DE102013108884A1 - Method and device for controlling an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern und Regeln eines Verbrennungsmotors. Dabei wird der Verbrennungsmotors in Abhängigkeit eines ersten Verlaufs eines Pedalwerts gesteuert, eine mit dem Verbrennungsmotor gekoppelte Bremseinrichtung in Abhängigkeit eines zweiten Verlaufs einer Drehzahl gesteuert und ein innerer Kennwert des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit eines dritten Verlaufs gesteuert, wobei die drei Verläufe zuvor an einem vergleichbaren Verbrennungsmotor aufgezeichnet wurden.The invention relates to a method for controlling and regulating an internal combustion engine. In this case, the internal combustion engine is controlled as a function of a first course of a pedal value, a braking device coupled to the internal combustion engine controlled in response to a second curve of a speed and an internal characteristic of the internal combustion engine in response to a third course controlled, the three courses previously recorded on a comparable internal combustion engine were.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines Verbrennungsmotors. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Technik zum Steuern des Verbrennungsmotors auf einem Prüfstand. The invention relates to a method and a device for controlling an internal combustion engine. In particular, the invention relates to a technique for controlling the internal combustion engine on a test bench.
Um einen Verbrennungsmotor zu testen, ist es üblich, ihn mit einer Bremseinrichtung zu verbinden und seinen Lastzustand sowie die umgesetzte Bremsenergie zu steuern, um unterschiedliche Betriebspunkte des Verbrennungsmotors zu simulieren. Ein Verbrennungsmotor, der beispielsweise für ein Kraftfahrzeug geeignet ist, ist möglichst auf eine Art zu belasten, wie sie im realen Einsatz vorkommt. Dazu kann ein vergleichbarer Verbrennungsmotor in ein Kraftfahrzeug eingebaut und dort zu dessen Antrieb benutzt werden, während Verläufe bestimmter Parameter aufgezeichnet werden. Diese Parameter können beispielsweise eine Pedalstellung und eine Drehzahl umfassen. Die Pedalstellung entspricht der Stellung des Gaspedals, das durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs betätigt wird. Die aufgezeichneten Verläufe können später als Sollgrößen für den zu prüfenden Verbrennungsmotor dienen. Um eine möglichst realistische Abbildung der tatsächlichen Betriebsbelastung am Prüfstand zu erreichen, können unterschiedliche Werte gesteuert werden. In order to test an internal combustion engine, it is customary to connect it to a braking device and to control its load state and the applied braking energy in order to simulate different operating points of the internal combustion engine. An internal combustion engine that is suitable, for example, for a motor vehicle, is to be loaded as possible in a way that occurs in real use. For this purpose, a comparable internal combustion engine can be installed in a motor vehicle and used there to drive it, while courses of certain parameters are recorded. These parameters may include, for example, a pedal position and a speed. The pedal position corresponds to the position of the accelerator pedal, which is actuated by a driver of the motor vehicle. The recorded progressions can later serve as reference variables for the internal combustion engine to be tested. In order to achieve a realistic representation of the actual operating load on the test bench, different values can be controlled.
In einer einfachen Ausführungsform werden der Pedalwert und der mechanische Widerstand, insbesondere das Drehmoment, der Bremseinrichtung gesteuert. Der Bremswiderstand wird dann in Abhängigkeit einer Straßensteigung und eines Geschwindigkeitsverlaufs variiert. Ein Getriebeverhalten, gegebenenfalls einschließlich einer Wandlerkupplung, muss dann ebenfalls nachgebildet werden. In diesem Fall ist die Dynamik des Kraftfahrzeugs häufig nur unzureichend dargestellt, da ein vorausschauendes Verhalten eines menschlichen Fahrers nicht nachgebildet wird. Häufig kann ein realistischer Drehzahlverlauf so nicht nachgebildet werden. In a simple embodiment, the pedal value and the mechanical resistance, in particular the torque, of the braking device are controlled. The braking resistor is then varied as a function of a road gradient and a course of the speed. A transmission behavior, optionally including a converter clutch, then also has to be simulated. In this case, the dynamics of the motor vehicle are often insufficiently represented, since a predictive behavior of a human driver is not replicated. Frequently, a realistic speed curve can not be replicated.
In einer anderen Ausführungsform werden aufgezeichnete Verläufe, insbesondere einer Drehzahl und eines Pedalwerts, direkt am Verbrennungsmotor gesteuert. Dabei kann die Last des Motors auf dem Prüfstand von seinem Vorbild in dem Kraftfahrzeug abweichen. Die Drehzahlregelung der Bremseinrichtung kann einen nicht ursachengerechten Energieeintrag in den Fahrzustand bewirken. Darüber hinaus besteht beispielsweise in einer Leerlaufphase die Gefahr einer Reglerkollision, bei der die Kopplung des Verbrennungsmotors und der Bremseinrichtung zu einer Verspannung führt, die einem realen Betriebspunkt nicht entspricht. Die Steuerung des Verbrennungsmotors und der Drehzahlregler der Bremseinrichtung können beispielsweise gegeneinander arbeiten, so dass die Stellgröße des Verbrennungsmotors in Sättigung arbeiten kann. Der Verbrennungsmotor kann etwa im Leerlauf unter Volllast betrieben werden. Derartige Zustände müssen durch Sonderfälle einer Steuerung begegnet werden. In another embodiment, recorded progressions, in particular a rotational speed and a pedal value, are controlled directly on the internal combustion engine. The load of the engine on the test stand may differ from its model in the motor vehicle. The speed control of the braking device can cause a non-cause-appropriate energy input into the driving state. In addition, there is the risk of a controller collision, for example, in an idle phase, in which the coupling of the internal combustion engine and the braking device leads to a tension that does not correspond to a real operating point. The control of the internal combustion engine and the speed controller of the braking device can, for example, work against each other so that the manipulated variable of the internal combustion engine can operate in saturation. The combustion engine can be operated at about idle under full load. Such states must be countered by special cases of control.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren, ein Computerprogramm und eine Vorrichtung zum Steuern eines Verbrennungsmotors, insbesondere an einem Prüfstand, anzugeben. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder. The invention is based on the object of specifying an improved method, a computer program and a device for controlling an internal combustion engine, in particular on a test bench. The invention solves this problem by means of the subjects of the independent claims. Subclaims give preferred embodiments again.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors umfasst Schritte des Steuerns des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit eines ersten Verlaufs eines Pedalwerts, des Steuerns einer mit dem Verbrennungsmotor gekoppelten Bremseinrichtung in Abhängigkeit eines zweiten Verlaufs einer Drehzahl und des Steuerns eines inneren Kennwerts des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit eines dritten Verlaufs. Dabei wurden die drei Verläufe zuvor an einem vergleichbaren Verbrennungsmotor aufgezeichnet. A method according to the invention for controlling an internal combustion engine comprises steps of controlling the internal combustion engine as a function of a first course of a pedal value, controlling a braking device coupled to the internal combustion engine as a function of a second profile of a rotational speed and controlling an internal characteristic of the internal combustion engine as a function of a third course. The three courses were previously recorded on a comparable internal combustion engine.
Dadurch wird eine Steuerung auf den Pedalwert mit einer Steuerung des inneren Kennwerts des Verbrennungsmotors verbunden. Das vorausschauende Verhalten eines Fahrers kann über den Pedalwert vorgesteuert werden. Durch das zusätzliche Regeln des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit des inneren Kennwerts kann die Angleichung des inneren Lastzustandes des Motors abgesichert werden. Ein Fehler durch eine Störgröße äußert sich lediglich durch eine Abweichung eines äußeren Kennwerts. Thereby, a controller is connected to the pedal value with a control of the internal characteristic of the internal combustion engine. The predictive behavior of a driver can be pre-controlled via the pedal value. Due to the additional rules of the internal combustion engine as a function of the internal characteristic, the alignment of the internal load condition of the engine can be ensured. An error due to a disturbance is expressed only by a deviation of an external characteristic value.
In einer ersten Ausführungsform umfasst der innere Kennwert ein inneres Drehmoment des Verbrennungsmotors. Das innere Drehmoment stellt das gesamte durch den Verbrennungsmotor bereitgestellte Drehmoment dar. Das äußere Drehmoment, das an einer Ausgangswelle des Verbrennungsmotors abgenommen werden kann, ist um Verluste wie durch Reibung oder dem Betrieb eines Nebenaggregats kleiner als das innere Drehmoment. In a first embodiment, the internal characteristic value comprises an internal torque of the internal combustion engine. The internal torque represents the total torque provided by the internal combustion engine. The external torque that can be taken off an output shaft of the internal combustion engine is smaller than the internal torque by losses such as friction or the operation of an accessory.
In einer anderen Ausführungsform umfasst der innere Kennwert eine Menge in den Verbrennungsmotor eingespritzten Kraftstoffs. In another embodiment, the internal characteristic includes an amount of fuel injected into the internal combustion engine.
In noch einer Variante umfasst der innere Kennwert eine Luftfüllung des Verbrennungsmotors. Die genannten Beispiele können miteinander kombiniert werden, um den inneren Kennwert zu bilden. In yet another variant, the internal characteristic value comprises an air filling of the internal combustion engine. The examples mentioned can be combined with each other to form the internal characteristic.
Bevorzugterweise wurden die Verläufe aufgezeichnet, während der vergleichbare Verbrennungsmotor ein Kraftfahrzeug auf einem Rollenprüfstand oder einer Teststrecke antrieb. Eine einmalige Fahrt des Kraftfahrzeugs auf der Teststrecke kann ausreichen, um den Verbrennungsmotor beliebig oft unter vergleichbaren Bedingungen zu untersuchen. Preferably, the courses were recorded while the comparable internal combustion engine was driving a motor vehicle on a chassis dynamometer or a test track. A single trip of the motor vehicle on the test track may be sufficient to examine the engine as often as possible under comparable conditions.
Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt umfasst Programmcodemittel zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Verarbeitungseinrichtung abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist. A computer program product according to the invention comprises program code means for carrying out the method described, when the computer program product runs on a processing device or is stored on a computer-readable data carrier.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors umfasst eine erste Schnittstelle zur Entgegennahme eines ersten Verlaufs eines Pedalwerts, eine zweite Schnittstelle zur Entgegennahme eines zweiten Verlaufs einer Drehzahl, eine dritte Schnittstelle zur Entgegennahme eines dritten Verlaufs eines inneren Kennwerts des Verbrennungsmotors, eine vierte Schnittstelle zur Steuerung des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit des Pedalwerts, eine fünfte Schnittstelle zur Steuerung einer mit dem Verbrennungsmotor gekoppelten Bremseinrichtung in Abhängigkeit der Drehzahl und eine sechste Schnittstelle zur Entgegennahme eines vom Verbrennungsmotor bereitgestellten inneren Kennwerts. Ferner ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, den Verbrennungsmotor mittels der vierten Schnittstelle so zu regeln, dass die Werte der dritten und der sechsten Schnittstelle einander entsprechen. An inventive device for controlling an internal combustion engine comprises a first interface for receiving a first curve of a pedal value, a second interface for receiving a second curve of a speed, a third interface for receiving a third curve of an internal characteristic of the internal combustion engine, a fourth interface for controlling the Internal combustion engine in response to the pedal value, a fifth interface for controlling a braking device coupled to the internal combustion engine in dependence on the rotational speed and a sixth interface for receiving an internal characteristic provided by the internal combustion engine. Furthermore, the device is set up to regulate the internal combustion engine by means of the fourth interface in such a way that the values of the third and the sixth interface correspond to one another.
Die Vorrichtung kann dazu verwendet werden, eine realistische Abbildung von Belastungs- bzw. Betriebszuständen eines Verbrennungsmotors zu realisieren. Ein zu untersuchender Verbrennungsmotor kann realistisch unter den Bedingungen eines vergleichbaren Verbrennungsmotors betrieben werden, an dem zuvor die ersten drei Verläufe aufgezeichnet wurden. The device can be used to realize a realistic mapping of loading or operating conditions of an internal combustion engine. An internal combustion engine to be examined can realistically be operated under the conditions of a comparable internal combustion engine, on which the first three courses were previously recorded.
In einer Ausführungsform ist eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von Informationen der vierten Schnittstelle vorgesehen, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, den inneren Kennwert an die sechste Schnittstelle bereitzustellen. Der innere Kennwert kann durch die Steuereinrichtung als Rechengröße bestimmt werden, beispielsweise auf der Basis von Stellungen von Steuergliedern oder Betriebsparametern wie einer Drehzahl oder einer Lufttemperatur. In one embodiment, a control device for controlling the internal combustion engine in dependence on information of the fourth interface is provided, wherein the control device is adapted to provide the internal characteristic value to the sixth interface. The internal characteristic value can be determined by the control device as an arithmetic variable, for example on the basis of positions of control elements or operating parameters such as a rotational speed or an air temperature.
In einer anderen Ausführungsform ist eine Wandlereinrichtung zur Bereitstellung des inneren Kennwerts an die sechste Schnittstelle auf der Basis von Messungen am Verbrennungsmotor vorgesehen. Die Wandlereinrichtung kann unabhängig von dem Verbrennungsmotor ausgeführt sein. Insbesondere kann die Wandlereinrichtung zur Bestimmung des inneren Kennwerts an unterschiedlichen Verbrennungsmotoren eingerichtet sein. In another embodiment, a transducer means is provided for providing the internal characteristic to the sixth interface based on measurements on the internal combustion engine. The converter device can be designed independently of the internal combustion engine. In particular, the converter device can be set up to determine the internal characteristic value on different internal combustion engines.
Bevorzugterweise ist eine Abtastrate der Informationen an der sechsten Schnittstelle größer als ca. 10 Hz. Diese Abtastrate liegt in einem für die Lastdynamik des Verbrennungsmotors sinnvollen Bereich. Andere Verarbeitungen im Bereich der Vorrichtung können mit entsprechend hoher Dynamik arbeiten. Preferably, a sampling rate of the information at the sixth interface is greater than approximately 10 Hz. This sampling rate is in a range which is meaningful for the load dynamics of the internal combustion engine. Other processing in the field of the device can work with correspondingly high dynamics.
Mit dem beschriebenen Verfahren, dem Computerprogrammprodukt und der Vorrichtung wird die für Applikationsarbeiten oder zur Bestimmung von Abgasen, Verbrauchen oder Leistungen geforderte hohe Vergleichbarkeit zwischen Fahrzeug- und Prüfstandsversuchen dargestellt. With the described method, the computer program product and the device, the high comparability between vehicle and bench tests required for application work or for the determination of exhaust gases, consumption or performances is shown.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügte Figur, welche ein System zur Steuerung eines Verbrennungsmotors darstellt, genauer beschrieben. The invention will now be described in more detail with reference to the attached figure, which shows a system for controlling an internal combustion engine.
Die Figur zeigt ein System
Die Vorrichtung
Eine zweite Schnittstelle
Eine dritte Schnittstelle
Eine vierte Schnittstelle
Eine fünfte Schnittstelle
Eine Wandlereinrichtung
Die an der vierten Schnittstelle
Um die Vergleichbarkeit des inneren Kennwerts des Verbrennungsmotors
Der zweite Verlauf
Beispielsweise wird in einem ersten Schritt ein Kraftfahrzeug durch einen Verbrennungsmotor auf einem Rollenprüfstand oder einer Teststrecke angetrieben. Während des Testbetriebes werden in einem Schritt der erste Verlauf
Die aufgezeichneten Verläufe
In einem Schritt werden die Verläufe
Die Informationen an den Schnittstellen
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