 | Viktor Hammermeister | Short piston rod crank drive for internal combustion piston engine, has piston rod, where distance between rotary connection axes of rod is small as specified distance between axis of shaft and rotary connection axis of crank |
DE19753969B4 (en) | 1997-12-05 | 2008-04-10 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for operating an internal combustion engine |
DE102008001376A1 (en) | 2008-04-25 | 2009-10-29 | Robert Bosch Gmbh | Internal-combustion engine's difference angle determination method for motor vehicle, involves determining difference angle based on main injection, using defined time interval and characteristics of angular speed |
-
2011
- 2011-06-24 DE DE102011105545.6A patent/DE102011105545B4/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3933947C1 (en) | 1989-10-11 | 1991-01-03 | Battelle Motor- Und Fahrzeugtechnik Gmbh, 6000 Frankfurt, De | Combustion pressure determn. method for petrol-diesel engine - using acceleration sensors fitted at crankshaft bearings of engine in cylinder axial direction |
DE4443517B4 (en) | 1993-12-14 | 2004-11-25 | Robert Bosch Gmbh | Device for load detection in an internal combustion engine |
DE19529708C1 (en) | 1995-08-11 | 1997-01-02 | Siemens Ag | Relative compression measurement method for internal combustion engine |
DE19753969B4 (en) | 1997-12-05 | 2008-04-10 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for operating an internal combustion engine |
DE10227466B4 (en) | 2002-06-20 | 2004-06-09 | Bayerische Motoren Werke Ag | Method for determining cylinder loading in an internal combustion engine |
DE102004044214A1 (en) | 2004-09-14 | 2006-03-16 | Viktor Hammermeister | Short piston rod crank drive for internal combustion piston engine, has piston rod, where distance between rotary connection axes of rod is small as specified distance between axis of shaft and rotary connection axis of crank |
DE102008001376A1 (en) | 2008-04-25 | 2009-10-29 | Robert Bosch Gmbh | Internal-combustion engine's difference angle determination method for motor vehicle, involves determining difference angle based on main injection, using defined time interval and characteristics of angular speed |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Jeschke J.: Konzeption und Erprobung eines zylinderdruckbasierten Motormanagements für PKW-Dieselmotoren. Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Magdeburg : 2002, 2002 (Diss). Kap. 8.2.1. - ISBN . |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102011105545A1 (en) | 2012-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102011114109B4 (en) | Method for determining an indicated mean effective pressure (IMEP) based on a crankshaft position | |
EP3394414B1 (en) | Method for determining the injection start time and the injection amount of the fuel during normal operation of an internal combustion engine | |
DE102007000185A1 (en) | A stop position control device and a stop position control system of an internal combustion engine | |
DE112017002792T5 (en) | Torque estimation in engine control | |
EP3523529A1 (en) | Method for the combined identification of the phase differences of the inlet valve stroke and the outlet valve stroke of an internal combustion engine with the aid of lines of equal phase position and amplitude | |
WO2011061014A1 (en) | Method and device for recognizing uncontrolled combustion in a combustion engine | |
DE102017209386B4 (en) | Method for determining the current trim of the intake tract of an internal combustion engine during operation | |
WO2001023735A1 (en) | Method for detecting combustion misses | |
DE102007024416A1 (en) | Method for detecting current and future turning parameter of crankshaft of combustion engine, involves determining rotating parameter of camshaft from control unit that obtains signal from camshaft sensor | |
EP3394412A1 (en) | Method for determining the composition of the fuel used to operate an internal combustion engine | |
DE102013225452A1 (en) | Internal EGR quantity calculation device for an internal combustion engine | |
DE102010038411A1 (en) | Air-fuel ratio detecting means assessment | |
DE102007051873A1 (en) | Method and device for operating an internal combustion engine | |
DE102014201276A1 (en) | Method for controlling an internal combustion engine and a device for controlling an internal combustion engine | |
DE102010051370B4 (en) | Determining an indicated torque of an internal combustion engine | |
WO2018219754A1 (en) | Method for determining the current compression ratio of an internal combustion engine during operation | |
DE19951581B4 (en) | Method and device for equalization of at least two cylinder banks of an internal combustion engine | |
DE102012203669A1 (en) | A speed-based estimate of cylinder-filling variables in an internal combustion engine having at least one cylinder | |
DE102015108036B4 (en) | Vehicle torque compensation system | |
DE102011105545B4 (en) | Method for determining a combustion chamber filling of an internal combustion engine of a vehicle and control device for the internal combustion engine | |
DE102018132188A1 (en) | MOTOR OPERATING SYSTEM AND METHOD | |
DE102014108593A1 (en) | Reduced torque fluctuation for engines with active fuel management | |
EP1058108B1 (en) | Method and apparatus for diagnosing and controlling an internal combustion engine | |
DE102017108995B3 (en) | Method and device for operating an internal combustion engine with a purging charge cycle | |
DE102004026213B4 (en) | Method and device for determining losses of an internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R012 | Request for examination validly filed | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: GULDE & PARTNER PATENT- UND RECHTSANWALTSKANZL, DE |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R082 | Change of representative |