DE102016215394B4 - Method and device for controlling an internal combustion engine of a motor vehicle equipped with a fuel injection and an exhaust gas recirculation - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Steuerung eines mit einer Kraftstoffeinspritzung und einer Abgasrückführung ausgestatteten Verbrennungsmotors (1) eines Kraftfahrzeugs, wobei in einer Verzögerungsphase ein geschlossener Abgasrückführungskreislauf ausgebildet wird, eine Masse (mcirc) einer darin eingeschlossenen Luftmenge bestimmt wird, ein erster Sauerstoffgehalt (O2,exh1, O2,man1) der Luftmenge erfasst wird, mit einem Einspritzventil eine Testeinspritzung durchgeführt wird, der durch die Testeinspritzung zugeführte Kraftstoff innerhalb des geschlossenen Kreislaufs verbrannt wird, ein zweiter Sauerstoffgehalt (O2,exh2, O2,man2) der Luftmenge erfasst wird und aus der Masse (mcirc) der Luftmenge sowie dem ersten und dem zweiten Sauerstoffgehalt (O2,exh1, O2,man1, O2,exh2, O2,man2) die bei der Testeinspritzung eingespritzte Kraftstoffmasse (mfuel) ermittelt wird. Method for controlling an internal combustion engine (1) of a motor vehicle equipped with a fuel injection and an exhaust gas recirculation, wherein a closed exhaust gas recirculation loop is formed in a deceleration phase , a mass (m circ ) of an air quantity trapped therein is determined, a first oxygen content (O 2, exh1 , O 2, man1 ) the amount of air is detected, with an injection valve, a test injection is performed, the fuel injected by the test injection fuel is burned within the closed circuit, a second oxygen content (O 2, exh2 , O 2, man2 ) of the air quantity is detected and from the mass (m circ ) of the air quantity as well as the first and the second oxygen content (O 2, exh1 , O 2, man1 , O 2, exh2 , O 2, man2 ) the fuel mass (m fuel ) injected during the test injection is determined.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines mit einer Kraftstoffeinspritzung und einer Abgasrückführung ausgestatteten Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Steuerung eines solchen Verbrennungsmotors.The invention relates to a method for controlling an equipped with a fuel injection and exhaust gas recirculation engine of a motor vehicle and a corresponding device for controlling such an internal combustion engine.
Verbrennungsmotoren, insbesondere in Kraftfahrzeugen eingesetzte Verbrennungsmotoren, werden heute in der Regel mit einer Kraftstoffeinspritzung, beispielsweise einer Direkteinspritzung, ausgestattet. Dabei werden von einer Steuerungseinrichtung des Verbrennungsmotors insbesondere der Start- und der Endzeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung derart bestimmt, dass die eingespritzte Kraftstoffmenge einer Soll-Kraftstoffmenge, die insbesondere aus den jeweiligen Betriebsbedingungen ermittelt wird, entspricht. Damit beim Betrieb allen Zylindern die unter den betreffenden Bedingungen vorgesehene Kraftstoffmenge sowie allen Zylindern möglichst die gleiche Kraftstoffmenge zugeführt wird, sind die dabei eingesetzten Einspritzventile mit engen Toleranzen im Durchfluss spezifiziert. Dennoch können Abweichungen von der Soll-Kraftstoffmenge auftreten, etwa durch Ablagerungen in den Einspritzdüsen während der Laufzeit des Motors. Derartige Abweichungen können beispielsweise eine für eine Abgasnachbehandlung ungünstige Abgaszusammensetzung verursachen, können zu ungleichen Drehmomenten der einzelnen Zylinder und damit zu Drehschwingungen im Antriebsstrang führen und können eine Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs zur Folge haben. Es sind daher Verfahren entwickelt worden, um die tatsächlich in einen Zylinder des Verbrennungsmotors eingespritzte Kraftstoffmenge zu ermitteln und beispielsweise auf dieser Grundlage die Einspritzparameter entsprechend anzupassen, so dass dem Zylinder im Betrieb des Verbrennungsmotors die vorgesehene Kraftstoffmenge zugeführt werden kann.Internal combustion engines, in particular internal combustion engines used in motor vehicles, are today generally equipped with fuel injection, for example direct injection. In this case, in particular the start and the end time of the fuel injection are determined by a control device of the internal combustion engine such that the injected fuel quantity corresponds to a desired fuel quantity, which is determined in particular from the respective operating conditions. In order to supply as much fuel as possible to all the cylinders provided under the relevant conditions, as well as all cylinders, the injection valves used are specified with narrow tolerances in the flow. Nevertheless, deviations from the desired fuel quantity may occur, for example due to deposits in the injection nozzles during the running time of the engine. Such deviations can cause, for example, an unfavorable for an exhaust gas treatment exhaust gas composition, can lead to unequal torques of the individual cylinders and thus to torsional vibrations in the drive train and can result in an increase in fuel consumption. Therefore, methods have been developed to determine the amount of fuel actually injected into a cylinder of the internal combustion engine and to adjust the injection parameters accordingly, for example, so that the intended fuel quantity can be supplied to the cylinder during operation of the internal combustion engine.
Aus
Gemäß
In
Aus der
Die
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Steuerung eines mit einer Kraftstoffeinspritzung und einer Abgasrückführung ausgestatteten Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Steuerung eines solchen Verbrennungsmotors anzugeben.It is an object of the present invention to provide an improved method for controlling an internal combustion engine equipped with a fuel injection and an exhaust gas recirculation of a motor vehicle and a corresponding device for controlling such an internal combustion engine.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch eine Vorrichtung wie in den unabhängigen Ansprüchen angegeben gelöst.This object is achieved by a method and by a device as specified in the independent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf einen Verbrennungsmotor, der ein Kraftfahrzeug antreibt und der insbesondere ein Diesel- oder ein Ottomotor ist. Der Verbrennungsmotor weist eine Kraftstoffeinspritzung auf und kann einen oder mehrere Zylinder umfassen, wobei jedem Zylinder mindestens ein Einspritzventil zur Zuführung von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum des Zylinders zugeordnet ist. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Direkteinspritzung.The method according to the invention relates to an internal combustion engine which drives a motor vehicle and which is in particular a diesel engine or a gasoline engine. The internal combustion engine has a fuel injection and may comprise one or more cylinders, wherein each cylinder is provided with at least one injection valve for the supply of Fuel is associated with a combustion chamber of the cylinder. The invention particularly relates to a direct injection.
Weiter ist der Verbrennungsmotor mit einer Abgasrückführung ausgestattet. Durch die Abgasrückführung kann ein Teil der Abgase des Verbrennungsmotors aus dem Abgastrakt über eine Abgasrückführungsleitung in den Ansaugtrakt zurückgeführt werden, wodurch insbesondere eine Verringerung des Schadstoffausstoßes erreichbar ist. Vorzugsweise verfügt der Verbrennungsmotor über einen Abgas-Turbolader. Der Turbolader weist eine Turbine auf, die im Abgasstrom angeordnet ist und die einen im Ansaugtrakt angeordneten Kompressor antreibt, der zur Verdichtung der dem Motor zugeführten Ladeluft dient, die ein Gemisch aus Frischluft und rückgeführtem Abgas sein kann. Hierdurch kann eine Leistungssteigerung erreicht werden. Die Abgasrückführung ist vorzugsweise eine Niederdruck-Abgasrückführung, wobei stromabwärts der Turbine des Turboladers Abgas entnommen und stromaufwärts des Kompressors des Turboladers der angesaugten Ladeluft zugeführt wird.Furthermore, the internal combustion engine is equipped with exhaust gas recirculation. Due to the exhaust gas recirculation, a part of the exhaust gases of the internal combustion engine can be recirculated from the exhaust tract via an exhaust gas recirculation line in the intake tract, which in particular a reduction of pollutant emissions can be achieved. Preferably, the internal combustion engine has an exhaust turbocharger. The turbocharger has a turbine disposed in the exhaust stream and which drives a compressor disposed in the intake tract to compress the charge air supplied to the engine, which may be a mixture of fresh air and recirculated exhaust gas. As a result, an increase in performance can be achieved. The exhaust gas recirculation is preferably a low-pressure exhaust gas recirculation, exhaust gas being taken downstream of the turbine of the turbocharger and the intake air being sucked in upstream of the compressor of the turbocharger.
Bei den erfindungsgemäßen Verfahren wird in einer Verzögerungsphase, d.h. unter solchen Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors, bei denen keine Motorleistung zum Antrieb des Kraftfahrzeugs gefordert ist, ein geschlossener Abgasrückführungskreislauf ausgebildet. In einem solchen geschlossenen Kreislauf erfolgt eine vollständige Abgasrückführung aus dem Abgastrakt des Verbrennungsmotors in dessen Ansaugtrakt. Hierfür werden entsprechende Ventile in eine solche Stellung gebracht, dass der gesamte Abgasstrom des Verbrennungsmotors durch eine Abgasrückführungsleitung in den Ansaugtrakt geführt wird und im Ansaugtrakt keine Frischluftzufuhr erfolgt. Solange der geschlossene Kreislauf besteht, ist daher in diesem eine Luftmenge eingeschlossen, die nicht in Austausch mit der Umgebungsluft steht. Da in der Verzögerungsphase der Verbrennungsmotor durch die kinetische Energie des Kraftfahrzeugs angetrieben wird, findet eine Strömung der eingeschlossenen Luftmenge innerhalb des geschlossenen Kreislaufs statt. Hier und im Folgenden ist von „Luft“ die Rede, wobei das eingeschlossene Gas gemeint ist, das insbesondere auch das durch Verbrennung entstehende Abgas enthält.In the methods of the invention, in a deceleration phase, i. under such operating conditions of the internal combustion engine, in which no engine power is required to drive the motor vehicle, a closed exhaust gas recirculation loop is formed. In such a closed circuit, a complete exhaust gas recirculation takes place from the exhaust gas tract of the internal combustion engine in its intake tract. For this purpose, corresponding valves are brought into such a position that the entire exhaust gas flow of the internal combustion engine is guided through an exhaust gas recirculation line in the intake and no fresh air supply takes place in the intake. As long as the closed circuit exists, it is therefore included in this an amount of air that is not in exchange with the ambient air. Since in the deceleration phase the internal combustion engine is driven by the kinetic energy of the motor vehicle, a flow of the trapped air quantity takes place within the closed circuit. Here and in the following, "air" is mentioned, the enclosed gas being meant, which in particular also contains the exhaust gas produced by combustion.
Erfindungsgemäß wird die in dem geschlossenen Abgasrückführungskreislauf eingeschlossene Luftmasse ermittelt, d.h. es wird die Masse der eingeschlossenen Luftmenge bestimmt. Hierfür können Sensorsignale zur Erfassung entsprechender Messgrößen ausgewertet werden und das bekannte, typspezifisch vorgegebene Volumen des geschlossenen Kreislaufs sowie ggf. weitere Parameter berücksichtigt werden. Die Erfassung der Messgrößen sowie die Bestimmung der eingeschlossenen Luftmasse kann unmittelbar nach Schaffung des geschlossenen Abgasrückführungskreislaufs oder zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen, beispielsweise während der nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritte, solange der Abgasrückführungskreislauf geschlossen ist.According to the invention, the trapped in the closed exhaust gas recirculation loop air mass is determined, i. the mass of the enclosed air quantity is determined. For this purpose, sensor signals for detecting corresponding measured variables can be evaluated and the known, type-specific predetermined volume of the closed circuit and possibly other parameters taken into account. The detection of the measured variables and the determination of the trapped air mass can take place immediately after the creation of the closed exhaust gas recirculation circuit or at a later time, for example during the method steps described below, as long as the exhaust gas recirculation loop is closed.
Weiter wird erfindungsgemäß zu einem ersten Zeitpunkt mindestens ein erster Sauerstoffgehalt der eingeschlossenen Luftmenge erfasst. Aus dem erfassten Sauerstoffgehalt kann auf den durch Verbrennung des Kraftstoffs verbrauchten Sauerstoffanteil und damit unter Berücksichtigung der in den Kreislauf eingeschlossenen Luftmasse auf eine verbrannte Kraftstoffmasse geschlossen werden. Sodann wird in einer Testeinspritzung mit einem Einspritzventil, das einem Zylinder des Verbrennungsmotors zugeordnet ist, in den Zylinder Kraftstoff eingespritzt, vorzugsweise eine kleine Menge Kraftstoff. Die übrigen Einspritzventile des Verbrennungsmotors werden dabei nicht zur Kraftstoffeinspritzung angesteuert. Der durch die Testeinspritzung zugeführte Kraftstoff wird innerhalb des geschlossenen Kreislaufs verbrannt, beispielsweise im Verbrennungsraum des betreffenden Zylinders oder auch mittels eines innerhalb des geschlossenen Abgasrückführungskreislaufs befindlichen Katalysators des Abgastrakts. Der verbrannte Kraftstoff verbleibt in dem geschlossenen Kreislauf und kann sich darin verteilen. Weiter wird nach Durchführung der Testeinspritzung zu einem zweiten Zeitpunkt mindestens ein zweiter Sauerstoffgehalt der eingeschlossenen Luftmenge erfasst. Hieraus kann auf den zum zweiten Zeitpunkt durch Kraftstoffverbrennung verbrauchten Sauerstoffgehalt und somit, unter Berücksichtigung der in dem geschlossenen Kreislauf eingeschlossenen Luftmasse, auf die zu diesem Zeitpunkt verbrannte Kraftstoffmasse geschlossen werden. Nach dem zweiten Zeitpunkt oder auch zu einem späteren Zeitpunkt, etwa mit dem Ende der Verzögerungsphase, kann der geschlossene Abgasrückführungskreislauf wieder geöffnet werden, d.h. die Frischluftzufuhr und die Abgasrückführung werden wieder dem normalen Betrieb des Verbrennungsmotors entsprechend eingestellt.Furthermore, according to the invention, at least a first oxygen content of the enclosed air quantity is detected at a first time. From the detected oxygen content can be concluded on the consumed by combustion of the fuel oxygen content and thus taking into account the trapped in the circulation air mass on a combusted fuel mass. Then, in a test injection with an injection valve associated with a cylinder of the internal combustion engine, fuel is injected into the cylinder, preferably a small amount of fuel. The other injection valves of the internal combustion engine are not activated for fuel injection. The fuel supplied by the test injection is combusted within the closed circuit, for example in the combustion chamber of the cylinder in question or else by means of a catalyst of the exhaust tract located within the closed exhaust gas recirculation loop. The burned fuel remains in the closed circuit and can be distributed therein. Furthermore, after the test injection has been carried out, at least a second oxygen content of the trapped air quantity is detected at a second time. From this, it is possible to deduce the oxygen content consumed by combustion of fuel at the second time and thus, taking into account the air mass trapped in the closed circuit, to the fuel mass burned at that time. After the second time or at a later time, such as the end of the deceleration phase, the closed exhaust gas recirculation loop can be opened again, i. the fresh air supply and the exhaust gas recirculation are adjusted again to the normal operation of the internal combustion engine.
Erfindungsgemäß wird aus der Masse der eingeschlossenen Luftmenge sowie dem mindestens einen ersten und dem mindestens einen zweiten Sauerstoffgehalt die bei der Testeinspritzung eingespritzte Kraftstoffmasse ermittelt. Insbesondere wird unter Berücksichtigung der Masse der eingeschlossenen Luftmenge aus dem mindestens einen ersten Sauerstoffgehalt auf die zum ersten Zeitpunkt verbrannte Kraftstoffmasse und aus dem mindestens einen zweiten Sauerstoffgehalt auf die zum zweiten Zeitpunkt verbrannte Kraftstoffmasse geschlossen, wobei die bei der Testeinspritzung eingespritzte Kraftstoffmasse die Differenz zwischen den derart ermittelten verbrannten Kraftstoffmassen ist. Da die eingespritzte Kraftstoffmenge durch die entsprechende Kraftstoffmasse angegeben werden kann, ist im Folgenden auch von „Kraftstoffmenge“ die Rede.According to the invention, the fuel mass injected in the test injection is determined from the mass of the enclosed air quantity as well as the at least one first and the at least one second oxygen content. In particular, taking into account the mass of the enclosed air quantity from the at least one first oxygen content of the fuel mass burned at the first time and from the at least one second oxygen content of the fuel mass burned at the second time closed, wherein the injected during the test injection fuel mass, the difference between the such determined burned fuel mass is. Since the injected fuel quantity by the corresponding Fuel mass can be specified, in the following also from "fuel quantity" the speech.
Dadurch, dass in einem geschlossenen Abgasrückführungskreislauf zu einem Zeitpunkt vor einer Testeinspritzung und zu einem Zeitpunkt nach einer Testeinspritzung jeweils mindestens ein Sauerstoffgehalt gemessen wird, kann somit auf den verbrauchten Sauerstoffanteil in der eingeschlossenen Luftmenge geschlossen werden und dadurch auf die bei der Testeinspritzung eingespritzte Kraftstoffmasse. Hierdurch ist auf einfache Weise eine Ermittlung der bei der Testeinspritzung tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge möglich. Insbesondere kann die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge ohne Verwendung eines Massenflusssensors ermittelt werden; hierdurch kann die eingespritzte Kraftstoffmasse besonders genau bestimmt werden, weil die eingeschlossene Luftmasse häufig genauer als der Massenfluss bestimmt werden kann. Die derart ermittelte Kraftstoffmenge kann für eine verbesserte Steuerung des Verbrennungsmotors und/oder von Zusatzaggregaten des Verbrennungsmotors genutzt werden.Characterized in that in a closed exhaust gas recirculation loop at a time before a test injection and at a time after a test injection in each case at least one oxygen content is measured, can thus be concluded on the consumed oxygen content in the trapped air and thus on the fuel injected during the test injection fuel mass. As a result, a determination of the amount of fuel actually injected during the test injection is possible in a simple manner. In particular, the actual amount of fuel injected may be determined without the use of a mass flow sensor; As a result, the injected fuel mass can be determined very accurately, because the trapped air mass can often be determined more accurately than the mass flow. The amount of fuel determined in this way can be used for improved control of the internal combustion engine and / or auxiliary units of the internal combustion engine.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Abgastrakt des Verbrennungsmotors ein stromabwärts einer Abzweigung einer Abgasrückführungsleitung angeordnetes Abgasventil auf, der Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors weist ein Ansaugdrosselventil auf und die Abgasrückführungsleitung ein Abgasrückführungsventil. Hierbei wird zum Ausbilden eines geschlossenen Abgasrückführungskreislaufs das Abgasventil derart angesteuert, dass derjenige Zweig des Abgastrakts, durch den das Abgas in die Umgebung austritt, vollständig verschlossen wird, so dass der gesamte Abgasstrom in die Abgasrückführungsleitung geführt wird. Weiter wird das Ansaugdrosselventil zum vollständigen Verschließen der Ansaugleitung angesteuert, so dass keine Frischluftzufuhr erfolgt, und das Abgasrückführungsventil wird geöffnet. Alternativ kann im Ansaugtrakt ein Dreiwegeventil vorgesehen sein; in diesem Fall wird zum Ausbilden des geschlossenen Abgasrückführungskreislaufs das Dreiwegeventil derart angesteuert, dass die Frischluftzufuhr vollständig verschlossen ist und die Abgasrückführungsleitung vollständig geöffnet ist. Auch hierbei ist das Abgasventil in einer solchen Stellung, dass der Austritt des Abgases aus dem Abgastrakt in die Umgebung vollständig verschlossen ist. Auf diese Weise kann mit den zur Steuerung der Abgasrückführung und der Frischluftzufuhr vorgesehenen Ventilen ein geschlossener Abgasrückführungskreislauf ausgebildet werden.According to a preferred embodiment of the invention, the exhaust tract of the internal combustion engine has an exhaust valve arranged downstream of a branch of an exhaust gas recirculation line, the intake tract of the internal combustion engine has an intake throttle valve and the exhaust gas recirculation line has an exhaust gas recirculation valve. Here, to form a closed exhaust gas recirculation loop, the exhaust valve is controlled such that the branch of the exhaust tract through which the exhaust gas exits into the environment is completely closed, so that the entire exhaust gas flow is guided into the exhaust gas recirculation line. Further, the intake throttle valve is driven to completely close the intake passage, so that no fresh air supply takes place, and the exhaust gas recirculation valve is opened. Alternatively, a three-way valve may be provided in the intake tract; In this case, the three-way valve is controlled such that the fresh air supply is completely closed and the exhaust gas recirculation line is fully opened to form the closed exhaust gas recirculation loop. Again, the exhaust valve is in such a position that the outlet of the exhaust gas from the exhaust system is completely sealed in the environment. In this way, with the valves provided for controlling the exhaust gas recirculation and the fresh air supply, a closed exhaust gas recirculation loop can be formed.
Vorzugsweise wird die Masse der in dem geschlossenen Abgasrückführungskreislauf eingeschlossenen Luftmenge mittels mindestens eines Drucksensors und mindestens eines Temperatursensors ermittelt. Weiter können das bekannte Volumen des geschlossenen Abgasrückführungskreislaufs und der volumetrische Wirkungsgrad der Zylinder des Verbrennungsmotors berücksichtigt werden. Der Drucksensor und der Temperatursensor sind vorzugsweise im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors angeordnet, insbesondere im Ansaugstutzen. Zur Steuerung des Verbrennungsmotors bzw. des Abgasnachbehandlungssystems des Verbrennungsmotors können ein oder mehrere weitere Temperatursensoren vorhanden sein, beispielsweise im Abgastrakt und/oder in der Abgasrückführungsleitung. Sofern eine Mehrzahl von Druck- und/oder Temperatursensoren vorhanden sind, können diese in vorteilhafter Weise jeweils zur Ermittlung der Masse eines entsprechenden Teilvolumens der eingeschlossenen Luftmenge genutzt werden. Bei der Bestimmung der Masse des innerhalb des oder der Zylinder des Verbrennungsmotors befindlichen Luftvolumens kann der volumetrische Wirkungsgrad der Zylinder berücksichtigt werden. Auf diese Weise ist eine besonders genaue Bestimmung der eingeschlossenen Luftmasse möglich.The mass of the quantity of air trapped in the closed exhaust gas recirculation loop is preferably determined by means of at least one pressure sensor and at least one temperature sensor. Furthermore, the known volume of the closed exhaust gas recirculation loop and the volumetric efficiency of the cylinders of the internal combustion engine can be taken into account. The pressure sensor and the temperature sensor are preferably arranged in the intake tract of the internal combustion engine, in particular in the intake manifold. For controlling the internal combustion engine or the exhaust aftertreatment system of the internal combustion engine, one or more further temperature sensors may be present, for example in the exhaust gas tract and / or in the exhaust gas recirculation line. If a plurality of pressure and / or temperature sensors are present, they can be used in an advantageous manner in each case for determining the mass of a corresponding subvolume of the trapped air quantity. When determining the mass of the air volume within or of the cylinder of the internal combustion engine, the volumetric efficiency of the cylinders may be taken into account. In this way, a particularly accurate determination of the trapped air mass is possible.
In bevorzugter Weise wird nach Ausbildung des geschlossenen Abgasrückführungskreislaufs und vor der Ermittlung des mindestens einen ersten Sauerstoffgehalts eine erste Wartezeit eingehalten. Diese Wartezeit ist insbesondere derart bestimmt, dass der Verbrennungsmotor eine ausreichende Anzahl von Umdrehungen ausgeführt hat, um die in dem geschlossenen Kreislauf eingeschlossene und in diesem zirkulierende Luftmenge gleichmäßig zu durchmischen. Dabei kann eine ungleichmäßige Befüllung des Zylinders, in den die Testeinspritzung durchgeführt worden ist, zur gleichmäßigen Durchmischung beitragen, ebenso wie bei einem Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern die übrigen Zylinder. Alternativ oder zusätzlich kann nach Durchführung der Testeinspritzung und vor der Ermittlung des mindestens einen zweiten Sauerstoffgehalts eine zweite Wartezeit eingehalten werden, innerhalb derer der Verbrennungsmotor ebenfalls genügend Umdrehungen ausgeführt hat, um die in dem geschlossenen Kreislauf eingeschlossene Luftmenge gleichmäßig zu durchmischen. In besonders bevorzugter Weise sind sowohl eine erste als auch eine zweite Wartezeit vorgesehen. Hierdurch ist eine genauere Erfassung des Sauerstoffgehalts der eingeschlossenen Luftmenge und damit eine genauere Bestimmung der eingespritzten Kraftstoffmasse möglich.Preferably, after the formation of the closed exhaust gas recirculation loop and before the determination of the at least one first oxygen content, a first waiting time is maintained. Specifically, this waiting time is determined such that the engine has made a sufficient number of revolutions to evenly mix the amount of air trapped in and circulating in the closed circuit. In this case, an uneven filling of the cylinder, in which the test injection has been performed, contribute to the uniform mixing, just as in a multi-cylinder internal combustion engine, the remaining cylinders. Alternatively or additionally, after the test injection has been carried out and before the at least one second oxygen content has been determined, a second waiting time can be maintained, within which the internal combustion engine has likewise made enough revolutions to uniformly mix the amount of air trapped in the closed circuit. In a particularly preferred manner, both a first and a second waiting time are provided. As a result, a more accurate detection of the oxygen content of the trapped air quantity and thus a more accurate determination of the injected fuel mass is possible.
Vorzugsweise werden der erste und der zweite Sauerstoffgehalt mittels mindestens eines im Abgastrakt und/oder mindestens eines im Ansaugtrakt angeordneten Sauerstoffsensors, beispielsweise jeweils einer Lambdasonde, erfasst. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der erste und der zweite Sauerstoffgehalt der eingeschlossenen Luftmenge durch einen im Abgastrakt angeordneten Sauerstoffsensor und zusätzlich durch einen im Ansaugtrakt angeordneten Sauerstoffsensor gemessen werden. Vorzugsweise ist der Sauerstoffsensor bzw. die Lambdasonde im Abgastrakt stromaufwärts eines Katalysators angeordnet. Der Sauerstoffsensor bzw. die Lambdasonde im Ansaugtrakt ist vorzugsweise im Ansaugstutzen des Verbrennungsmotors angeordnet. Hierdurch können jeweils zwei unabhängige Messungen des ersten und des zweiten Sauerstoffgehalts der eingeschlossenen Luftmenge durchgeführt werden, die eine redundante Bestimmung der bei der Testeinspritzung eingespritzten Kraftstoffmenge ermöglichen. In besonders vorteilhafter Weise kann es vorgesehen sein, dass aus den jeweils ermittelten Kraftstoffmassen ein Mittelwert gebildet wird. Hierdurch kann die tatsächlich zugeführte Kraftstoffmenge mit erhöhter Genauigkeit bestimmt werden.The first and the second oxygen content are preferably detected by means of at least one oxygen sensor arranged in the exhaust gas tract and / or at least one oxygen sensor arranged in the intake tract, for example in each case one lambda probe. According to a particularly preferred embodiment of the invention, it is provided that the first and the second oxygen content of the trapped air quantity by an oxygen sensor arranged in the exhaust tract and additionally by a in the intake arranged oxygen sensor can be measured. The oxygen sensor or the lambda probe is preferably arranged in the exhaust gas tract upstream of a catalytic converter. The oxygen sensor or the lambda probe in the intake tract is preferably arranged in the intake manifold of the internal combustion engine. In this way, in each case two independent measurements of the first and the second oxygen content of the trapped air quantity can be carried out, which enable a redundant determination of the amount of fuel injected during the test injection. In a particularly advantageous manner, it can be provided that an average value is formed from the respectively determined fuel masses. As a result, the actually supplied amount of fuel can be determined with increased accuracy.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden bei einem Verbrennungsmotor mit einer Mehrzahl von Einspritzventilen, die insbesondere einer Mehrzahl von Zylindern zugeordnet sind, die Messung des ersten Sauerstoffgehalts, die Testeinspritzung und die Messung des zweiten Sauerstoffgehalts sowie die darauf beruhende Ermittlung der eingespritzten Kraftstoffmenge für jedes Einspritzventil des Verbrennungsmotors durchgeführt, wobei mit den jeweils übrigen Einspritzventilen zwischen der Messung des ersten Sauerstoffgehalts und der des zweiten Sauerstoffgehalts kein Kraftstoff eingespritzt wird. Dabei kann es vorgesehen sein, dass nach Schaffung des geschlossenen Abgasrückführungskreislaufs die genannten Schritte für mehrere oder für alle Einspritzventile des Verbrennungsmotors nacheinander durchgeführt werden, bevor der geschlossene Abgasrückführungskreislauf wieder geöffnet wird. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der geschlossene Abgasrückführungskreislauf ausgebildet wird, die genannten Schritte für ein erstes Einspritzventil durchgeführt werden, danach der geschlossene Abgasrückführungskreislauf wieder geöffnet wird und die eingespritzte Kraftstoffmenge für das erste Einspritzventil ermittelt wird; nach einer jeweiligen Wartezeit von einigen Umdrehungen des Verbrennungsmotors, besonders bevorzugt in einer jeweiligen weiteren Verzögerungsphase, wird in entsprechender Weise zur Ermittlung der eingespritzten Kraftstoffmenge für jedes weitere Einspritzventil des Verbrennungsmotors verfahren. Hierdurch kann für alle Einspritzventile des Verbrennungsmotors die eingespritzte Kraftstoffmenge genau ermittelt werden.According to a preferred embodiment of the invention, in an internal combustion engine having a plurality of injectors associated with a plurality of cylinders, the measurement of the first oxygen content, the test injection and the measurement of the second oxygen content and the determination of the injected fuel quantity based thereon for each injection valve of the internal combustion engine, with the other injection valves between the measurement of the first oxygen content and the second oxygen content, no fuel is injected. It may be provided that after the creation of the closed exhaust gas recirculation loop, said steps for several or all injectors of the engine are performed sequentially before the closed exhaust gas recirculation loop is opened again. Preferably, it is provided that the closed exhaust gas recirculation loop is formed, said steps are performed for a first injection valve, then the closed exhaust gas recirculation loop is opened again and the injected fuel quantity for the first injection valve is determined; after a respective waiting time of a few revolutions of the internal combustion engine, particularly preferably in a respective further deceleration phase, a corresponding procedure is used to determine the injected fuel quantity for each further injection valve of the internal combustion engine. As a result, the injected fuel quantity can be determined precisely for all injection valves of the internal combustion engine.
Vorzugsweise wird ein Abgasnachbehandlungssystem des Verbrennungsmotors aufgrund der wie beschrieben ermittelten, bei einer Testeinspritzung eingespritzten Kraftstoffmasse bzw. der für jedes Einspritzventil des Verbrennungsmotors ermittelten jeweiligen eingespritzten Kraftstoffmasse gesteuert. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass diese zur Ermittlung der bei mindestens einer weiteren Einspritzung, insbesondere bei den Einspritzungen im Normalbetrieb, tatsächlich zugeführten Kraftstoffmasse verwendet wird. So kann häufig angenommen werden, dass die bei einer Einspritzung im Normalbetrieb tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmasse gegenüber einer Soll-Kraftstoffmasse etwa im gleichen Verhältnis verändert ist wie die bei der Testeinspritzung tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmasse gegenüber einer Soll-Kraftstoffmasse der Testeinspritzung. Die Bestimmung der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge ermöglicht eine verbesserte Ansteuerung eines Abgasnachbehandlungssystems des Verbrennungsmotors und damit eine Verringerung der Schadstoffemissionen.An exhaust gas aftertreatment system of the internal combustion engine is preferably controlled on the basis of the fuel mass injected as determined during a test injection or the respective injected fuel mass determined for each injection valve of the internal combustion engine. For example, it can be provided that this is used to determine the fuel mass actually supplied in at least one further injection, in particular during the injections during normal operation. For example, it can often be assumed that the fuel mass actually injected during an injection in normal operation is changed by about the same ratio as a fuel mass actually injected during the test injection compared with a target fuel mass of the test injection. The determination of the actually injected amount of fuel allows an improved control of an exhaust aftertreatment system of the internal combustion engine and thus a reduction of pollutant emissions.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird aus mindestens einem Einspritzparameter der Testeinspritzung und aus der ermittelten Kraftstoffmasse, die bei der Testeinspritzung tatsächlich eingespritzt worden ist, eine Korrektur des mindestens einen Einspritzparameters ermittelt. Diese ist insbesondere derart bestimmt, dass mit einem entsprechend korrigierten Einspritzparameter die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmasse einer Soll-Kraftstoffmasse der Testeinspritzung gleich wäre. Diese Korrektur wird bei mindestens einer weiteren Einspritzung, insbesondere bei den Einspritzungen, die nach dem Ende der Verzögerungsphase im Normalbetrieb des Verbrennungsmotors erfolgen, verwendet, um den mindestens einen Einspritzparameter der mindestens einen weiteren Einspritzung derart anzupassen, dass die tatsächlich in den Zylinder eingespritzte Kraftstoffmasse der jeweils aus dem geforderten Drehmoment und den Betriebsparametern des Verbrennungsmotors ermittelten Soll-Kraftstoffmasse gleich ist oder dieser zumindest nahekommt. Insbesondere kann dann, wenn für alle Einspritzventile des Verbrennungsmotors die bei einer jeweiligen Testeinspritzung eingespritzte Kraftstoffmasse ermittelt worden ist, für jedes Einspritzventil eine eigene Korrektur ermittelt werden, die jeweils zur entsprechenden Anpassung des mindestens einen Einspritzparameters bei den Einspritzungen im Normalbetrieb verwendet wird. Hierdurch kann eine verbesserte Steuerung des Verbrennungsmotors und insbesondere ein sparsamerer Betrieb erreicht werden. Wenn für jeden Zylinder des Verbrennungsmotors bei dem mindestens einen dem jeweiligen Zylinder zugeordneten Einspritzventil eine entsprechende Anpassung des mindestens einen Einspritzparameters erfolgt, kann zudem die Erzeugung von ungleichen Drehmomenten durch die einzelnen Zylinder und damit die Entstehung von Drehschwingungen vermieden werden.According to a preferred embodiment of the invention, a correction of the at least one injection parameter is determined from at least one injection parameter of the test injection and from the determined fuel mass, which was actually injected during the test injection. This is determined in particular such that with a correspondingly corrected injection parameter, the actually injected fuel mass would be equal to a desired fuel mass of the test injection. This correction is used in at least one further injection, in particular in the injections that take place after the end of the deceleration phase during normal operation of the internal combustion engine, in order to adapt the at least one injection parameter of the at least one further injection such that the fuel mass actually injected into the cylinder in each case from the required torque and the operating parameters of the internal combustion engine determined setpoint fuel mass is equal to or at least comes close. In particular, if the fuel mass injected during a respective test injection has been determined for all injection valves of the internal combustion engine, a separate correction can be determined for each injection valve, which is used in each case for the corresponding adaptation of the at least one injection parameter in the injections during normal operation. As a result, an improved control of the internal combustion engine and in particular a more economical operation can be achieved. If a corresponding adaptation of the at least one injection parameter takes place for each cylinder of the internal combustion engine in the case of the at least one injection valve associated with the respective cylinder, the generation of unequal torques by the individual cylinders and thus the formation of torsional vibrations can be avoided.
Insbesondere kann der mindestens eine Einspritzparameter die Einspritzdauer sein. Die bei der Testeinspritzung tatsächlich dem Verbrennungsraum zugeführte Kraftstoffmenge hängt u.a. vom Durchfluss, d.h. von der pro Zeiteinheit durch das Einspritzventil fließenden Kraftstoffmenge, und der Einspritzdauer ab. Die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge kann insbesondere dadurch von einer vorgegebenen Soll-Kraftstoffmenge abweichen, dass der Durchfluss von einem nominellen Wert abweicht, etwa aufgrund von Ablagerungen in der Einspritzdüse. Da auch die im Betrieb des Verbrennungsmotors zum Antrieb des Kraftfahrzeugs eingespritzte Kraftstoffmenge vom Durchfluss abhängt, kann hierdurch in den meisten Fällen auf eine Abweichung der im Betrieb tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge von einer Soll-Kraftstoffmenge geschlossen werden. Durch eine entsprechende Korrektur bzw. Anpassung der Einspritzdauer kann daher auf einfache Weise eine Abweichung der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge korrigiert werden, so dass eine jeweilige Soll-Kraftstoffmenge bei den nachfolgenden Einspritzungen im Betrieb des Verbrennungsmotors mit einer größeren Genauigkeit tatsächlich erreicht wird.In particular, the at least one injection parameter may be the injection duration. The amount of fuel actually supplied to the combustion chamber in the test injection depends, inter alia, on the flow rate, ie on the amount of fuel flowing through the injection valve per unit time, and on Injection duration from. The amount of fuel actually injected may deviate from a predetermined target fuel quantity, in particular because the flow rate deviates from a nominal value, for example because of deposits in the injection nozzle. Since the quantity of fuel injected during operation of the internal combustion engine for driving the motor vehicle also depends on the flow rate, a deviation of the fuel quantity actually injected during operation from a desired fuel quantity can be concluded in most cases. By a corresponding correction or adaptation of the injection duration, therefore, a deviation of the actually injected fuel quantity can be corrected in a simple manner so that a respective desired fuel quantity is actually achieved with greater accuracy in the subsequent injections during operation of the internal combustion engine.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, der eine Kraftstoffeinspritzung und eine Abgasrückführung aufweist, umfasst eine Steuerungseinrichtung, die zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens zur Steuerung des Verbrennungsmotors eingerichtet ist. Hierfür kann die Steuerungseinrichtung zur Ansteuerung eines Abgasventils sowie einerseits eines Ansaugdrosselventils und eines Abgasrückführungsventils oder andererseits eines Dreiwegeventils im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors ausgebildet sein, um in einer Verzögerungsphase des Kraftfahrzeugs einen geschlossenen Abgasrückführungskreislauf zu schaffen. Weiter ist die Steuerungseinrichtung zur Ansteuerung mindestens eines Einspritzventils des Zylinders zur Durchführung einer TestEinspritzung ausgebildet. Ferner ist die Steuerungseinrichtung zur Erfassung der Sensorsignale eines im Ansaugtrakt und/oder eines im Abgastrakt angeordneten Sauerstoffsensors, insbesondere einer Lambdasonde, sowie eines Drucksensors und eines Temperatursensors, die beispielsweise im Ansaugstutzen des Verbrennungsmotors angeordnet sind, und zur Ermittlung der bei der Testeinspritzung tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmasse aus der Masse der eingeschlossenen Luftmenge sowie dem ersten und dem zweiten Sauerstoffgehalt eingerichtet. Die Steuerungseinrichtung kann Prozessormittel zur Berechnung der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge umfassen. Die Steuerungseinrichtung kann Teil einer elektronischen Motorsteuerung des Verbrennungsmotors sein und beispielsweise auch zur Detektion einer Verzögerungsphase des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Die Vorrichtung zur Steuerung des Verbrennungsmotors kann weiterhin die Sensoren zur Erfassung des ersten und des zweiten Sauerstoffgehalts sowie zur Ermittlung der eingeschlossenen Luftmasse umfassen.A device according to the invention for controlling an internal combustion engine of a motor vehicle, which has a fuel injection and an exhaust gas recirculation, comprises a control device, which is set up for carrying out the above-described method for controlling the internal combustion engine. For this purpose, the control device for controlling an exhaust valve and on the one hand a Ansaugdrosselventils and an exhaust gas recirculation valve or on the other hand, a three-way valve may be formed in the intake of the engine to provide a closed exhaust gas recirculation circuit in a deceleration phase of the motor vehicle. Furthermore, the control device is designed to control at least one injection valve of the cylinder for carrying out a test injection. Further, the control device for detecting the sensor signals of a arranged in the intake manifold and / or in the exhaust tract oxygen sensor, in particular a lambda probe, and a pressure sensor and a temperature sensor, which are arranged for example in the intake manifold of the internal combustion engine, and for determining the actually injected in the test injection fuel mass from the mass of trapped air and the first and second oxygen content. The controller may include processor means for calculating the amount of fuel actually injected. The control device may be part of an electronic engine control of the internal combustion engine and be designed, for example, for detecting a deceleration phase of the motor vehicle. The device for controlling the internal combustion engine may further comprise the sensors for detecting the first and the second oxygen content and for determining the trapped air mass.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Abgasrückführungssystems, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist; -
2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Abgasrückführungssystems, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist; -
3 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm für ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 a first embodiment of an exhaust gas recirculation system, which is suitable for carrying out the method according to the invention; -
2 a second embodiment of an exhaust gas recirculation system, which is suitable for carrying out the method according to the invention; -
3 a simplified flowchart for an embodiment of a method according to the invention.
In den
Wie in
Von der Turbine
Die Abgasrückführungsleitung
Bei dem in
In
Nach einer ersten Wartezeit t1, die einige Umdrehungen des Verbrennungsmotors umfasst, so dass die in dem geschlossenen Abgasrückführungskreislauf eingeschlossene Luftmenge gleichmäßig durchmischt ist, wird die Masse mcirc der eingeschlossenen Luftmenge aus dem allgemeinen Gasgesetz für ideale Gase abgeschätzt:
Es wird nun eine Testeinspritzung in einen Zylinder des Verbrennungsmotors durchgeführt, wobei die Einspritzparameter bekannt sind und insbesondere die Einspritzdauer Tinj,test zum Zuführen einer Soll-Kraftstoffmasse mtest,soll gewählt ist. Nach einer zweiten Wartezeit t2, die wieder einige Umdrehungen des Verbrennungsmotors umfasst, so dass die in dem geschlossenen Abgasrückführungskreislauf eingeschlossene Luftmenge gleichmäßig durchmischt ist und eine entsprechende Verbrennung stattgefunden hat, werden mit der Lambdasonde
Hieraus wird ein Korrekturfaktor
Ist nun die Verzögerungsphase beendet, beispielsweise durch Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs, so werden das Abgasventil
Diese Korrektur wird für den Normalbetrieb des Verbrennungsmotors, d.h. für den Betrieb außerhalb der Verzögerungsphase, verwendet und die Einspritzungen jeweils mit einer angepassten Einspritzdauer Tinj durchgeführt. Auf diese Weise kann insbesondere eine Verringerung des Durchflusses eines Einspritzventils durch eine entsprechende Verlängerung der Einspritzdauer ausgeglichen werden.This correction is used for the normal operation of the internal combustion engine, ie for the operation outside the deceleration phase , and the injections are each carried out with an adapted injection duration T inj . In this way, in particular a reduction of the flow rate of an injection valve can be compensated by a corresponding extension of the injection duration.
Entsprechende Korrekturfaktoren können nacheinander für alle Zylinder des Verbrennungsmotors ermittelt und bei der Einspritzung im Normalbetrieb berücksichtigt werden. Das beschriebene Verfahren kann regelmäßig wiederholt werden, beispielsweise kann nach einer Betriebsdauer des Kraftfahrzeugs, innerhalb derer eine Veränderung des Durchflusses eines Einspritzventils auftreten kann, eine erneute Durchführung des Verfahrens bei Detektion einer Verzögerungsphase gestartet werden.Corresponding correction factors can be determined in succession for all cylinders of the internal combustion engine and taken into account in the injection during normal operation. The described method can be repeated on a regular basis, for example after a period of operation of the motor vehicle, within which a change in the flow rate of an injection valve can occur, a renewed execution of the method upon detection of a deceleration phase can be started.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 22
- Kompressorcompressor
- 33
- Turbineturbine
- 44
- Abgastraktexhaust tract
- 55
- Ansaugtraktintake system
- 66
- Abgasleitungexhaust pipe
- 77
- Katalysatorcatalyst
- 88th
- Pfeilarrow
- 99
- AbgasrückführungsleitungExhaust gas recirculation line
- 1010
- Pfeilarrow
- 1111
- Pfeilarrow
- 1212
- Abgasventilexhaust valve
- 1313
- Ansaugleitungsuction
- 1414
- LadeluftzuführungCharge air supply
- 1515
- Ansaugstutzenintake
- 1616
- Ansaugdrosselventilintake throttle valve
- 1717
- AbgasrückführungsventilExhaust gas recirculation valve
- 1818
- LadeluftsensorenCharge air sensors
- 1919
- Lambdasondelambda probe
- 2020
- DreiwegeventilThree-way valve
Claims (11)
Applications Claiming Priority (2)
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Also Published As
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: MARKOWITZ, MARKUS, DR.-ING., DE |