DE102016217222A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der nach einem Gaswechselvorgang im Zylinder einer Brennkraftmaschine verbleibenden Restgasmasse und/oder der während eines Gaswechselvorgangs in den Abgaskrümmer der Brennkraftmaschine gespülten Spülluftmasse - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der nach einem Gaswechselvorgang im Zylinder einer Brennkraftmaschine verbleibenden Restgasmasse und/oder der während eines Gaswechselvorgangs in den Abgaskrümmer der Brennkraftmaschine gespülten Spülluftmasse Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der nach einem Gaswechselvorgang im Zylinder einer Brennkraftmaschine verbleibenden Restgasmasse und/oder der während eines Gaswechselvorgangs in den Abgaskrümmer gespülten Spülluftmasse. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: – Vorgabe einer gewünschten Restgasmasse und/oder Spülluftmasse eines Zylinders der Brennkraftmaschine, – Ermittlung einer Sollposition eines die Restgasmasse und/oder die Spülluftmasse beeinflussenden Aktuators der Brennkraftmaschine unter Verwendung der vorgegebenen Restgasmasse und/oder Spülluftmasse und eines inversen Restgasmodells, – Einstellung der ermittelten Sollposition des die Restgasmasse und/oder die Spülluftmasse beeinflussenden Aktuators.

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der nach einem Gaswechselvorgang im Zylinder einer Brennkraftmaschine verbleibenden Restgasmasse und/oder der während eines Gaswechselvorgangs in den Abgaskrümmer der Brennkraftmaschine gespülten Spülluftmasse
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der nach einem Gaswechselvorgang im Zylinder einer Brennkraftmaschine verbleibenden Restgasmasse und/oder der während eines Gaswechselvorgangs in den Abgaskrümmer der Brennkraftmaschine gespülten Spülluftmasse.
  • Beim Betrieb einer 4-Takt-Brennkraftmaschine ist ein Austausch der Gase im Zylinder während des Ausschiebe- und Ansaugtaktes im Allgemeinen nicht vollständig. Meist verbleibt ein Teil des durch die Verbrennung des Kraftstoffs entstandenen Verbrennungsgases nach dem Schließen des Auslassventils im Zylinder und nimmt als sogenanntes Restgas am darauf folgenden Verbrennungszyklus teil. Für Brennkraftmaschinen ohne Ventilüberschneidung wird die Restgasmasse, d.h. die Masse des beim Schließen des Auslassventils im Zylinder verbleibenden Restgases, vor allem durch das Totvolumen des Zylinders im oberen Totpunkt des Kolbens und durch die Phasenlage der Auslassnockenwelle sowie durch den Abgaskrümmerdruck und die Abgastemperatur bestimmt. Bei Brennkraftmaschinen mit Ventilüberschneidung wird die Restgasmenge zusätzlich von den Gasdrücken und Gastemperaturen im Saugrohr und im Abgaskrümmer während der Ventilüberschneidung beeinflusst.
  • In einem Vollastbetrieb einer Brennkraftmaschine ist Restgas unerwünscht, da es ein entsprechendes Volumen an Frischluft im Zylinder verdrängt, mit dem eine zusätzliche Kraftstoffmenge verbrannt und damit die Motorleistung gesteigert werden könnte.
  • In den meisten Betriebspunkten der Brennkraftmaschine ist der Abgaskrümmerdruck höher als der Saugrohrdruck. In solchen Betriebspunkten kann man durch Einstellen oder Vergrößern einer Ventilüberschneidung mittels einer Nockenwellenphasenverstellung die Restgasmasse relativ zu Betriebspunkten ohne bzw. mit geringer Ventilüberschneidung erhöhen.
  • In einigen anderen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine kann aber der Saugrohrdruck höher sein als der Abgaskrümmerdruck. In diesen Betriebspunkten kann man durch ein Einstellen oder Vergrößern einer Ventilüberschneidung mittels einer Nockenwellenphasenverstellung die Restgasmasse relativ zu Betriebspunkten ohne bzw. mit geringer Ventilüberschneidung vermindern.
  • In Vollastbetriebspunkten mit positivem Spülgefälle, d.h. in Betriebspunkten, in denen während der Ventilüberschneidung der Saugrohrdruck größer ist als der Abgaskrümmerdruck, wird gezielt durch Einstellen oder Vergrößern einer Ventilüberschneidung Verbrennungsgas in den Abgaskrümmer ausgespült, dadurch die Restgasmasse vermindert und dadurch die Zylinderluftmasse und die Leistung der Brennkraftmaschine erhöht. Diese Maßnahme wird als Ausspülen oder Scavenging bezeichnet. Bei Vergrößerung der Ventilüberschneidung oder Vergrößerung des positiven Spülgefälles wird das Verbrennungsgas ganz ausgespült und ein Teil der Frischluft sofort in den Abgaskrümmer gespült. Dieser Teil der Frischluft wird als Spülluft bezeichnet. Die Masse der während eines Gaswechsels in den Abgaskrümmer fließenden Frischluft wird als Spülluftmasse bezeichnet. Ein mathematisches Modell zur Berechnung der Restgasmasse und der Spülluftmasse wird als Restgasmodell bezeichnet.
  • Zur Maximierung der Zylinderluftmasse und damit der Leistung der Brennkraftmaschine soll die Restgasmasse gezielt vermindert und bis auf null abgesenkt werden können. Dafür ist eine Steuerung der Restgasmasse nötig. Wenn infolge des Ausspülens so viel Luft in den Abgaskrümmer gelangt, dass vorübergehend die Funktion des Katalysators eingeschränkt wird, dann steigen die Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine stark an. Um den Einfluss des Scavenging auf die Emissionen beherrschen zu können, ist eine Steuerung der Luftmasse im Abgas nötig.
  • Es ist bekannt, die das Scavenging steuernden Aktuatoren einer Brennkraftmaschine, zu denen insbesondere die Nockenwellenphasenversteller gehören, über globale Betriebsparameter der Brennkraftmaschine wie beispielsweise die Drehzahl, der Momentenwunsch, usw., vorzusteuern.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Steuerung der Restgasmasse im Zylinder und/oder der Spülluftmasse im Abgas einer Brennkraftmaschine anzugeben, bei dessen Anwendung die Abgasemissionen in allen Umgebungs- und Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine ausreichend gering zur Erfüllung der gesetzlichen Emissionsvorgaben sind und die Zylinderluftmasse und in deren Folge die Leistung der Brennkraftmaschine maximal groß sind.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Der Anspruch 9 hat eine Vorrichtung zur Steuerung der Restgasmasse und/oder der Spülluftmasse im Abgas einer Brennkraftmaschine zum Gegenstand.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zur Steuerung der Restgasmasse und/oder der Spülluftmasse folgende Schritte auf:
    • – Vorgabe entweder einer gewünschten Restgasmasse eines Zylinders der Brennkraftmaschine und/oder einer gewünschten Spülluftmasse,
    • – Ermittlung einer Sollposition eines die Restgasmasse und/oder die Spülluftmasse beeinflussenden Aktuators unter Verwendung der vorgegebenen Restgasmasse und/oder Spülluftmasse und eines inversen Restgasmodells,
    • – Einstellung der ermittelten Sollposition des die Restgasmasse und/oder die Spülluftmasse beeinflussenden Aktuators.
  • Unter einem inversen Restgasmodell ist eine derart gestaltete Invertierung eines Restgasmodells zu verstehen, dass aus einer Vorgabe entweder einer geforderten Restgasmasse oder einer geforderten Spülluftmasse die dazu nötige Position eines die Restgasmasse und/oder die Spülluftmasse beeinflussenden Aktuators ermittelt werden kann.
  • Das genannte Verfahren bietet die Möglichkeit, die Restgasmasse und/oder die Spülluftmasse im Abgaskrümmer zu steuern und erlaubt es beispielsweise, im Scavenging-Betrieb eine gewünschte Abgaszusammensetzung einzuhalten und die Abgasemissionen in allen Umgebungs- und Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine auf die gesetzlich vorgegebenen Grenzwerte zu beschränken. Ein im Abgastrakt angeordneter Katalysator bleibt stets in seinem wirksamen Betriebsbereich.
  • Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender beispielhafter Erläuterung anhand der Figuren. Es zeigt:
  • 1 eine Brennkraftmaschine mit einer zugeordneten Steuervorrichtung,
  • 2 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Steuerung der Restgasmasse im Zylinder und/oder der in einen Abgaskrümmer ausgegebenen Luftmasse und
  • 3 eine detailliertere Darstellung der in der 1 gezeigten Steuervorrichtung.
  • Die 1 zeigt eine Brennkraftmaschine, die einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgastrakt 4 umfasst. Dieser Brennkraftmaschine ist eine Steuervorrichtung 25 zugeordnet.
  • Der Ansaugtrakt 1 umfasst eine Drosselklappe 5, einen Sammler 6 und ein Saugrohr 7, das hin zu einem Zylinder Z1 über einen Einlasskanal in einen Brennraum 9 des Motorblocks 2 geführt ist.
  • Der Motorblock 2 umfasst eine Kurbelwelle 8, welche über eine Pleuelstange 10 mit einem Kolben 11 eines Zylinders Z1 gekoppelt ist. Die Brennkraftmaschine umfasst neben dem Zylinder Z1 vorzugsweise weitere Zylinder Z2, Z3, Z4. Die Brennkraftmaschine kann aber auch jede beliebige andere Anzahl an Zylindern umfassen. Die Brennkraftmaschine ist in einem Kraftfahrzeug angeordnet.
  • In dem Zylinderkopf 3 sind ein Einspritzventil 18 und eine Zündkerze 19 angeordnet. Alternativ kann das Einspritzventil 18 auch in dem Saugrohr 7 angeordnet sein.
  • In dem Abgastrakt 4 ist ein Abgaskatalysator 21 angeordnet, der bevorzugt als Dreiwegekatalysator ausgebildet ist.
  • Ferner ist ein Einlassnockenphasenversteller vorgesehen, der mit der Kurbelwelle 8 und einer Einlassnockenwelle gekoppelt ist. Die Einlassnockenwelle ist mit einem Gaseinlassventil des jeweiligen Zylinders gekoppelt. Der Einlassnockenphasenversteller ist dazu ausgebildet, ein Verstellen einer Phase der Einlassnockenwelle zu der Kurbelwelle 8 zu ermöglichen. Ferner ist ein Auslassnockenphasenversteller vorgesehen, der dazu ausgebildet ist, eine Phase einer Auslassnockenwelle zu der Kurbelwelle 8 zu verstellen, wobei die Auslassnockenwelle mit einem Gasauslassventil 13 gekoppelt ist.
  • Ferner ist auch eine Schaltklappe oder ein sonstiger Schaltmechanismus zum Verändern einer effektiven Saugrohrlänge in dem Ansaugtrakt 1 vorgesehen. Darüber hinaus können auch eine oder mehrere Drallklappen vorgesehen sein.
  • Ferner kann auch ein Lader vorgesehen sein, der beispielsweise als Abgasturbolader ausgebildet sein kann und eine Turbine und einen Kompressor umfasst.
  • Der Steuervorrichtung 25 sind Sensoren zugeordnet, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Messwert der Messgröße ermitteln. Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine umfassen die Messgrößen und aus den Messgrößen abgeleitete Größen. Die Steuervorrichtung 25 ist dazu ausgebildet, abhängig von mindestens einer Messgröße Stellgrößen zu ermitteln, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden.
  • Die Sensoren sind beispielsweise ein Pedalstellungsgeber 26, der eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 27 erfasst, ein Luftmassensensor 28, der einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe 5 erfasst, ein Drosselklappenstellungssensor 30, der einen Öffnungsgrad der Drosselklappe 5 erfasst, ein Umgebungsdrucksensor 32, der einen Umgebungsdruck einer Umgebung der Brennkraftmaschine erfasst, ein Saugrohrdrucksensor 34, der einen Saugrohrdruck in dem Sammler erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor 36, der einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem dann eine Drehzahl der Brennkraftmaschine zugeordnet wird. Ferner ist eine Abgassonde 42 vorgesehen, die stromaufwärts des Abgaskatalysators 21 angeordnet ist und einen Restsauerstoffgehalt des Abgases der Brennkraftmaschine erfasst und deren Messsignal repräsentativ ist für ein Luft-/Kraftstoff-Verhältnis stromaufwärts der Abgassonde 42 vor der Verbrennung. Zum Erfassen der Position der Einlassnockenwelle und der Auslassnockenwelle sind ein Einlassnockenwellensensor und ein Auslassnockenwellensensor vorgesehen. Darüber hinaus ist ein Temperatursensor vorgesehen, der eine Umgebungstemperatur der Brennkraftmaschine erfasst, sowie ein weiterer Temperatursensor, dessen Messsignal repräsentativ ist für eine Ansauglufttemperatur in dem Ansaugtrakt 1. Ferner kann auch ein Abgasdrucksensor vorgesehen sein, dessen Messsignal repräsentativ ist für einen Abgaskrümmerdruck, also einem Druck in dem Abgastrakt 4.
  • Die Stellglieder sind beispielsweise eines oder mehrere der folgenden Bauteile: die Drosselklappe 5, die Gaseinlass- und Gasauslassventile 12, 13, das Einspritzventil 18, der Einlassnockenphasenversteller, der Auslassnockenphasenversteller, die Zündkerze 19, ein Wastegateversteller, eine Drallklappe, eine Abgasklappe und ein Abgasrückführventil.
  • Nach dem Viertaktprinzip arbeitende Brennkraftmaschinen saugen die zur Verbrennung des Kraftstoffs bestimmte Luft während des Ansaugtakts durch zu diesem Zweck öffnende Gaseinlassventile 12 in den jeweiligen Zylinder Z1 bis Z4. Die durch die Verbrennung des Kraftstoffs in den Zylindern Z1 bis Z4 entstandenen Abgase werden mit dem Ausschiebetakt durch zu diesem Zweck öffnende Gasauslassventile 13 in den Abgastrakt 4 ausgeschoben. Als theoretisch maximal mögliche eingeschlossene Zylinderluftmasse wird dabei diejenige Luftmasse bezeichnet, die genau das gesamte Hubvolumen des Zylinders Z1 bis Z4, d. h. die Differenz zwischen den Zylindervolumina am unteren und oberen Totpunkt, mit dem um die Brennkraftmaschine herum herrschenden Umgebungsdruck und der um die Brennkraftmaschine herum herrschenden Umgebungstemperatur füllen würde, während das im oberen Totpunkt verbleibende Zylindertotvolumen mit Abgas gefüllt ist.
  • Im realen Motorbetrieb weicht die an der Verbrennung des Kraftstoffs beteiligte Frischluftfüllung aus verschiedenen Gründen von der theoretisch maximal möglichen eingeschlossenen Frischluftfüllung ab, vor allem aufgrund von Abweichungen des aktuellen Saugrohrdruckes vom Umgebungsdruck und der aktuellen Saugrohrtemperatur von der Umgebungstemperatur.
  • Ein weiterer Grund dafür ist, dass in einem vorangegangenen Arbeitsspiel erzeugtes Abgas nicht vollständig aus dem jeweiligen Zylinder Z1 bis Z4 ausgeschoben wurde. Das nach dem
  • Schließen der Gasauslassventile 13 in dem Zylinder Z1 bis Z4 oder in dem Ansaugtrakt 1 der Brennkraftmaschine verbleibende Verbrennungsgas wird als Restgas bezeichnet.
  • Ein weiterer Grund ist, dass in Betriebspunkten mit Ventilüberschneidung bei einem Auftreten eines Druckgefälles von dem Saugrohr zu dem Abgaskrümmer das Verbrennungsgas aus dem Totvolumen teilweise oder ganz in den Abgaskrümmer ausgespült wird. Die Zylinderluftmasse wird dadurch erhöht, es kann mehr Kraftstoff verbrannt werden, die Motorleistung steigt.
  • Ein weiterer Grund ist, dass in Betriebspunkten mit Ventilüberschneidung bei einem Auftreten eines Druckgefälles von dem Saugrohr zu dem Abgaskrümmer von der während der Gaseinlassventilöffnungsphase von der Brennkraftmaschine über das Gaseinlassventil angesaugte Einlassluftmasse ein Teil durch den Zylinder Z1 in den Abgaskrümmer durchgespült werden kann. Dies wird als Scavenging bezeichnet.
  • Wenn infolge dieses Scavenging so viel Luft in den Abgaskrümmer gelangt, dass vorübergehend die Funktion des im Abgastrakt angeordneten Katalysators eingeschränkt wird, dann steigen die Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine stark an.
  • Dieser unerwünschte starke Anstieg der Schadstoffemissionen wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch verhindert, dass eine Steuerung des in den Abgaskrümmer der Brennkraftmaschine ausgegebenen Luftmassenstromes vorgenommen wird.
  • Dies wird anhand der weiteren Figuren erläutert.
  • Die 2 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Steuerung der Restgasmasse und/oder des in den Abgaskrümmer einer Brennkraftmaschine ausgegebenen Luftmassenstromes.
  • Gemäß diesem Verfahren erfolgt in einem ersten Schritt S1 eine Vorgabe einer gewünschten Restgasmasse oder einer gewünschten Spülluftmasse eines Zylinders der Brennkraftmaschine. Befindet sich die Brennkraftmaschine beispielsweise momentan in einem Vollastbetrieb, dann beträgt die gewünschte Restgasmasse 0 % der Gesamtgasmasse des Zylinders. Befindet sich die Brennkraftmaschine hingegen in einem Teillastbetrieb, dann liegt die vorgegebene Restgasmasse im Bereich zwischen 0 % und 30 % der Gesamtgasmasse des Zylinders.
  • In einem nachfolgenden zweiten Schritt S2 erfolgt eine Ermittlung einer Sollposition eines die Restgasmasse und/oder die Spülluftmasse beeinflussenden Aktuators unter Verwendung der vorgegebenen Restgasmasse oder der vorgegebenen Spülluftmasse und eines inversen Restgasmodells. Bei die Restgasmasse und die Spülluftmasse beeinflussenden Aktuatoren handelt es sich insbesondere um den Einlassnockenphasenversteller, den Auslassnockenphasenversteller, einen Steller zur Beeinflussung des Saugrohrdruckes, beispielsweise eine Drosselklappe, und einen Steller zur Beeinflussung des Abgaskrümmerdruckes, beispielsweise einen Wastegatepositionsversteller. In diesem zweiten Schritt kann eine Sollposition eines dieser die Restgasmasse und die Spülluftmasse beeinflussender Aktuatoren ermittelt werden oder es können die Sollpositionen zweier oder mehrerer dieser die Restgasmasse und die Spülluftmasse beeinflussenden Aktuatoren ermittelt werden.
  • In einem nachfolgenden dritten Schritt S3 erfolgt eine Einstellung der ermittelten Sollposition des die Restgasmasse und/oder die Spülluftmasse beeinflussenden Aktuators bzw. eine Einstellung der ermittelten Sollpositionen der die Restgasmasse und/oder die Spülluftmasse beeinflussenden Aktuatoren.
  • Danach erfolgt in einem vierten Schritt S4 eine Durchführung eines Verbrennungsvorganges im Zylinder.
  • Anschließend erfolgt in einem fünften Schritt S5 nach der Beendigung des Verbrennungsvorganges ein Ausschieben des Verbrennungsgases vom Zylinder in den Abgaskrümmer der Brennkraftmaschine.
  • Beispielsweise wird beim Vorliegen eines Teillastbetriebes der Brennkraftmaschine die Restgasmasse derart vorgegeben, dass ein Ausspülen des Zylinders erfolgt, ohne dass Scavenging auftritt.
  • Des Weiteren wird beim Vorliegen eines Vollastbetriebes die Restgasmasse zu Null vorgegeben.
  • Grundsätzlich kann durch eine Erhöhung der vorgegebenen Restgasmasse im Zylinder erreicht werden, dass durch die dann entstehende Verdrängungswirkung eine Verminderung der Luftmasse im Zylinder auftritt. Dies bewirkt bei einem Ottomotor eine Verminderung des Drehmoments und erhöht den Wirkungsgrad des Motors durch eine Vermeidung einer gegebenenfalls notwendigen Drosselung der Frischluftzufuhr.
  • Die 3 zeigt eine detailliertere Darstellung der in der 1 gezeigten Steuervorrichtung 25. Dieser Steuervorrichtung werden Eingangssignale s1 bis sx zugeführt, bei denen es sich um die oben genannten Sensorsignale, daraus abgeleitete Signale, weitere Sensorsignale und/oder aus den weiteren Sensorsignalen abgeleitete Signale handelt. Diese Signale werden von der Steuervorrichtung zur Erkennung des momentanen Betriebszustands der Brennkraftmaschine und zur Bereitstellung von Steuersignalen st1 bis sty für die Aktoren der Brennkraftmaschine verwendet. Zur Erkennung des momentanen Betriebszustands der Brennkraftmaschine und zur Bereitstellung der genannten Steuersignale verwendet die Steuervorrichtung unter anderem ein Restgasmodell RGM und ein inverses Restgasmodell IRGM.
  • Mittels des Restgasmodells wird unter Verwendung der Eingangssignale s2, s3, s4 und s5 und einer abgespeicherten Software die Restgasmasse mRG ermittelt. Beim Eingangssignal s2 handelt es sich beispielsweise um vom Einlassnockenphasensensor abgeleitete Signale, die die Phasenlage der Einlassnockenwelle beschreiben. Beim Eingangssignal s3 handelt es sich beispielsweise um vom Auslassnockenphasensensor abgeleitete Signale, die die Phasenlage der Auslassnockenwelle beschreiben. Beim Eingangssignal s4 handelt es sich beispielsweise um vom Saugrohrdrucksensor abgeleitete Signale, die den Saugrohrdruck beschreiben. Beim Eingangssignal s5 handelt es sich beispielsweise um vom Wastegatepositionssensor abgeleitete Signale, die die Position des Wastegateventils beschreiben.
  • Dem inversen Restgasmodell IRGM werden beim gezeigten Ausführungsbeispiel Eingangssignale mRG,REQ, s3, s4 und s5 zugeführt. Beim Eingangssignal mRG,REQ handelt es sich um eine vorgegebene, gewünschte Restgasmasse. Beim Eingangssignal s3 handelt es sich beispielsweise um vom Auslassnockenphasensensor abgeleitete Signale, die die Phasenlage der Auslassnockenwelle beschreiben. Beim Eingangssignal s4 handelt es sich beispielsweise um vom Saugrohrdrucksensor abgeleitete Signale, die den Saugrohrdruck beschreiben. Beim Eingangssignal s5 handelt es sich beispielsweise um vom Wastegatepositionssensor abgeleitete Signale, die die Position des Wastegateventils beschreiben.
  • Das inverse Restgasmodell IRGM ermittelt unter Verwendung dieser Eingangssignale, zu denen insbesondere eine vorgegebene, gewünschte Restgasmasse gehört, Steuersignale zur Einstellung einer Sollposition eines oder mehrerer die Restgasmasse beeinflussender Aktuatoren. Zu diesen Aktuatoren gehören insbesondere ein Einlassnockenphasenversteller, ein Auslassnockenphasenversteller, ein Steller zur Beeinflussung des Saugrohrdrucks, z.B. eine Drosselklappe, und ein Steller zur Beeinflussung des Abgaskrümmerdruckes, z.B. ein Wastegatepositionsversteller.
  • Das inverse Restgasmodell IRGM ist folglich dazu vorgesehen, unter Verwendung einer vorgegebenen, gewünschten Restgasmasse und/oder Spülluftmasse, weiterer Eingangssignale und einer abgespeicherten Software Steuersignale zur Einstellung eines oder mehrerer die Restgasmasse und/oder die Spülluftmasse beeinflussender Aktoren zu ermitteln, um die Restgasmasse so zu beeinflussen, dass eine gewünschte Zylinderluftmasse und eine gewünschte Spülluftmasse eingestellt wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Ansaugtrakt
    2
    Motorblock
    3
    Zylinderkopf
    4
    Abgastrakt
    5
    Drosselklappe
    6
    Sammler
    7
    Saugrohr
    8
    Kurbelwelle
    9
    Brennraum
    10
    Pleuelstange
    11
    Kolben
    12
    Gaseinlassventil
    13
    Gasauslassventil
    18
    Einspritzventil
    19
    Zündkerze
    21
    Abgaskatalysator
    25
    Steuervorrichtung
    26
    Pedalstellungsgeber
    27
    Fahrpedal
    28
    Luftmassensensor
    30
    Drosselklappenstellungssensor
    32
    Umgebungsdrucksensor
    34
    Saugrohrdrucksensor
    36
    Kurbelwellenwinkelsensor
    IRGM
    Invertiertes Restgasmodell
    RGM
    Restgasmodell
    mRG
    vorgegebene Restgasmenge
    s1–sx
    Sensorsignale
    st1–sty
    Steuersignale
    S1–S5
    Verfahrensschritte
    Z1–Z4
    Zylinder

Claims (9)

  1. Verfahren zur Steuerung der nach einem Gaswechselvorgang in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine verbleibenden Restgasmasse und/oder der während eines Gaswechselvorgangs in einen Abgaskrümmer der Brennkraftmaschine gespülten Spülluftmasse mit folgenden Schritten: – Vorgabe einer gewünschten Restgasmasse des Zylinders der Brennkraftmaschine und/oder einer gewünschten Spülluftmasse, – Ermittlung einer Sollposition eines die Restgasmasse und/oder die Spülluftmasse beeinflussenden Aktuators unter Verwendung der vorgegebenen Restgasmasse und/oder Spülluftmasse und eines inversen Restgasmodells, – Einstellung der ermittelten Sollposition des die Restgasmasse und/oder die Spülluftmasse beeinflussenden Aktuators.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollpositionen mehrerer die Restgasmasse und/oder die Spülluftmasse beeinflussender Aktuatoren ermittelt werden und eine Einstellung der ermittelten Sollpositionen der die Restgasmasse und/oder die Spülluftmasse beeinflussenden Aktuatoren vorgenommen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Restgasmasse und/oder die Spülluftmasse beeinflussender Aktuator ein Einlassnockenphasenversteller ist.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Restgasmasse und/oder die Spülluftmasse beeinflussender Aktuator ein Auslassnockenphasenversteller ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Restgasmasse und/oder die Spülluftmasse beeinflussender Aktuator ein Steller zur Beeinflussung des Saugrohrdrucks ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Restgasmasse und/oder die Spülluftmasse beeinflussender Aktuator ein Steller zur Beeinflussung des Abgaskrümmerdrucks ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Restgasmasse im Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine im Bereich von 0% der Gesamtgasmasse des Zylinders liegt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Restgasmasse im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine im Bereich zwischen 0% und 30% der Gesamtgasmasse des Zylinders liegt.
  9. Vorrichtung zur Steuerung der nach einem Gaswechselvorgang im Zylinder einer Brennkraftmaschine verbleibenden Restgasmasse und/oder der während eines Gaswechselvorgangs in den Abgaskrümmer der Brennkraftmaschine gespülten Spülluftmasse, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Steuervorrichtung aufweist, die zur Durchführung eines Verfahrens mit den in einem der Ansprüche 1–8 angegebenen Merkmalen ausgebildet ist.
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