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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors für Kraftfahrzeuge, insbesondere eines Dieselmotors.
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Durch die immer strenger werdenden Vorschriften durch die Gesetzgebungen in den verschiedensten Jurisdiktionen sowie durch Vereinbarungen zur Kohlenstoffdioxidreduktion steigt die Systemkomplexität von Verbrennungsmotoren, insbesondere von Dieselmotoren durch die dadurch bedingt steigende Anzahl von Aktuatoren und Sensoren, stärkere Interaktion der Komponenten und Softwarefunktionalitäten und dergleichen mehr stetig an. Damit wächst auch die Herausforderung, wie die optimalen Betriebspunkte bezüglich Fahrverhalten, Verbrauch und Emission für verschiedene Bedingungen mit einer möglichst geringen Anzahl an Sensoren und möglichst geringem Applikationsaufwand gefunden werden können. Bei modernen Verbrennungsmotoren, insbesondere modernen Dieselmotoren, stellt diese Komplexitätssteigerung eine große Herausforderung für die Software der Motorsteuergeräte dar. Das beinhaltet unter anderem Themen wie mehrstufige Turboaufladung, Hoch- und Niederdruck, Abgasrückführung (AGR), Common-Rail mit mehrfach Einspritzung und dergleichen mehr. Alle diese Komponenten stellen zusätzliche Aktuatoren zur Verfügung, die eine erhöhte Einflussnahme auf den Motor und dessen Verbrennung ermöglichen, wobei die einzelnen Aktuatoren nicht einzeln betrachtet und optimiert werden können, sondern in starker Interaktion gemeinsam die Verbrennung beeinflussen. Hier gilt es nun, die optimalen Betriebspunkte bezüglich Fahrverhalten, Verbrauch und Emission für verschiedene Bedingungen zu finden. Der Kalibrationsaufwand vervielfacht sich außerdem, weil diese optimalen Betriebspunkte nicht nur für einen Betriebsmodus gefunden werden müssen, sondern für mehrere Betriebsmodi wie schnelle Abgastemperaturerhöhung für die Abgasnachbehandlung, Dieselpartikelfilterregeneration, Fettbetrieb für LNT-Regeneration und so weiter. Die Anzahl zu kalibrierenden Kennfelder und damit auch der Speicherbedarf im Motorsteuergerät haben in den vergangenen Jahren dadurch extrem zugenommen.
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Standardmäßig wird diese aufwendige Kalibrierung so vorgenommen, dass sich ein bestmögliches Verhalten des gesteuerten oder geregelten Systems in jedem Fahrzeug über dessen gesamte Lebensdauer ergibt. Derzeit wird bei der Kalibrierung der Funktionalitäten jedoch stets eine Reserve vorgehalten, um Bauteilvarianten, veränderte Umgebungsbedingungen sowie Serienstreuung von Komponenten und deren Halterung Rechnung zu tragen. Falls diese Effekte nicht berücksichtigt würden, könnte sich eine Degeneration des Steuerungsverhaltens und damit eine Verbrauchs- und Emissionserhöhung bis hin zur Instabilität ergeben. Diese vorgehaltene Reserve führt jedoch zu einer signifikanten Abweichung vom bestmöglichen Systemverhalten. Bei der standardmäßigen Kalibrierung wird daher zu dem fast ausschließlich nur unter stationären Bedingungen optimiert. Unter transientem Betrieb stellen sich jedoch Zustände ein, die im stationären nicht vorkommen und das Motorsteuergerät kann in diesen Situationen nicht optimal reagieren. Eine derartige Motorsteuerung gemäß dem Stand der Technik ist in 1 dargestellt. Dabei werden mittels des Motorsteuergerätes 1 Parameterwerte sP1 und sP2 von Sensoren s1 und s2 verarbeitet und daraus Aktuatorwerte aw1 und aw2 bestimmt, mit welchen der Verbrennungsmotor, insbesondere der Dieselmotor im Wesentlichen optimal betrieben werden soll. Dabei kann als Sensor s1 beispielsweise ein Geschwindigkeitssensor und als Sensor s2 ein Abgassensor zur Bestimmung von beispielsweise Stickoxiden NOx verwendet werden, die nach der Verbrennung im Motor M an das Abgasnachbehandlungssystem EAS weitergeleitet werden. Als Aktuatorwerte aw1 und aw2 können beispielsweise Kraftstoffinjektionswerte und Luftbeimischungen verwendet werden. Die hier gewählte Aufzählung ist nur beispielhaft und nicht abschließend.
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Aus einer Dissertation des Autors Felix Richert ist eine „Objektorientierte Modellbildung und Nichtlineare Prädiktive Regelung von Dieselmotoren” (RWTH Aachen, 2006; VDI Fortschritt-Berichte, Reihe 8, Nr. 1092, VDI-Verlag, Düsseldorf 2006) zur Reduktion von Emissionen und zur Steigerung der Leistung bekannt. Unter anderem ist hierfür eine Modellgestützte Prädiktive Regelung (MPR) beschrieben.
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Die
DE 699 12 219 T2 beschreibt ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors. Hierbei wird eine Gruppe von Sollwerten von Ausgangsveränderlichen des Motors bestimmt. Diese Sollwerte werden auf ein inverses Modell des Motors angewendet, woraus eine Gruppe von Steuersignalen gewonnen wird, welche an Regelmittel des Motors angelegt werden sollen. Das inverse Modell des Motors wird dabei von einer iterativen Auswertung einer Schleife gewonnen.
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In der
DE 10 2009 024 544 A1 wird ein Verfahren zur automatischen Bedatung für ein Steuergerät eines Fahrzeugs offenbart. Die Bedatung wird zum Aufbau zumindest einer Kennlinie für einen, einen Zündwinkel betreffenden Parameter genutzt. Des Weiteren wird eine Anzahl auszuwertender Messdaten, die bei unterschiedlichen Betriebspunkten ermittelt werden, eine mathematische Formulierung eines Momentenmodells des Steuergeräts und ein Optimierer genutzt, wobei der Optimierer Werte in einer Kennlinie und den beiden Kennfeldern derart vorgibt, dass Abweichungen zwischen Momentenvorhersagen und gemessenen Momentenwerten minimiert werden.
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Die
DE 10 2010 046 456 A1 offenbart eine Motorsteuervorrichtung und ein Motorsteuerverfahren. Hierbei wird ein Modell einer transienten Antwortcharakteristik sowie ein Modell einer stationären Charakteristik eines Motors verwendet, um einen Störungsschätzwert zu berechnen. Dieser Störungsschätzwert wird verwendet, um die anfänglichen Anweisungswerte eines Düsenöffnungsgrades einer variablen Düsenturboladeeinrichtung und eines Düsenöffnungsgrades einer Abgasrückführungseinrichtung anzupassen. Diese Anpassung ermöglicht es, Modellfehler zu reduzieren und die Störung geeignet zu behandeln.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors für Kraftfahrzeuge, insbesondere eines Dieselmotors zur Verfügung zu stellen, wobei eine Kalibrierung nicht nur unter stationären Bedingungen, sondern im transienten Betrieb optimiert werden kann, sodass das Motorsteuergerät in transientem Betrieb optimal reagieren kann.
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Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung mit allen Merkmalen des Patentanspruchs 1 und mit einem Verfahren mit allen Merkmalen des Patentanspruchs 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors für Kraftfahrzeuge, insbesondere eines Dieselmotors ist zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 8 bis 15 vorgesehen, wobei der Verbrennungsmotor ein softwarebasiertes Motorsteuergerät und wenigstens einen Sensor zur Ermittlung von Parametern des Verbrennungsmotors umfasst, wobei anhand der erfassten Parameter des Verbrennungsmotors das softwarebasierte Motorsteuergerät durch eine Ansteuerung eines dem jeweiligen Parameter zugeordneten Aktuators eine Optimierung des Betriebs des Verbrennungsmotors erzielt wird, und zeichnet sich nunmehr dadurch aus, dass das softwarebasierte Motorsteuergerät mit einer Motorsteuergerätesoftware versehen ist, die einerseits ein Verbrennungsmodell enthält, welches auf Informationen des wenigstens einen Sensors zur Ermittlung von Parametern des Verbrennungsmotors basiert, und die andererseits einen Optimierungsalgorithmus beinhaltet, welcher das Verbrennungsmodell während des Betriebs des Verbrennungsmotors nutzt, um einen Aktuatorwert für den Aktuator des Sensors derart zu bestimmen, dass eine weitere Optimierung des Betriebs des Verbrennungsmotors erzielt wird. Erfindungsgemäß werden im transienten Betrieb durch eine online-Optimierung die optimierten Aktuatorstellungen bestimmt.
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Durch die erfindungsgemäße Bestimmung der Aktuatorwerte mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es ermöglicht, dass unter dem aktuellen Motorzustand und den aktuellen Umweltbedingungen Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemission, insbesondere Stickoxidemission und Rußpartikelemission, des Kraftfahrzeugs beziehungsweise dessen Motors minimiert werden. Die daraus resultierenden Vorteile sind unter anderem Kraftstoffverbrauchsreduzierung, stabilerer Betrieb über Lebensdauer durch eine Alterungskompensation, reduzierte Anforderungen an die Sensorqualität, wodurch eine Systempreisreduzierung erzielt werden kann, reduzierter Kalibrationsaufwand und damit geringere Entwicklungskosten und kürzere Time-to-Market-Zeit, einfache Anpassung an verschiedene Motorkonfigurationen, wie z. B. die Implementierung moderner Sensoren wie beispielsweise Sensoren für den Zylinderdruck, für zukünftige Emissionsminderungen, und verbesserte Diagnosefunktionalitäten.
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Durch die Erfindung ist der Entwickler einer gezielten Motorverbrennung nun in die Lage versetzt, direkt die Sollwerte für die letztlich bei einem Motor interessierenden Größen wie Drehmoment, Emission und Verbrauch im Motorsteuergerät vorzugeben und zu hinterlegen, anstatt die dazu notwendigen Aktuatorpositionen betriebspunktabhängig an einem Versuchsträger zu ermitteln und im Motorsteuergerät zu hinterlegen. Diese Zielgrößen für die der Verbrennungsentwickler die Sollwerte im Motorsteuergerät kalibriert, können beispielhaft Verbrauchsminimierung, Einhaltung von Wunschdrehmoment und Einhaltung von Stickstoffoxid- und Rußemissionszielen sein. Dabei berechnet ein Optimierungsalgorithmus basierend auf diesen Sollwerten der Zielgrößen und einem mitlaufenden Verbrennungsmodell online die Aktuatorpositionen, welche dann bei veränderten Randbedingungen verschiedene Positionen einnehmen können, um das Ziel zu erreichen. Das mitlaufende Verbrennungsmodell ist dabei ein sogenanntes prädiktives Modell, welches es erlaubt, auch nicht vermessene Betriebszustände vorauszusagen, was nur durch eine physikalische Abbildung der Effekte möglich ist. Das mitlaufende Verbrennungsmodell wird mit vorhandenen Sensoren adaptiert, da es sonst nur ein Nominalsystem repräsentieren würde. Die Adaptierung sorgt dafür, dass das Modell das tatsächliche Verhalten des vom Steuergerät gesteuerten Motors mit all seinen Toleranzen und Alterungen wiederspiegelt. Durch diese Maßnahmen wird eine Kraftstoffverbrauchs- und Emissionsreduzierung durch einen optimierten dynamischen Betrieb des Verbrennungsmotors erreicht. Durch die online-Optimierung werden auch im transienten Betrieb die optimierten Aktuatorstellungen gefunden, während mit der konventionellen Lösung, wie sie in 1 dargestellt ist, nur stationär kalibriert werden kann, was allerdings im dynamischen Betrieb nur in Ausnahmefällen dem Optimum entspricht.
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Weiterhin wird eine Verbrauchs- und Emissionsreduzierung durch den stabileren Betrieb des Verbrennungsmotors über dessen gesamte Lebensdauer erreicht. Durch den Abgleich des hinterlegten Verbrennungsmodells mit Sensorwerten wird es permanent an das wahre Systemverhalten angepasst, womit Auswirkungen von Bauteilstreuungs- und Alterungseinflüssen über die Lebenszeit automatisch kompensiert werden. Die bei Standardverfahren vorgehaltene Reserve kann dadurch deutlich geringer gehalten werden. Letztere ist für Grenzsysteme ausgelegt und spiegelt daher für nicht grenzwertige Systeme nicht mehr den optimalen Betrieb wieder.
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Ferner sind auch geringere Entwicklungskosten und kürzere Time-to-Market-Zeiten durch die Erfindung ermöglicht. Durch den vorgeschlagenen physikalischen Ansatz, direkt die Ziele zu hinterlegen und die Aktuatorstellungen online zu bestimmen, entfällt die aufwendige Kalibrationsarbeit, alle Aktuatorstellungen inklusive aller Interaktionen für alle Betriebsmodi im Voraus in Kennfelder zu bedaten. Zu dem erlaubt der physikalische Ansatz eine schnelle Anpassung auf andere Motorkonfigurationen, wie z. B. die Implementierung moderner Sensoren wie Zylinderdrucksensoren für zukünftige Emissionsänderungen und reduziert daher die Entwicklungszeit der Softwareanpassungen.
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Durch die vorgenannten Vorteile ergeben sich auch geringere Gesamtsystemkosten, da reduzierte Anforderungen an die Sensorqualität gestellt werden können, sodass günstigere Komponenten eingesetzt werden können oder gegebenenfalls sogar auf Sensoren verzichtet werden kann.
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Ferner ist wie bereits erwähnt auch eine verbesserte Diagnosefunktionalität gegeben. Die Implementierung des Verbrennungsmodells kann beispielsweise derart verfolgen, dass sie neben der Adaption von Steuerungs- und Regelungsfunktionen auch von modellbasierten Überwachungsfunktionen genutzt werden können. Eine Verbesserung der Überwachung von Fahrzeugfunktionen geht daher einher mit einem verbesserten Verhalten der Steuerungs- und Regelungsfunktionen.
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Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass der wenigstens eine einem Aktuator zugeordnete Sensoreinrichtung zur Ermittlung von Parametern des Verbrennungsmotors wie z. B. Drehmomente, Kraftstoffverbrauch und/oder Emissionswerte, insbesondere Stickstoffemissionswerte ausgebildet ist.
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Die dabei verwendeten Aktuatoren können beispielsweise zur Einstellung eines Kraftstoffeinspritzwertes, einer Luftbeimischung und/oder dergleichen ausgebildet sein.
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Der Optimierungsalgorithmus ist dabei vorteilhafterweise als Iterationsalgorithmus ausgebildet, sodass im Iterationsverfahren die optimalen Aktuatorwerte ermittelt werden können.
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Das Verbrennungsmodell beinhaltet vorzugsweise nicht nur eine Interaktion des Verbrennungsmotors, sondern auch ein Modell der Abgasnachbehandlung.
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Dabei wird im Verbrennungsmodell auch eine Interaktion des Modells des Verbrennungsmotors mit dem Modell der Abgasnachbehandlung berücksichtigt.
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Wie bereits weiter oben erwähnt, sind die Modelle vorzugsweise adaptiv ausgebildet und weisen dazu je ein Adaptionsmodul auf.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors für Kraftfahrzeuge, insbesondere eines Dieselmotors, mit einem softwarebasiertem Motorsteuergerät, welches mit einer Motorsteuergerätesoftware versehen ist, die ein adaptives Verbrennungsmodell des Verbrennungsmotors enthält, und wenigstens einem Sensor zur Ermittlung von Parametern des Verbrennungsmotors und einem dem jeweiligen Parameter zugeordneten Aktuator, wobei mittels des Verfahrens eine Optimierung des Betriebs des Verbrennungsmotors (M) erzielt wird, wobei im transienten Betrieb durch eine online-Optimierung die optimierten Aktuatorstellungen bestimmt werden, weist folgende Verfahrensschritte auf:
- a) Ermittlung eines Sensorwertes des wenigstens einen Sensors,
- b) Berechnung des dem erfassten Sensorwert zuzuordnenden Parameters,
- c) Weitergabe des dem erfassten Sensorwert zuzuordnenden Parameters an einen Optimierungsalgorithmus, welcher das adaptive Verbrennungsmodell des Verbrennungsmotors während eines Betriebs des Verbrennungsmotors nutzt,
- d) Bestimmung eines Aktuatorwertes für die dem jeweiligen Parameter zugeordneten Aktuator durch den Optimierungsalgorithmus,
- e) Weitergabe des in Schritt d) bestimmten Aktuatorwertes an das adaptive Verbrennungsmodell des Verbrennungsmotors,
- f) Bestimmung eines fiktiv optimierten Parameterwertes des wenigstens einen Sensors durch das Verbrennungsmodell,
- g) Weitergabe des in Schritt f) bestimmten fiktiv optimierten Parameterwertes an den Optimierungsalgorithmus,
- h) Entscheidung durch den Optimierungsalgorithmus, ob der in Schritt d) bestimmte Aktuatorwert für den Aktuator an den Verbrennungsmotor weitergegeben wird,
- i1) Iterative Wiederholung der Verfahrensschritte d) bis h), wenn in Schritt h) entschieden wurde, dass der in Schritt d) bestimmte Aktuatorwert für den Aktuator an das Verbrennungsmodell weitergegeben wird,
- i2) Wiederholung der Verfahrensschritte a) bis h), wenn in Schritt h) entschieden wurde, dass der in Schritt d) bestimmte Aktuatorwert für den Aktuator an den Verbrennungsmotor weitergegeben wird.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors für Kraftfahrzeuge, insbesondere eines Dieselmotors, werden die zuvor für die erfindungsgemäße Vorrichtung beschriebenen Vorteile ebenfalls erreicht.
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Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die iterative Wiederholung in Schritt i1) nach einer vorbestimmten Anzahl von Iterationen abgebrochen und der Aktuatorwert der letzten Iteration für den Aktuator an den Aktuator weitergegeben wird. Hierdurch ist vermieden, dass sich die Iteration in eine Endlosschleife begibt und somit keine optimierte Motorsteuerung stattfindet.
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Nach einem anderen Gedanken der Erfindung wird die iterative Wiederholung in Schritt i1) abgebrochen, wenn die Differenz zweier aufeinanderfolgender Iterationswerte für den Aktuatorwert unterhalb einer vorgegebenen Toleranzgrenze liegt, wobei der Aktuatorwert der letzten Iteration für den Aktuator an den Aktuator weitergegeben wird. Hierdurch ist erreicht, dass die Iteration bereits dann abgebrochen wird, wenn die Differenz zweier aufeinanderfolgender Aktuatorwerte einen Toleranzwert unterschreitet bevor eine vorbestimmte Anzahl von Iterationen durchgeführt wurde.
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Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass zumindest ein Sensor zur Ermittlung von Parametern des Verbrennungsmotors verwendet wird. Bereits mithilfe dieses zumindest einen Sensor ist eine besonders gute Optimierung der Motorsteuerung mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht. Weiterhin hat es sich dabei als vorteilhaft erwiesen, dass als Aktuator eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, eine Luftbeimischungseinrichtung und/oder dergleichen Einrichtungen verwendet werden. Bereits durch die hier aufgeführten Aktuatoren ist eine besonders gute Optimierung der Motorsteuerung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht.
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Dabei wird durch das Verbrennungsmodell eine Simulation des Verbrennungsmotors und das Abgasnachbehandlungsmodell eine Simulation der Abgasnachbehandlung durchgeführt.
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Besonders vorteilhaft ist es dabei, dass bei der Simulation berücksichtigt wird, dass eine Interaktion des Verbrennungsmotors und der Abgasnachbehandlung besteht.
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Besonders bevorzugt wird dabei eine Simulation des Verbrennungsmotors und/oder der Abgasnachbehandlung, bei der die Modelle durch Sensorwerte adaptiv durchgeführt werden. Die Adaptierung sorgt dafür, dass das Verbrennungsmodell das tatsächliche Verhalten des vom Motorsteuergerät gesteuerten Verbrennungsmotors mit all seinen Toleranzen und Alterungen genauer wiederspiegelt.
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Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Es zeigen:
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1: eine Motorsteuerung nach dem Stand der Technik in einer schematischen Darstellung,
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2: ein generisches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Darstellung,
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3: ein konkretes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Darstellung,
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4: eine beispielhafte Darstellung für dasselbe Beispiel wie in 3 für mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens berechneter fiktiver Parameter.
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In 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Motorsteuerung schematisch dargestellt. Als strukturelle Merkmale sind hierbei das Motorsteuergerät 1, der Verbrennungsmotor M, ein Abgasnachbehandlungssystem EAS sowie ein Sensor s1 und ein Sensor s2 dargestellt. Mithilfe der Sensoren s1 und s2 können dabei Sensorwerte sp1 und sp2 bestimmt werden. Als Sensoren s1 und s2 können dabei beispielsweise ein Geschwindigkeitssensor und in der Abgasnachbehandlung EAS ein Stickoxidsensor verwendet werden. Die Sensorwerte sp1 und sp2 werden mithilfe des Motorsteuergerätes 1 in Parameter P1 und P2 umgerechnet beziehungsweise umgewandelt. Diese Parameter P1 und P2 werden von dem Motorsteuergerät 1 an den Optimierungsalgorithmus OA weitergegeben, der daraus Aktuatorwerte aw1 und aw2 ermittelt, die für einen optimierten Betrieb des Verbrennungsmotors M verwendet werden können. Diese durch den Optimierungsalgorithmus OA ermittelten Aktuatorwerte aw1 und aw2 werden nachfolgend an das Verbrennungsmodell VM weitergegeben, wo unter Zuhilfenahme eines Adaptionsmoduls AM durch das Verbrennungsmodell VM fiktive Parameter fP1 und fP2 erzeugt werden, die zur Weiterbehandlung wiederum an dem Optimierungsalgorithmus OA weitergegeben werden. Die Erzeugung der fiktiven Parameter fP1 und fP2 erfolgt dabei adaptiv unter Zuhilfenahme weiterer Sensorwerte sp3 und sp4, sodass die Anpassung und Optimierung der Motorsteuerung beziehungsweise des Verbrennungsmotors M online erfolgen kann. Die Berechnung von Aktuatorwerten aw1 und aw2 durch den Optimierungsalgorithmus OA erfolgt nun solange, bis eine vorbestimmte Iterationsanzahl erreicht wurde oder aber die Differenz zweier aufeinanderfolgender Aktuatorwerte aw1 beziehungsweise aw2 unterhalb einer Toleranzgrenze liegen, sodass dann die Aktuatorwerte aw1 und aw2 an die Aktuatoren weitergegeben werden und diese entsprechend eingestellt werden. Hierdurch kann in allen Betriebszuständen ein optimierter Betrieb des Verbrennungsmotors M mit minimalem Kraftstoffverbrauch und Stickoxiden/Ruß Emissionen unterhalb der gegebenen Schwelwerte bei gleichzeitig gewünschten Drehmoment des Verbrennungsmotors erzielt werden.
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In 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren realisiert werden kann. Auch hierbei ist dem Verbrennungsmotor M ein Motorsteuergerät 1 zugeordnet. Das Motorsteuergerät 1 weist dabei in seinem Speicher einen Optimierungsalgorithmus OA auf, der von dem Motorsteuergerät aus Sensorwerten sp1, sp2, sp3 ermittelte Parametern P1, P2, P3 weiter verarbeitet. Aus diesen Parametern P1, P2 und P3 ermittelt der Optimierungsalgorithmus Aktuatorwerte aw1, aw2 und aw3, die er an das Verbrennungsmodell VM, welches ebenfalls im Speicher des Motorsteuergerätes 1 abgelegt ist, weitergibt. Das Verbrennungsmodell berechnet nun fiktive Parameter fP1, fP2 und fP3 und gibt diese wiederum an den Optimierungsalgorithmus OA weiter. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis eine vorbestimmte Iterationsanzahl erreicht wurde oder bis zwei von dem Optimierungsalgorithmus OA bestimmte aufeinanderfolgende Aktuatorwerte aw1, aw2 beziehungsweise aw3 unterhalb einer Toleranzgrenze liegen. In beiden Fällen werden die letzten Aktuatorwerte dann an die Aktuatoren weitergegeben, sodass der Verbrennungsmotor M nun optimiert weiterbetrieben werden kann. Der erfindungsgemäße Vorgang wiederholt sich nun, indem wiederum Sensorwerte sp1, sp2 und sp3 an das Motorsteuergerät 1 weitergegeben werden, welches nun wiederum entsprechende Parameter P1, P2 und P3 herausberechnet und diese an den Optimierungsalgorithmus weiterleitet. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel können die hier dargestellten Sensorwerte sp1, sp2 und sp3 ein Geschwindigkeitswert, ein Emissionswert, ein Drehmomentwert oder dergleichen sein. Entsprechende Sensoren und Aktuatoren sind in der Darstellung der 3 allerdings nicht dargestellt. Ebenfalls ist in 3 kein Adaptionsmodul dargestellt. Allerdings arbeitet auch hier das Verbrennungsmodell VM adaptiv, sodass bei der Berechnung beziehungsweise der Bestimmung der fiktiven Parameter fP1, fP2 und fP3 aktuelle Sensorwerte sp1, sp2 und sp3 des Verbrennungsmotors mit berücksichtigt werden.
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In 4 sind nunmehr beispielhaft Aktuatorwerte aw1, aw2, aw3, welche durch das erfindungsgemäße Verfahren ermittelt wurden, beispielsweise für die Masse beziehungsweise Menge des Kraftstoffes, der in dem Verbrennungsmotor eingespritzt wird und den Einspritzzeitpunkt sowie deren Grenzbereiche und Parameter für das Drehmoment den Kraftstoffverbrauch und die Stickoxidemission sowie den angestrebten jeweiligen Zielpunkt dargestellt. Gezeigt werden insbesondere die Aktuatorwerte aw1, aw2, aw3, die resultierenden fiktiven Parameter fP1, fP2, fP3 sowie entweder feste Zielwerte für die Optimierung für die Parameter oder nur obere und/oder untere Grenzwerte für Parameter oder Aktuatorwerte. Auf der x-Achse sind die einzelnen Iterationsschritte dargestellt, wodurch ersichtlich wird, wie der Optimierer sich an das Optimum herantastet
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Hieraus geht deutlich hervor, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beziehungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein sehr effektiver Betrieb des Verbrennungsmotors stattfinden kann, wobei eine Optimierung des Verbrennungsmotors online im transienten Betrieb stattfinden kann.
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Bezugszeichenliste
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- s1
- Sensor
- s2
- Sensor
- s3
- Sensor
- sn
- Sensor
- sp1
- Sensorwert
- sp2
- Sensorwert
- sp3
- Sensorwert
- sp4
- Sensorwert
- spn
- Sensorwert
- M
- Verbrennungsmotor
- EAS
- Abgasnachbehandlung
- VM
- Verbrennungsmodell
- AM
- Adaptionsmodul
- OA
- Optimierungsalgorithmus
- P1
- Parameter
- P2
- Parameter
- P3
- Parameter
- Pn
- Parameter
- a1
- Aktuator
- a2
- Aktuator
- a3
- Aktuator
- an
- Aktuator
- aw1
- Aktuatorwert
- aw2
- Aktuatorwert
- aw3
- Aktuatorwert
- awn
- Aktuatorwert
- fP1
- fiktiver Parameterwert
- fP2
- fiktiver Parameterwert
- fP3
- fiktiver Parameterwert
- fPn
- fiktiver Parameterwert
- 1
- Motorsteuergerät
