DE102012012341A1

DE102012012341A1 - Verfahren zum Betreiben eines Aggregats eines Kraftwagens

Info

Publication number: DE102012012341A1
Application number: DE201210012341
Authority: DE
Inventors: Matthias Pfau
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-06-21
Filing date: 2012-06-21
Publication date: 2013-12-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben wenigstens eines Aggregats eines eine Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einem Brennraum aufweisenden Kraftwagens, bei welchem das Aggregat mittels einer Recheneinrichtung des Kraftwagens in Abhängigkeit von wenigstens einem, von der Verbrennungskraftmaschine über eine Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine bereitstellbaren Drehmoment (MIH) betrieben wird, wobei das Drehmoment (MIH) in Abhängigkeit von wenigstens einer, mittels der Recheneinrichtung anhand eines in der Recheneinrichtung gespeicherten Modells berechneten Verbrennungskenngröße (HSQ, H50) einer Verbrennung in dem Brennraum berechnet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Aggregats eines Kraftwagens.
Eine genaue Modellierung des von einer Verbrennungskraftmaschine über ihre Abtriebswelle abzugebenden Drehmoments gewinnt zunehmen an Bedeutung. Zum einen ist für moderne Getriebe für Schalteingriffe eine Kenntnis des Drehmoments, welches auch als Motormoment bezeichnet wird, und eine korrekte Umsetzung von Momenteneingriffen Voraussetzung. Dies betrifft vor allem dynamische Zustände. Zum anderen machen neue Brennverfahren, insbesondere von Ottomotoren wie z. B. Schicht-Brennverfahren oder auch diskrete Veränderung des Ventilhubs, Momenteneingriffe bei quasistationärer Momentenanforderung notwendig.
Die Realisierung einer hohen Qualität der Momentenmodellierung ist somit besonders vorteilhaft. Zudem kann dadurch ein Einspringpunkt für einen später unter Umständen folgenden Einsatz von Brennraumdrucksensorik für eine Verbrennungsregelung gebildet werden.
Der EP 2 184 472 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine als bekannt zu entnehmen. Bei diesem Verfahren zum Betreiben einer wenigstens einen Brennraum aufweisenden Verbrennungskraftmaschine mittels einer Recheneinrichtung wird mittels der Recheneinrichtung anhand eines in der Recheneinrichtung gespeicherten Modells wenigstens eine Verbrennungskenngröße einer Verbrennung in dem Brennraum berechnet.
Bei der Verbrennungskenngröße kann es sich um einen Kurbelwinkel einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine handeln, bei welchem eine 50%ige, kumulierte Wärmeabgabe bei der Verbrennung stattfindet. Ferner kann es sich bei der Verbrennungskenngröße um einen indizierten, effektiven Mitteldruck der Verbrennung handeln.
Bei dem Verfahren wird das Modell angepasst, indem eine mit der berechneten Verbrennungskenngröße korrespondierende, weitere Verbrennungskenngröße erfasst und mit der berechneten Verbrennungskenngröße verglichen wird. Bei der weiteren Verbrennungskenngröße kann es sich um einen Brennraumdruck handeln.
Der DE 10 2008 001 081 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors als bekannt zu entnehmen. Bei dem Verfahren wird betriebspunktabhängig anhand eines Soll-Kennfelds ein Soll-Wert eines Verbrennungsmerkmals einer Verbrennung im Verbrennungsmotor bereitgestellt. Das Verbrennungsmerkmal entspricht einer die Verbrennung charakterisierenden Größe.
Es wird ein Wert einer kennfeldbasierten Stellgröße zur Steuerung des Verbrennungsmotors aus einem Stellgrößen-Kennfeld bestimmt. Ferner wird ein Wert einer modifizierten Stellgröße zur Steuerung des Verbrennungsmotors mit Hilfe eines datenbasierten Modells bestimmt, wobei das datenbasierte Modell abhängig von einem realen Wert des Verbrennungsmerkmals der vorangegangenen Verbrennung, der durch Messen einer Größe während des Betriebs des Verbrennungsmotors ermittelt wird, und abhängig von der kennfeldbasierten Stellgröße zur Steuerung des Verbrennungsmotors ermittelt wird.
Dabei ist das datenbasierte Modell so ausgebildet, dass es abhängig von dem Sollwert des Verbrennungsmerkmals und dem realen Wert des Verbrennungsmerkmals adaptierbar ist. Des Weiteren wird eine reale Stellgröße an den Verbrennungsmotor bereitgestellt, um den Verbrennungsmotor anzusteuern, wobei die reale Stellgröße auf einen Wert eingestellt wird, der von dem Wert der kennfeldbasierten Stellgröße und/oder dem Wert der modifizierten Stellgröße abhängig ist.
Bei bekannten Verfahren erfolgt die Regelung oder Steuerung der Verbrennungskraftmaschine und die Berechnung des von der Verbrennungskraftmaschine abgegebenen Drehmoments ohne die Einbeziehung von thermodynamischen Verbrennungskenngrößen. Es hat sich gezeigt, dass die Qualität der Regelung oder Steuerung verbesserungswürdig ist.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Aggregats bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben wenigstens eines Aggregats eines eine Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einem Brennraum aufweisenden Kraftwagens wird das Aggregat mittels einer Recheneinrichtung des Kraftwagens in Abhängigkeit von wenigstens einem, von der Verbrennungskraftmaschine über eine Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine bereitstellbaren Drehmoment betrieben.
Dabei wird das Drehmoment in Abhängigkeit von wenigstens einer, mittels der Recheneinrichtung anhand eines in der Recheneinrichtung gespeicherten Modells berechneten Verbrennungskenngröße einer Verbrennung in dem Brennraum berechnet.
Mit anderen Worten wird bei dem Verfahren die Verbrennungskenngröße anhand des Modells ermittelt. Anschließend wird anhand des Modells oder anhand wenigstens eines weiteren Modells das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine bzw. ihrer Abtriebswelle in Abhängigkeit von der modellierten Verbrennungskenngröße berechnet, d. h. modelliert. Das Drehmoment steht dann zum Betreiben, d. h. zum Regeln oder Steuern des Aggregats durch die Recheneinrichtung zur Verfügung, so dass ein auf das Drehmoment abgestimmter und somit vorteilhafter Betrieb des Aggregats ermöglicht ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine sehr hohe Qualität der Modellierung des Drehmoments, so dass beispielsweise ein effizienter und komfortabler Betrieb des Aggregats möglich ist. Insbesondere kann eine sehr gute Betriebsartenumschaltung des Aggregats, insbesondere der Verbrennungskraftmaschine, durchgeführt werden. Bei einer solchen Betriebsartenumschaltung wird beispielsweise zwischen wenigstens zwei unterschiedlichen Brennverfahren umgeschaltet, was sehr vorteilhaft durchgeführt werden kann, da dies in Abhängigkeit von dem modellierten Drehmoment erfolgen kann.
Bei dem Aggregat kann es sich um die beispielsweise als Hubkolben-Brennkraftmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine selbst handeln. Hierbei können beispielsweise Brennverfahren wie Schicht-Brennverfahren in Abhängigkeit von dem berechneten (modellierten) Drehmoment beeinflusst oder durchgeführt werden.
Das Aggregat kann auch ein mit der Verbrennungskraftmaschine gekoppeltes oder koppelbares Getriebe sein, bei dem aufgrund der Berechnung des von der Verbrennungskraftmaschine bereitstellbaren und an das Getriebe übertragbaren Drehmoments beispielsweise Schalteingriffe oder Schaltvorgänge in Abhängigkeit von dem Drehmoment besonders vorteilhaft durchgeführt werden können.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder den Fig. alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
1 bis 3 dienen dabei zur Veranschaulichung des Hintergrunds der Erfindung.
Die Zeichnung zeigt in:
1 ein p-V-Diagramm einer Verbrennung in einem Brennraum einer als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Vier-Takt-Verbrennungskraftmaschine;
2 ein Diagramm mit zwei Verläufen zur Veranschaulichung eines Brennverlaufs der Verbrennung;
3 ein Modell zum Modellieren eines indizierten Hochdruckmoments der Verbrennungskraftmaschine, mittels welchem die Verbrennungskraftmaschine betreibbar ist;
4 ein Modell zum Modellieren einer Verbrennungsschwerpunktlage oder einer 50%-Umsatzlage der Verbrennung, was zusammenfassend als Verbrennungslage bezeichnet wird, mittels welchem die Verbrennungskraftmaschine betreibbar ist;
5 eine weitere Ausführungsform eines Modells zur Modellierung eines indizierten Hochdruckmoments der Verbrennungskraftmaschine in Abhängigkeit von der modellierten Verbrennungslage, mittels welchem die Verbrennungskraftmaschine betreibbar ist;
6 ein Zündwinkelkennfeld der Verbrennungskraftmaschine;
7 ein Schaubild zur Veranschaulichung von Verbrennungskenngrößen in Abhängigkeit von der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine;
8 ein weiteres Schaubild zur Veranschaulichung von Verbrennungskenngrößen in Abhängigkeit von der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine;
9 ein Schaubild zur Veranschaulichung einer Verschiebung eines berechneten Zündwinkels in Abhängigkeit von einer Abgasrückführrate der Verbrennungskraftmaschine;
10 ein Schaubild zur Veranschaulichung einer Veränderung eines Brennverzugs in Abhängigkeit von der Abgasrückführrate der Verbrennungskraftmaschine;
11 ein Schaubild zur Veranschaulichung einer Verschiebung des berechneten Zündwinkels in Abhängigkeit von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Brennraum;
12 ein Schaubild zur Veranschaulichung einer mittleren Verschiebung der Verbrennungslage in Abhängigkeit von dem berechneten Zündwinkel;
13 ein Schaubild zur Veranschaulichung einer Skalierung eines Faktors des Modells gem. 4 in Abhängigkeit vom berechneten Zündwinkel;
14 ein Schaubild zur Veranschaulichung einer Skalierung eines Faktors des Modells gem. 4 in Abhängigkeit von einem eingestellten Zündwinkels der Verbrennungskraftmaschine;
15 ein Schaubild zur Veranschaulichung der Verbrennungslage in Abhängigkeit von dem berechneten und dem eingestellten Zündwinkel;
16 ein Schaubild zur Veranschaulichung einer Differenz aus dem berechneten und dem eingestellten Zündwinkel in Abhängigkeit von dem berechneten Zündwinkel und der Verbrennungslage;
17 ein Schaubild zur Veranschaulichung eines Wirkungsgrads der Verbrennung in Abhängigkeit von der Verbrennungslage und der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine;
18 ein Schaubild zur Veranschaulichung eines optimalen Drehmoments in Abhängigkeit von einer Brennraumfüllung und der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine;
19 ein Schaubild zur Veranschaulichung eines Gütegrads einer Luftausnutzung in Abhängigkeit vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis;
20 ein gegenüber dem Modell gem. 4 erweitertes Modell zur Modellierung des Drehmoments unter Berücksichtigung von variablen Steuerzeiten von Nockenwellen der Verbrennungskraftmaschine;
21 ein Schaubild zur Veranschaulichung einer Korrektur des berechneten Zündwinkels in Abhängigkeit von Stellungen der Nockenwellen;
22 einen I-Regler zum Abgleich der modellierten Verbrennungslage mit einer anhand wenigstens einer erfassten Messgröße ermittelten Verbrennungslage; und
23 Eingriffsmöglichkeiten des I-Reglers in das Modell gem. 4.
1 bis 23 veranschaulichen ein Verfahren zum Betreiben eines Aggregats eines Kraftwagens mittels einer Recheneinrichtung. Der Kraftwagen umfasst dabei eine als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine, welche den Kraftwagen antreiben kann. Dazu stellt die Verbrennungskraftmaschine wenigstens ein Drehmoment über ihre Abtriebswelle, insbesondere Kurbelwelle, bereit. Die Verbrennungskraftmaschine weist wenigstens einen Brennraum in Form eines Zylinders auf, in welchem Verbrennungen eines Gemisches ablaufen. Bei einer solchen Verbrennung kommt es zu einem Druckverlauf im Zylinder.
Zum Betreiben des Aggregats wird ein das Drehmoment charakterisierendes Drehmoment als indiziertes Hochdruckoment MIH anhand eines Modells berechnet, wie im Folgenden beschrieben wird. Das Aggregat kann dann in Abhängigkeit vom Hochdruckmoment MIH betrieben, d. h. gesteuert oder insbesondere geregelt werden. Bei dem Aggregat kann es sich um die Verbrennungskraftmaschine selbst oder ein der Verbrennungskraftmaschine zugeordnetes Getriebe handeln, auf welches das Drehmoment übertragen wird. Die Verbrennungskraftmaschine ist vorliegend als Ottomotor ausgebildet.
Die Vorgehensweise setzt dabei den Einsatz von Brennraumdruckindizierung zur Bedatung voraus. Da sich sowohl Ladungswechselverluste (aus Saugrohrdruck und Abgasgegendruck) als auch Reibungsverluste der Verbrennungskraftmaschine modellieren lassen, ist eine herkömmliche Betrachtung über ein sogenanntes, effektives Motormoment, welches an einem Motorprüfstand an einer Motorbremse erfasst wird, nicht mehr nötig oder nur dann sinnvoll, wenn unter Kenntnis von Verlustmomenten auf das innere Hochdruckmoment MIH zurückgerechnet werden soll.
Zielgröße ist das in 1 veranschaulichte, innere Hochdruckmoment MIH, das sich aus dem Kreisintegral der Hochdruckschleife des Kreisprozesses berechnen lässt. Mit p_zyl ist dabei der Brennraumdruck im Zylinder bezeichnet, während V das Volumen im Zylinder bezeichnet. Eine weitere, zu modellierende Größe ist ein in 2 veranschaulichter 50%-Umsatzpunkt H50, welcher auch als H50-Umsatzlage oder als 50%-Umsatzlage bezeichnet wird, oder vorzugsweise eine Verbrennungsschwerpunktlage HSQ, welche Verbrennungskenngrößen der Verbrennung im Zylinder darstellen. HSQ und H50 werden zusammenfassend auch als Verbrennungslage bezeichnet. Mit dQ_B ist die Wärmeabgaberate (Brennverlauf) bezeichnet. Q_B bezeichnet die absolute abgegebene Wärmemenge (Summenbrennverlauf) und φ bezeichnet eine Drehstellung der Kurbelwelle in Grad Kurbelwinkel °KW nach dem oberen Zündtotpunkt ZOT [°KW n.ZOT].
Die Verbrennungsschwerpunktlage HSQ kann allerdings eine detaillierte Brennverlaufsanalyse erfordern, die für eine große Messpunkteanzahl eher selten durchgeführt wird. Wirkungsgradbestimmend ist eigentlich die Verbrennungsschwerpunktlage HSQ. Diese kann allerdings aufwendig zu bestimmen sein, beispielsweise durch Brennverlaufsanalyse und Flächenschwerpunktberechnung, weshalb als Äquivalent der 50%-Umsatzpunkt H50 des Heizverlaufs bzw. Brennverlaufs herangezogen werden kann.
Herkömmlicherweise erfolgt die Bedatung von Modellen zur Berechnung des von der Verbrennungskraftmaschine bereitstellbaren Drehmoments unter Nichteinbeziehung der Brennraumdruckindizierung. Gemessen wird nur das effektiv an der Motorbremse eines Motorprüfstands abgegebene Drehmoment, welches üblicherweise auch als Motormoment bezeichnet wird. Die Summe aus Ladungswechsel- und Schleppmoment wird im ungefeuerten Betrieb bei verschiedenen Saugrohrdrücken und Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine ermittelt. Optimale Zündwinkel sowie Zündwinkelwirkungsgrade werden über Zündwinkelschleifen aus dem Verlauf des effektiven Moments bestimmt. Das birgt schon einen Fehler an sich, da sich veränderte Zündwinkel immer nur auf das indizierte Hochdruckmoment auswirken. Bei der beschriebenen Vorgehensweise landen allerdings Teile der Verlustmomente auch im modellierten inneren Hochdruckmoment.
3 zeigt eine sehr einfache Möglichkeit, ein indiziertes Hochdruckmoment TQI zu modellieren. In Abhängigkeit von einer Füllung des Zylinders oder einer Luftmasse pro Arbeitsspiel MAF und der Drehzahl N der Verbrennungskraftmaschine wird ein Referenzmoment oder optimales Moment tqi_ref abgelegt. Dieses Moment tqi_ref stellt das indizierte Hochdruckmoment dar, das die Verbrennungskraftmaschine bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder Verbrennungsluftverhältnis λ von 1 und einem Zündwinkelwirkungsgrad iga_eff von 1, welcher auch als Referenzzündwinkel oder optimaler Zündwinkel bezeichnet wird, abgibt, d. h. bereitstellt. λ wird auch als Luft-Kraftstoff-Verhältnis bezeichnet.
Ein Referenzzündwinkel iga_ref ist der Zündwinkel, mit dem bei gegebener Zylinderfüllung und Drehzahl das maximale Drehmoment abgegeben wird. Thermodynamisch gesehen würde das einer Verbrennungsschwerpunktlage bzw. einer Verbrennungslage von etwa acht Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Zündtotpunkt (8°KW n.ZOT) entsprechen.
Der Zündwinkelwirkungsrad iga_eff beschreibt die Verringerung des Referenzmoments aufgrund einer Verschiebung iga_dif des Zündwinkels IGN weg vom Referenzzündwinkel iga_ref. Ein Lambdawirkungsgrad lamb_eff berücksichtigt eine Momentenbeeinflussung durch Anfettung oder Abmagern. Er fällt bei konstanter Luftmasse generell Richtung magere Luft-Kraftstoff-Verhältnisse von λ größer als 1 ab und hat sein Maximum bei λ von ca. 0,9. Hier wird die zur Verfügung stehende Luftmasse maximal ausgenutzt.
Betriebspunktabhängige Kennfelder TQI_REF und IGA_REF gelten nur für eine betriebspunktanhängige Steuerzeit, d. h. bei variablen Ventiltrieben reicht ein Kennfeld nicht aus. Es erfolgt eine Vervierfachung dieser beiden Kennfelder TQI_REF und IGA_REF: für unverstellte Nockenwellen zum Betätigen von Gaswechselventilen der Verbrennungskraftmaschine, für beide Nockenwellen auf Sollposition und nur Einlassnockenwelle auf Sollposition verstellt.
Bei einer davon unterschiedlichen, neuen Momentenstruktur ist es von Vorteil, Zusammenhänge zu vereinfachen und eine Schnittstelle für eine Verbrennungsregelung zu bieten. Komplizierte Zusammenhänge werden dann einfacher darstellbar, wenn man versucht, die reale Physik oder Thermodynamik abzubilden. Bei der konventionellen Momentenmodellierung ist der Zündwinkelwirkungsgrad eigentlich nur ein Versuch, die Wirkungsgradänderung, die sich mit Verschiebung der Verbrennungslage ergibt, abzubilden. Hätte man die Information über die Verbrennungslage in der Motorsteuerung bzw. -regelung zur Verfügung, könnte man an dieser Stelle die Qualität der Momentenmodellierung deutlich verbessern.
Vorteilhaft ist also ein Ansatz, der die Verbrennungslage in Abhängigkeit von wenigen, in der Steuerung oder Regelung der Verbrennungskraftmaschine zur Verfügung stehenden Größen wiedergibt. Empirische Verbrennungsmodelle, die in Abhängigkeit von Restgasrate, Lambda (Verbrennungsluftverhältnis), Liefergrad usw. Brennbeginn und Ersatzbrennverlaufskoeffizienten berechnen, sind für abzubildende Betriebsbereiche viel zu ungenau.
Vorteil der bisherigen Struktur ist jedoch, dass auch nicht messbare Einflüsse auf die Verbrennung der jeweiligen Verbrennungskraftmaschine über das Referenzzündwinkelkennfeld modellierbar gemacht werden. Diesen Vorteil sollte man auch weiterhin nutzen. 4 zeigt ein Modell zur Modellierung der Verbrennungslage.
Der Referenzzündwinkel wird hier definiert als der Zündwinkel, bei dem sich die als optimal anzusehende Verbrennungslage von 8°KW n.ZOT einstellt und wird hier deshalb auch als zw8 aus einem Kennfeld ZW8 bezeichnet. ZW8 wird, wie der Referenzzündwinkel, über die Zylinderfüllung und Drehzahl abgelegt. Dies ergibt einen Basiszündwinkel zw8bas. Die Änderungen im Brennverzug, die sich bei Variation der Steuerzeiten ergeben, werden einzig abgefangen über einen restgasabhängigen zeitkonstanten Versatz zw8egrkor, was üblicherweise auch. als Offset (Versatz) bezeichnet wird. Der Versatz zw8egrkor wird auf zw8bas addiert. Eine Erhöhung des Restgasgehalts führt zu einer Verlängerung des Brennverzugs. Ebenso wird mit sich verändernden Lambdas (Verbrennungsluftverhältnisse) im Zylinder verfahren. Fettes Gemisch führt zu einer Verkürzung des Brennverzugs, mageres Gemisch zu einer Verlängerung gegenüber einem λ von 1. Der zugehörige Versatz (Offset) ist zw8lamkor. Es ergibt sich der Referenzzündwinkel zw8, bei dem sich eine Verbrennungsschwerpunktlage von 8°KW n.ZOT einstellt.
Hierbei wird also die Zusammensetzung eines Gemisches im Zylinder berücksichtigt, die sich auf den Brennverzug der Verbrennung auswirken kann. Im Rahmen der Berücksichtigung der Zusammensetzung des Gemisches werden hierbei auch variable Steuerzeiten der über die Nockenwellen der Verbrennungskraftmaschine betätigbaren Gaswechselventile des Zylinders berücksichtigt. Die Steuerzeiten beeinflussen die Zusammensetzung des Gemisches, beispielsweise die Menge des Abgases (Restgasgehalt) im Gemisch und somit den Brennverzug.
In 4 bezeichnet egr eine Abgasrückführrate und somit eine Menge an Abgas der Verbrennungskraftmaschine, das von einem Abgastrakt zu einem Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine rückgeführt wird. Mit nmot ist die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine bezeichnet, während mit rl die relative Zylinderfüllung der Verbrennungskraftmaschine bezeichnet ist. Ferner bezeichnet lambda das Verbrennungsluftverhältnis.
Eine Abweichung difzw8 eines Zündwinkels zwout von zw8 führt über eine Kennlinie DZWDELTAHSQ zu einer Verschiebung der Verbrennungslage bzw. Verbrennungsschwerpunktlage HSQ um deltahsq. Diese Kennlinie gibt also die generelle Reaktion der Verbrennungskraftmaschine auf Verschiebung des Zündwinkels wieder. 10°KW Zündwinkelverschiebung gegenüber zw8 ergeben nicht zwangsweise eine Verschiebung der Verbrennungslage um dieselbe Größenordnung, das Verhalten kann in Bereichen durchaus unter- oder überproportional sein, jedoch immer streng monoton steigend.
Nun geht die Aussage des Referenzzündwinkels oder optimalen Zündwinkels, hier zw8, aber deutlich darüber hinaus, bei welchem Zündwinkel das maximale Drehmoment abgegeben wird bzw. bei welchem Zündwinkel sich eine Verbrennungslage von 8°KW n.ZOT einstellt. Der Referenzzündwinkel ist für einen gegebenen Last-Drehzahl-Betriebspunkt gleichzeitig ein indirektes Maß für den Zustand im Zylinder und kann damit nicht messbare Größen wie Turbulenz- oder Drallniveau oder lokale Verhältnisse an einer Zündkerze zum Zünden des Gemisches im Zylinder ersetzen. Dies wiederum kann man nutzen, um die mittlere Übersetzung zwischen Zündwinkeldifferenz und Verbrennungslagendelta (DZWDELTAHSQ) zu verändern. Hierzu wird ein Korrekturfaktor fakzw8deltahsq aus einer Kennlinie FAKZW8DELTAHSQ eingeführt, der in Abhängigkeit von dem Referenzzündwinkel die Übersetzung zwischen difzw8 und deltahsq strecken kann.
Eine zweite Einflussgröße auf die Schwerpunktlagenverschiebung ist der Zeitpunkt bzw. Zündwinkel zwout, zu dem tatsächlich gezündet wird, der also tatsächlich eingestellt ist. Auch hier erweist sich ein Streckungsfaktor fakzwoutdeltahsq aus einer Kennlinie FAKZWOUTDELTAHSQ auf die eigentliche Verschiebung der Verbrennungslage als zielführend.
Die Modellierung des Hochdruckmoments MIH ist in 5 veranschaulicht. Über relative Zylinderfüllung rl und Drehzahl nmot der Verbrennungskraftmaschine wird das bei optimaler Verbrennungslage (8°KW n.ZOT) und einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ von 1 von der Verbrennungskraftmaschine abgebbare Hochdruckmoment miop abgelegt, was MIH aus 1 entspricht. Es gibt einen Lambdawirkungsgrad ETALAM mit der maximalen Luftausnutzung bei einem λ von ca. 0,9.
Der große Unterschied zur herkömmlichen Modellierung ist hier der Wegfall des Zündwinkelwirkungsgrads, der die Verringerung des Drehmoments in Abhängigkeit von dem Abstand des aktuellen Zündwinkels zum optimalen Zündwinkel abbildet. Er wird ersetzt durch den Wirkungsgrad der Verbrennungslage, der definitionsgemäß ein Gütegrad ist. Dieser allerdings wird um eine Dimension ergänzt: der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine (Motordrehzahl). Der Grund dafür ist, dass im Verbrennungslagenwirkungsgrad thermodynamisch nicht nur direkte Wirkungsgradveränderungen durch einen späteren oder früheren Brennverlauf sondern auch sekundäre Effekte auf zum Beispiel Realgasverluste und Wärmeübergang summmiert bzw. multipliziert sind. Diese Querwirkungen werden im Weiteren präzisiert.
Das Verhalten des Zündwinkels, an dem eine Verbrennungslage von 8°KW n.ZOT eingestellt wird, ist 6 zu entnehmen und bereits vom optimalen Zündwinkel oder vom Referenzzündwinkel bekannt, nur, dass für diese beiden die eigentliche Verbrennungslage keine Rolle spielt. Mit zunehmender Drehzahl wird eine frühere Zündung notwendig. Nimmt man an, dass die Verbrennungsgeschwindigkeit aufgrund des mit der Drehzahl steigenden Turbulenzniveaus etwa kurbelwinkelkonstant ist, gründet die mit steigender Drehzahl früher notwendige Zündung in einem zeitkonstanten Brennverzug, was 7 zu entnehmen ist. Der obere Verlauf bezieht sich auf den 90%-Umsatzpunkt H90, der zweite Verlauf von oben auf den 50%-Umsatzpunkt H50, der dritte Verlauf von oben auf den 5%-Umsatzpunkt H05 und der unterste Verlauf bezieht sich auf den Zündzeitpunkt ZZP bei effektivem Mitteldruck pme von 6 bar.
Gleichzeitig verlängern sich Brenndauer und Brennverzug mit abnehmender Zylinderfüllung, was einen früheren Zündwinkel notwendig macht, was 8 zu entnehmen ist. Hierbei gilt für die Verläufe das zu 7 Geschilderte. Ab einer relativen Zylinderfüllung rl von 50% bleibt sowohl der Brennverzug als auch die Brenndauer relativ konstant. Das gibt so auch das Kennfeld für ZW8 wieder.
Neuerung gegenüber der bisherigen Vorgehensweise ist der Entfall der vervielfältigten Referenzzündwinkelkennfelder, die für verschiedene Nockenwellenstellungen abgelegt wurden. Ersetzt werden diese Kennfelder durch eine einfache Kennlinie, die die Verlängerung des Brennverzugs bei Erhöhung der, insbesondere inneren, Abgasrückführrate EGR beschreibt. Dies ist 9 zu entnehmen, in der Delta ZW8 die Verschiebung des Zündwinkels für 8°KW n.ZOT Verbrennungslage in Abhängigkeit von der Abgasrückführrate (AGR-Rate)
Dass die Optimierung der im Modell vorgesehenen Kennlinie ZW8EGRKOR die realen Verhältnisse widerspiegelt zeigt 10, und das, obwohl im Modellansatz nur eine modellierte AGR-Rate verwendet wurde und hier die wirkliche AGR-Rate EGR_r aufgetragen ist. In 10 abgebildet ist die absolute Brennverzugsdauer BV in Millisekunden in Abhängigkeit von der AGR-Rate, die Kennlinie ZW8EGRKOR bildet nur eine Änderung gegenüber einem Ausgangszustand ab.
Die Verkleinerung des ZW8-Zündwinkels mit fetter werdendem Luft-Kraftstoff-Gemisch fällt gering aus und betrifft nur Betriebspunkte bei höherer Last und Drehzahl, bei denen aufgrund von Bauteilschutz die Abgastemperatur gesenkt wird. Dies ist aus 11 erkennbar. Hier bezeichnet Delta ZW8 die Verschiebung des Zündwinkels für 8°KW n.ZOT Verbrennungslage in Millisekunden.
Um hier eine exakte Bedatung zu bekommen, werden in ausgewählten Betriebspunkten zusätzlich Lambdavariationen gefahren. Die Umrechnung von dem Zündwinkel für 8°KW n.ZOT Verbrennungslage ZW8 bzw. zw8 und ZWOUT auf die für ZWOUT gültige Verbrennungslage erfolgt über drei Kennlinien.
Die eigentliche Übersetzung zwischen Deltazündwinkel (Abweichung difzw8 = zw8 – zwout) und deltahsq erfolgt über die in 12 gezeigte Kennlinie DZWDELTAHSQ, wobei hier deltahsq mit Delta HSQ bezeichnet ist. Sie gibt die generelle Reaktion der Verbrennungskraftmaschine auf Zündwinkelverschiebungen wieder. Man sieht, dass bei Verschiebung des Zündwinkels ZWOUT von etwa 10 bis 30°KW nach spät gegenüber ZW8 bzw. zw8 die Wirkung auf den Verbrennungsschwerpunkt HSQ bzw. auf die Verbrennungslage am stärksten ist.
Wie eingangs geschildert liefert der Zündwinkel zw8 auch eine Aussage über den Zustand oder eine Reaktivität im Zylinder. Dies kann man sich über die in 13 dargestellte Kennlinie FAKZW8DELTAHSQ zu Nutze machen. Diese Kennlinie kann die Wirkung der Übersetzung zwischen difzw8 und deltahsq verstärken oder abschwächen. Kleine Werte von zw8 weisen auf einen kurzen Zündverzug und/oder eine kurze Brenndauer insgesamt aber auf eine hohe Reaktivität im Zylinder hin. Dementsprechend verlangt FAKZW8DELTAHSQ für kleine zw8 auch eine Verstärkung von DZWDELTAHSQ, bei späten zw8 eine Abschwächung.
Ein zweiter wichtiger Einfluss auf den Verbrennungslagenhebel einer Zündungsänderung ist der tatsächliche Zündzeitpunkt ZWOUT, der im Modell durch die in 14 dargestellte Kennlinie FAKZWOUTDELTAHSQ abgebildet ist. Beim Verlauf von FAKZWOUTDELTAHSQ ist zu differenzieren: bei frühen ZWOUT hat man generell geringe Differenzen zum Zündwinkel zw8 und damit geringe Schwerpunktlagenverschiebungen. Die Wirkung des Faktors ist dementsprechend sehr gering und die großen Werte in diesem Bereich nicht ernst zu nehmen. Interessant ist jedoch die Tatsache, dass bei Zündwinkeln ZWOUT nahe dem oberen Totpunkt die Verbrennung stärker auf Zündwinkeländerungen reagiert.
Die zu erreichende Qualität der Modellierung der Verbrennungslage richtet sich vor allem danach, welche Fehler in der darauf folgenden Modellierung des Hochdruckmoments zulässig sind. Die erreichte Modellgüte ist wesentlich besser als das, was mit empirischen oder phänomenologischen Modellen erreichbar ist. Der Korrelationskoeffizient liegt bei 0,9907. Statt der Schwerpunktlage der Verbrennung wurde zur Vereinfachung die 50%-Umsatzlage, d. h. der 50%-Umsatzpunkt herangezogen. Insbesondere bei Verbrennungskraftmaschinen mit homogener Verbrennung ist dies zulässig, weil H50 und HSQ nicht weit auseinander liegen. Bei der Bewertung ist zu beachten, dass bei den zur Verfügung stehenden Indizierprogrammen die Heizverlaufsberechnung, die zur Bestimmung der H50-Lage notwendig ist, nur bis 90°KW n.ZOT durchgeführt wird. Bei späten Verbrennungslagen ist die Verbrennung bis dahin allerdings noch nicht abgeschlossen, die berechnete H50-Lage (50%-Umsatzpunkt) wird falsch. Aus diesem Grund fließen gemessene H50-Lagen später als 55°KW n.ZOT nicht mit in die Modellbildung ein.
Um die Qualität der Modellierung in Bezug auf das anschließende Modell für das indizierte Hochdruckmoment bewerten zu können, macht ein Blick auf die Fehlerverteilung über das Hochdruckmoment Sinn. Kleinere Verbrennungslagenfehler bei höheren Drehmomenten helfen den Fehler in der Modellierung klein werden zu lassen. Bei niedrigen Lasten hingegen sind die Auswirkungen von H50-Fehlern auf das abgegebene Drehmoment absolut geringer, d. h. das erhaltene Fehlerbild bildet eine gute Voraussetzung für die anschließende Momentenmodellierung.
Um Momenteneingriffe über den schnellen Zündwinkelpfad zu ermöglichen, ist es von Vorteil, wenn die Modellierung der Verbrennungslage bzw. Verbrennungsschwerpunktlage invertierbar ist. Aus der inversen Momentenstruktur kommt dann beispielsweise die Anforderung einer Momentenreduzierung, die in eine Soll-Verbrennungslage umgerechnet wird. Aus dieser Soll-Verbrennungslage ist dann ein Deltazündwinkel zu berechnen. Das wird über die drei Kennlinien DZWDELTAHSQ, FAKZW8DELTAHSQ und FAKZWOUTDELTAHSQ schwierig. Eine Möglichkeit wäre die Invertierung nur von DZWDELTAHSQ und fakzw8deltahsq und fakzwoutdeltahsq, welche Streckungsfaktoren darstellen, aus der Ist-Schwerpunktberechnung zu nehmen. Dies kann dynamisch allerdings zu Ungenauigkeiten führen.
Die zweite Möglichkeit ist die Berechnung eines Kennfelds aus den drei Kennlinien. Dies ist prinzipiell möglich, weil die drei Kennlinien mit zw8-zwout, zw8 und zwout effektiv nur zwei Eingänge besitzen. Das entstehende Kennfeld wird aufgespannt über zw8 und zw8-zwout und enthält die Information über die Verbrennungslage bei gegebener Zündwinkeldifferenz und gegebenen zw8-Zündwinkel, was aus 15 erkennbar ist. Hierbei ist zw8-zwout mit DZW bezeichnet.
Um eine Invertierbarkeit zur Berechnung eines Deltazündwinkels zu gewährleisten muss dieses Kennfeld in zw8-zwout-Richtung streng monoton steigend sein. Dazu muss sowohl DZWDELTAHSQ streng monoton steigend sein und FAKZWOUTDELTAHSQ darf keine zu großen Gradienten aufweisen.
Aus dem invertierten Kennfeld KFZWOUTHSQZW8 lässt sich nun ablesen, welchen Deltazündwinkel DZW man für eine gegebene Schwerpunktlage bzw. Verbrennungslage benötigt. Dies ist anhand 16 erkennbar. Die Soll-Verbrennungslage kommt dann aus der Inversen zum Verbrennungswirkungsgrad ETAHSQNMOT, was in 17 dargestellt ist.
Rechnet man mit dieser Art der Invertierung aus der modellierten Verbrennungslage zurück auf den Zündwinkel, erhält man nur sehr geringe, vernachlässigbare Fehler. Resultierende Interpolationsfehler sind nicht nennenswert, nur bei großen Werten von zw8 am Kennfeldrand kommt es zu Fehlern.
Gegenüber der herkömmlichen Modellierung des Hochdruckmoments gibt es insbesondere zwei besondere Neuerungen: zum einen wird der Zündwinkelwirkungsgrad ersetzt durch den Wirkungsgrad der Verbrennungslage. Zum anderen wird aus der Wirkungsgradkennlinie ein Kennfeld mit der Drehzahl nmot als zweite Dimension, was 17 zu entnehmen ist.
Die Drehzahl als weitere abhängige Größe wird aus folgendem Grund verwendet: der Wirkungsgrad der Verbrennungslage ist in Wirklichkeit das Produkt aus einzelnen Gütegraden, die mittels Verlustteilung ermittelt werden können. Zum einen ist dies die direkte Auswirkung von Verbrennungslage und Brennverlauf auf den thermodynamischen Kreisprozess. Zum anderen beeinflusst ein sich verändernder Verbrennungsschwerpunkt gleichzeitig Realgasverluste und den Wandwärmeübergang. Gerade der Wärmestrom in die Wand ist eine zeitkonstante Größe, d. h. bei gleichem Temperaturgefälle zwischen Wand und Gas im Zylinder ist der Wärmestrom in die Wand pro Verbrennungszyklus bei niedriger Drehzahl größer, weil der Zyklus länger dauert.
Senkt man jetzt das Temperaturniveau im Brennraum durch eine Verschiebung der Verbrennungslage nach spät, wird die Verschlechterung des Verbrennungsschwerpunktswirkungsgrads kompensiert durch einen geringeren Wandwärmeübergang. Bei niedrigen Drehzahlen ist diese Kompensation allerdings deutlicher spürbar, weil sich der Wandwärmeübergang pro Verbrennungszyklus stärker verringert. So lässt sich der steiler werdende Gradient von ETAHSQNMOT mit zunehmender Drehzahl erklären.
Wie 18 zu entnehmen ist, unterscheidet sich das Kennfeld für das maximale bei λ gleich 1 und einer Verbrennungslage von 8°KW n.ZOT abgebbare Drehmoment kaum von der bisherigen Bedatung bei konventioneller Momentenmodellierung. Idealerweise ergibt sich hier eine zylinderfüllungsabhängige Gerade. In der Realität werden allerdings sowohl Änderungen im Wirkungsgradverhalten über die Drehzahl und Fehler aus der Füllungsmodellierung abgefangen.
Wie in Zusammenschau mit 19 erkennbar ist, ergeben sich für den Lambdawirkungsgrad ETALAM keine Überraschungen. Die maximale Ausnutzung der im Zylinder vorhandenen Luft erreicht man bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 0,9. Für Konfigurationen von Verbrennungskraftmaschinen, bei denen die Nockenwellenstellung starken Einfluss auf die Ladungsbewegung hat, kann zusätzlich eine Modellierung dieses Einflusses notwendig werden. Ein Versatz (Offset) ZW8WNWKOR in Abhängigkeit von Einlass- und Auslassnockenwellenstellung auf die zw8-Berechnung und eine Bewertung ZW8WNWPSRKOR dieses Versatzes über den Saugrohrdruck psr erweist sich als ausreichend, wie 20 und 21 zu entnehmen ist. Hier ist die Einlassnockenwellenstellung mit wnwe und die Auslassnockenwellenstellung mit wnwa bezeichnet. Die Verschiebung des zw8-Zündwinkels erfolgt wiederum im Zeitbereich und muss demnach noch auf Grad Kurbelwinkel °KW umgerechnet werden. Über die Last der Verbrennungskraftmaschine bzw. den Saugrohrdruck muss dieser Einfluss gewichtet werden.
Analog muss auch bei Verwendung einer Ladungsbewegungsklappe verfahren werden. Statt den Nockenwellenstellungen ist hier die Stellung der Ladungsbewegungsklappe die abhängige Größe für die Verschiebung des zw8-Zündwinkels.
Mit Einführung einer Brennraumdrucksensorik und daraus berechneter Merkmale kann ein Abgleich erfolgen zwischen der modellierten Verbrennungslage HSQ_mod und der gemessenen Verbrennungslage HSQ_mess. Eine sehr einfache Form ist ein in 22 gezeigter I-Regler mit der Differenz der Verbrennungslagenabweichung als Eingang. Ausgang kann entweder ein Versatz (Offset) DIFFZW8 oder ein Faktor FAKZW8 sein. Für die permanent eingreifende Regelung würde man den Verstärkungsfaktor K des I-Reglers relativ groß wählen, für Adaptionswerte eher klein.
23 zeigt mögliche Eingriffspunkte x_1-5 des I-Reglers im Modell gem. 4. Eine permanente Regelung der Verbrennungslage ist als Versatz (Offset) auf den zw8-Zündwinkel zu addieren. Je nach Betriebsbereich werden systematisch Fehler in der Verbrennungslage auftreten, die sinnvollerweise adaptiert werden sollten. Genau das ist der Vorteil der Kombination von HSQ- bzw. H50-Modellierung und HSQ- oder H50-Messung. Eine Regelung arbeitet nur, wenn schon eine Regelabweichung aufgetreten ist. Man braucht zur Regelung stationäre Verhältnisse und aufgrund der Stochastik der Verbrennung ist es von Vorteil, die gemessenen Verbrennungslagen zu filtern bzw. den Verstärkungsfaktor des I-Reglers recht klein zu wählen.
Adaptiert man die ermittelten Abweichungen nun aber, verbessert man direkt die Vorsteuerung. Für dynamische Vorgänge wie Betriebsartenumschaltungen ist dies die einzige Möglichkeit, die Verbrennungsregelung – zwar indirekt – nutzbar zu machen. Es gilt die Arten der Adaption und die Adaptionsbereiche sinnvoll zu wählen. Das hängt natürlich stark davon ab, welcher Fehler zu erwarten ist. Generelle Fehler kann man in einer generellen Versatz-Adaption aufintegrieren, Fehler nur bei hohen AGR-Raten z. B. über einen Faktor auf ZW8EGRKOR. Andere denkbare und sinnvolle Adaptionen sind Korrekturen bei hohen Drehzahlen oder bei späten Verbrennungslagen.
In 23 bezieht sich x₁ auf eine multiplikative Adaption bei Fehlern bei hohen AGR-Raten, während sich x₂ auf eine Versatz-Adaption bei Fehlern bei hohen Drehzahlen, insbesondere durch Addition, bezieht. Ferner bezieht sich x₃ auf eine Versatz-Adaption bei generellen Fehlern der Verbrennungslage, insbesondere durch Addition, und x₄ auf eine Einrechnung, insbesondere Addition, des HSQ-Reglers. Weiterhin bezieht sich x₅ auf eine multiplikative Adaption bei Fehlern bei späten Verbrennungslagen.
Bei dieser Vorgehensweise wird zunächst allerdings nur der modellierte Verbrennungsschwerpunkt bzw. die modellierte Verbrennungslage an den gemessenen bzw. die gemessene herangeführt, an der Verbrennung selbst ändert sich nichts. Um den Zündwinkel effektiv zu ändern, müssen Teile der inversen Momentenstruktur aktiviert werden, nämlich die Soll-Zündwinkelberechnung aus der Soll-Verbrennungslage, Zündwinkeleingriffe über die Momentenstruktur sind im Normalbetrieb nicht erlaubt. Diese Restriktion müsste man abändern, auch Verbrennungslageneingriffe gegenüber der optimalen bzw. klopfbegrenzten Lage sind im Normalbetrieb nicht erlaubt. Weitergeführt kann man die komplette Vorsteuerung der Zündung ersetzen durch eine Vorgabe der Soll-Verbrennungslage.
Anhand der 1 bis 23 wird eine Möglichkeit geschildert, unter Erweiterung bestehender Strukturen das Verbrennungsmerkmal Verbrennungslage bzw. Verbrennungsschwerpunktlage in die Steuerung bzw. Regelung, also in den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mittels des Steuergeräts einzuführen. Damit wird zum einen eine qualitative Verbesserung der Momentenmodellierung mit Hilfe der Einführung physikalischer, insbesondere thermodynamischer, Kenngrößen erreicht, weil man Effekte, die durch eine Verbrennungslagenverschiebung ausgelöst werden, jetzt berücksichtigen kann. Zum anderen wird die Möglichkeit geschaffen, die Verbrennungsregelung auch dynamisch über Adaptionswerte nutzbar zu machen. Ein weiterer Vorteil ist die Vereinfachung der Einbindung neuer Brennverfahren durch die physikalisch adaptierte Struktur. Ferner sind Einspringpunkte für eine sinnvolle Einbindung der Brennraumdrucksensorik geschaffen.
Das Verfahren ermöglicht infolge der verbesserten Momentenmodellierung zudem eine Verbesserung von Betriebsartenumschaltungen, beispielsweise die Umschaltung zwischen unterschiedlichen Brennverfahren, aber auch im Hinblick auf Schnittstellen zum Getriebe oder einem hybriden Antriebsstrang. Die Brennraumdrucksensorik kann dabei durch richtige Einspringpunkte und Adaptionen der Modellierung der Verbrennungslage nicht nur stationär sondern auch dynamisch Vorteile bringen.
Bezugszeichenliste

MIH

Hochdruckmoment

p_zyl

Brennraumdruck

V

Volumen

H50

50%-Umsatzpunkt

HSQ

Verbrennungsschwerpunktlage

dQ_B

Brennverlauf

Q_B

Summenbrennverlauf

φ

Drehstellung

°KW

Grad Kurbelwinkel

ZOT

oberer Zündtotpunkt

n.ZOT

nach dem oberen Zündtotpunkt

TQI

indiziertes Hochdruckmoment

MAF

Luftmasse pro Arbeitsspiel

N

Drehzahl

tqi_ref

Referenzmoment

λ

Verbrennungsluftverhältnis

iga_eff

Zündwinkelwirkungsgrad

iga_ref

Referenzzündwinkel

iga_dif

Zündwinkelverschiebung

IGN

Zündwinkel

lamb_eff

Lambdawirkungsgrad

IGA_REF

Referenzzündwinkel-Kennfeld

TQI_REF

Referenzmoment-Kennfeld

ZW8

Zündwinkel-Kennfeld für 8°KW n.ZOT Verbrennungslage

zw8

Referenzzündwinkel

Basiszündwinkel

zw8bas

zw8egrkor

zw8-Versatz aufgrund von AGR-Rate

zw8lamkor

zw8-Versatz aufgrund von Luft-Kraftstoff-Verhältnis

egr

Abgasrückführrate

nmot

Drehzahl

rl

relative Zylinderfüllung

lambda

Verbrennungsluftverhältnis

difzw8

Abweichung zum Referenzzündwinkel

zwout, ZWOUT

ausgegebener Zündwinkel

DZWDELTAHSQ

Kennlinie Deltazündwinkel zu Deltaverbrennungslage

deltahsq, Delta HSQ

Verschiebung Verbrennungslage

fakzw8deltahsq

Korrekturfaktor aufgrund von Referenzzündwinkel

FAKZW8DELTAHSQ

Kennlinie für den Korrekturfaktor aufgrund von Referenzzündwinkel

fakzwoutdeltahsq

Streckungsfaktor aufgrund des ausgegebenen Zündwinkels

FAKZWOUTDELTAHSQ

Kennlinie für den Streckungsfaktor aufgrund des ausgegebenen Zündwinkels

miop

Hochdruckmoment

ETALAM

Lambdawirkungsgrad

ZZP

Zündzeitpunkt

H90

90%-Umsatzpunkt

H05

5%-Umsatzpunkt

EGR

Abgasrückführrate

Delta

ZW8 Verschiebung

ZW8EGRKOR

Kennlinie

EGR_r

wirkliche AGR-Rate

BV

absolute Brennverzugsdauer

DZW

zw8-zwout

ETAHSQNMOT

Verbrennungswirkungsgrad

ZW8WNWKOR

Zündwinkel-Versatz aufgrund von Nockenwellenverstellung

ZW8WNWPSRKOR

Bewertung nockenwellenabhängiger Zündwinkelversatz

psr

Saugrohrdruck

wnwe

Einlassnockenwellenstellung

wnwa

Auslassnockenwellenstellung

HSQ_mod

modellierte Verbrennungslage

HSQ_mess

gemessene Verbrennungslage

DIFFZW8

Versatz

FAKZW8

Faktor

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

EP 2184472 A1 [0004]
DE 102008001081 A1 [0007]

Claims

Verfahren zum Betreiben wenigstens eines Aggregats eines eine Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einem Brennraum aufweisenden Kraftwagens, bei welchem das Aggregat mittels einer Recheneinrichtung des Kraftwagens in Abhängigkeit von wenigstens einem, von der Verbrennungskraftmaschine über eine Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine bereitstellbaren Drehmoment (MIH) betrieben wird, wobei das Drehmoment (MIH) in Abhängigkeit von wenigstens einer, mittels der Recheneinrichtung anhand eines in der Recheneinrichtung gespeicherten Modells berechneten Verbrennungskenngröße (HSQ, H50) einer Verbrennung in dem Brennraum berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskenngröße (HSQ, H50) in Abhängigkeit von wenigstens einem, einen Zündzeitpunkt eines Gemisches in dem Brennraum charakterisierenden Zündwinkel (zw8) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündwinkel (zw8) anhand eines in der Recheneinrichtung gespeicherten Modells in Abhängigkeit von wenigstens einer, eine Zusammensetzung des Gemisches charakterisierenden Gemischkenngröße (egr, lambda) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als die Gemischkenngröße (egr, lambda) eine, eine Menge an von einem Abgastrakt zu einem Ansaugtrakt rückgeführtem Abgas der Verbrennungskraftmaschine charakterisierende Abgasrückführrate (egr) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass als die Gemischkenngröße ein, ein Verhältnis von einem Kraftstoff der Verbrennungskraftmaschine zu Luft in dem Gemisch charakterisierendes Verbrennungsluftverhältnis verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskenngröße (HSQ, H50) in Abhängigkeit von einer Differenz aus dem berechneten Zündwinkel (zw8) und einem eingestellten Zündwinkel (zwout), bei dem das Gemisch in dem Brennraum gezündet wird, berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Erfassungseinrichtung wenigstens eine, die Verbrennung im Brennraum charakterisierende Messgröße erfasst wird, in deren Abhängigkeit wenigstens eine, die Verbrennung charakterisierende Ist-Kenngröße (HSQ_mess) berechnet wird, welche mit der berechneten Verbrennungskenngröße (HSQ, H50) verglichen wird, wobei die Verbrennungskenngröße (HSQ, H50) in Abhängigkeit von diesem Vergleich berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 7 in dessen Rückbezug auf einen der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündwinkel (zw8) in Abhängigkeit von dem Vergleich berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als die Verbrennungskenngröße (HSQ, H50) eine Verbrennungsschwerpunktlage (HSQ) oder ein 50%-Umsatzpunkt (H50) der Verbrennung berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Soll-Zündwinkel (zwout) anhand eines zu dem Modell inversen, weiteren Modells berechnet wird.