DE102017217749B4 - Method for determining an optimized target value for an operating parameter of an internal combustion engine during test operation - Google Patents

Method for determining an optimized target value for an operating parameter of an internal combustion engine during test operation Download PDF

Info

Publication number
DE102017217749B4
DE102017217749B4 DE102017217749.7A DE102017217749A DE102017217749B4 DE 102017217749 B4 DE102017217749 B4 DE 102017217749B4 DE 102017217749 A DE102017217749 A DE 102017217749A DE 102017217749 B4 DE102017217749 B4 DE 102017217749B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
internal combustion
combustion engine
exhaust gas
gas turbocharger
operating parameter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102017217749.7A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102017217749A1 (en
Inventor
Lars Petersen
Michael Bley
Hanno Ihme-Schramm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102017217749.7A priority Critical patent/DE102017217749B4/en
Publication of DE102017217749A1 publication Critical patent/DE102017217749A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102017217749B4 publication Critical patent/DE102017217749B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/02—Details or accessories of testing apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/042—Testing internal-combustion engines by monitoring a single specific parameter not covered by groups G01M15/06 - G01M15/12
    • G01M15/044—Testing internal-combustion engines by monitoring a single specific parameter not covered by groups G01M15/06 - G01M15/12 by monitoring power, e.g. by operating the engine with one of the ignitions interrupted; by using acceleration tests
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02—Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/08—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
    • F02B39/10—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio electric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2432—Methods of calibration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

Verfahren zum Ermitteln mindestens eines optimierten Sollwerts für mindestens einen Betriebsparameter während eines Testbetriebs, wobei der optimierte Sollwert für den Regelbetrieb einer Bauart einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist, wobei die Brennkraftmaschine einen Verbrennungsmotor, einen Frischgasstrang, einen Abgasstrang sowie einen Abgasturbolader mit in den Frischgasstrang integriertem Verdichter und in den Abgasstrang integrierter Turbine umfasst, mit folgenden Schritten:a. die Last, mit der der Verbrennungsmotor betrieben wird, wird erhöht oder abgesenkt undb. eine sich aus dieser Lasterhöhung oder Lastabsenkung ergebende Änderung bezüglich der Drehzahl des Abgasturboladers, die sich im Regelbetrieb der Brennkraftmaschine einstellen würde, wird mittels einer dem Abgasturbolader zugeordneten Antriebs- und/oder Bremsvorrichtung zumindest teilweise unterdrückt.Method for determining at least one optimized setpoint value for at least one operating parameter during test operation, the optimized setpoint value being provided for the control operation of a type of internal combustion engine, the internal combustion engine having an internal combustion engine, a fresh gas line, an exhaust gas line and an exhaust gas turbocharger with a compressor integrated in the fresh gas line and turbine integrated in the exhaust system, with the following steps:a. the load with which the internal combustion engine is operated is increased or decreased andb. a change in the speed of the exhaust gas turbocharger resulting from this load increase or load decrease, which would occur during normal operation of the internal combustion engine, is at least partially suppressed by means of a drive and/or braking device assigned to the exhaust gas turbocharger.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln mindestens eines optimierten Sollwerts für mindestens einen Betriebsparameter während eines Testbetriebs, wobei der optimierte Sollwert für den Regelbetrieb einer Bauart einer mittels eines Abgasturboladers aufgeladenen Brennkraftmaschine vorgesehen ist,.The invention relates to a method for determining at least one optimized target value for at least one operating parameter during test operation, the optimized target value being provided for the regular operation of a type of internal combustion engine supercharged by means of an exhaust gas turbocharger.

Die Verwendung eines oder mehrerer Abgasturbolader zur Erhöhung der spezifischen Leistung und zur Senkung des spezifischen Kraftstoffverbrauchs von dadurch aufgeladenen Brennkraftmaschinen ist bekannt.The use of one or more exhaust gas turbochargers to increase the specific power and to reduce the specific fuel consumption of internal combustion engines charged as a result is known.

Abgasturbolader weisen eine in einen Abgasstrang der Brennkraftmaschine integrierte Turbine mit einem Turbinenlaufrad sowie einen in den Frischgasstrang der Brennkraftmaschine integrierten Verdichter mit einem Verdichterlaufrad auf. Das Turbinenlaufrad und das Verdichterlaufrad sind in der Regel über eine Welle verbunden. Im Betrieb der Brennkraftmaschine wird das Turbinenlaufrad von der Abgasströmung angeströmt und dadurch rotierend angetrieben, wobei diese Rotation über die Welle auf das Verdichterlaufrad übertragen wird. Die so bewirkte Rotation des Verdichterlaufrads erzeugt die gewünschte Verdichtung des Frischgases.Exhaust gas turbochargers have a turbine with a turbine impeller integrated into an exhaust line of the internal combustion engine and a compressor with a compressor impeller integrated in the fresh gas line of the internal combustion engine. The turbine wheel and the compressor wheel are usually connected via a shaft. During operation of the internal combustion engine, the exhaust gas flow flows against the turbine impeller and is thereby driven in rotation, with this rotation being transmitted to the compressor impeller via the shaft. The rotation of the compressor impeller caused in this way produces the desired compression of the fresh gas.

Ein Problem bei der Verwendung eines Abgasturboladers zur Aufladung einer Brennkraftmaschine liegt in der relativ ausgeprägten Trägheit, mit der ein solcher Abgasturbolader nach einer Erhöhung der Last, mit der der Verbrennungsmotor der Brennkraftmaschine betrieben wird, eine entsprechend erhöhte Verdichtung der Ladeluft und damit eine Erhöhung der Masse des den einzelnen Brennräumen je Arbeitstakt zugeführten Frischgases bewirkt. Eine Möglichkeit, diese auch als Turboloch bezeichnete Trägheit abzuschwächen, kann darin liegen, in den Abgasturbolader einen Elektromotor zu integrieren, der unmittelbar nach oder gleichzeitig mit einer Lasterhöhung für den Betrieb des Verbrennungsmotors in Betrieb genommen wird und dadurch die Beschleunigung des Laufzeugs, d.h. der Einheit aus Turbinenlaufrad, Welle und Verdichterlaufrad, unterstützt. Ein solcher elektromotorisch unterstützter Abgasturbolader ist beispielsweise aus der DE 101 56 704 A1 bekannt.A problem with the use of an exhaust gas turbocharger for supercharging an internal combustion engine lies in the relatively pronounced inertia with which such an exhaust gas turbocharger, after an increase in the load with which the internal combustion engine of the internal combustion engine is operated, a correspondingly increased compression of the charge air and thus an increase in mass of the fresh gas supplied to the individual combustion chambers per power stroke. One way of reducing this inertia, also known as turbo lag, can be to integrate an electric motor into the exhaust gas turbocharger, which is put into operation immediately after or at the same time as a load increase for the operation of the internal combustion engine, thereby accelerating the running gear, i.e. the unit turbine wheel, shaft and compressor wheel. Such an electric motor-assisted exhaust gas turbocharger is, for example, from DE 101 56 704 A1 known.

Die Entwicklung heutiger Verbrennungsmotoren zeigt eine deutliche Zunahme der Komplexität in dem grundsätzlichen Aufbau der Verbrennungsmotoren, beispielsweise durch die erwähnte Aufladung mittels eines Abgasturboladers, sowie der in deren Betrieb durchgeführten Brennverfahren. Notwendig gemacht haben dies insbesondere die kontinuierlich sinkenden Grenzwerte für die gesetzlich limitierten Abgaskomponenten, die als Schadstoffe angesehen werden. Weiterhin ist ein festes Ziel bei der Entwicklung von Verbrennungsmotoren ein möglichst hoher Wirkungsgrad und damit ein möglichst geringer Verbrauch bei einem gleichzeitig möglichst vorteilhaften Betriebsverhalten, insbesondere hinsichtlich der Nennleistung sowie des dynamischen Betriebsverhaltens.The development of today's internal combustion engines shows a significant increase in complexity in the basic structure of the internal combustion engines, for example due to the mentioned charging by means of an exhaust gas turbocharger, as well as the combustion processes carried out in their operation. This was made necessary in particular by the continuously decreasing limit values for the legally limited exhaust gas components, which are regarded as pollutants. Furthermore, a fixed goal in the development of internal combustion engines is the highest possible efficiency and thus the lowest possible consumption with the most advantageous possible operating behavior at the same time, in particular with regard to the nominal power and the dynamic operating behavior.

Im Rahmen der Entwicklung von Verbrennungsmotoren einer Bauart ist in der Regel zunächst eine Einstellung aller für diese Verbrennungsmotoren verfügbaren (und einstellbaren) Betriebsparameter mit dem Ziel einer Optimierung insbesondere hinsichtlich der Wirkungsgrade, des dynamischen Betriebsverhaltens und der Schadstoffemissionen vorgesehen. Dies erfolgt unter anderem während eines Betriebs mindestens eines entsprechenden Verbrennungsmotors auf einem Motorprüfstand. Diese optimierten Betriebsparameter fließenden in Form eines Betriebskennfelds in die Software des dazugehörigen Motorsteuergeräts ein.As part of the development of internal combustion engines of a type, all operating parameters available (and adjustable) for these internal combustion engines are usually initially set with the aim of optimization, in particular with regard to efficiency, dynamic operating behavior and pollutant emissions. This takes place, inter alia, during operation of at least one corresponding internal combustion engine on an engine test bench. These optimized operating parameters flow into the software of the associated engine control unit in the form of an operating map.

Für die Zulassung eines Kraftfahrzeugs, das mittels eines Verbrennungsmotors angetrieben wird, dessen Bauart auf einem Motorprüfstand optimiert wurde, für den regulären Straßenverkehr wird u.a. eine „Messfahrt“ des Kraftfahrzeugs mit einem definierten Geschwindigkeitsprofil auf einem Rollenprüfstand durchgeführt, bei der die von der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs ausgestoßenen Abgase hinsichtlich der darin enthaltenen Schadstoffe analysiert werden. Eine entsprechende „Messfahrt“ auf einem Rollenprüfstand wird weiterhin auch zur Überprüfung des basierend auf dem Betrieb eines entsprechenden Verbrennungsmotors auf einem Motorprüfstand ermittelten Betriebskennfelds durchgeführt. Dabei zeigt sich, dass die Beschleunigungssequenzen während der „Messfahrt“, die auf einem dynamischen Betrieb des das Kraftfahrzeug antreibenden Verbrennungsmotors beruhen, einen überproportional hohen Anteil an der Gesamtsumme der Emissionen der Schadstoffe haben. Die 1 verdeutlicht dies in einem Diagramm, in dem ein solches Geschwindigkeitsprofil über der Zeit t (dargestellt mit durchgehender Linie), sowie die bei einer solchen „Messfahrt“ auftretenden Emissionen an Partikeln (P in Milligramm; gestrichelte Kurve) und Stickoxiden (NOx in Milligramm; gepunktete Kurve) dargestellt sind.For the approval of a motor vehicle that is powered by an internal combustion engine, the design of which has been optimized on an engine test bench, for regular road traffic, a "measuring run" of the motor vehicle is carried out with a defined speed profile on a roller test bench, during which the internal combustion engine of the motor vehicle Emitted exhaust gases are analyzed with regard to the pollutants contained therein. A corresponding "measurement run" on a roller test bench is also carried out to check the operating map determined based on the operation of a corresponding combustion engine on an engine test bench. It turns out that the acceleration sequences during the "measurement run", which are based on dynamic operation of the combustion engine driving the vehicle, account for a disproportionately high proportion of the total sum of pollutant emissions. The 1 illustrates this in a diagram in which such a speed profile over time t (shown with a solid line), as well as the emissions of particles (P in milligrams; dashed curve) and nitrogen oxides (NOx in milligrams; dotted line) occurring during such a "measurement run". curve) are shown.

Die Erfinder haben erkannt, dass dieses Verhalten im Wesentlichen aus der eingeschränkten Geschwindigkeit, mit der sich diejenigen Betriebsparameter, die hauptsächlich den Luftpfad, d.h. die Zufuhr von Frischgas zu dem Verbrennungsmotor, beeinflussen, nämlich die den einzelnen Brennräumen für einen Arbeitstakt zugeführten Luftmassen und der Saugrohrdruck beziehungsweise, bei einem mittels eines Verdichters aufgeladenen Verbrennungsmotor, der Ladedruck, während eines dynamischen Betriebs des Verbrennungsmotors ändern, resultiert. Eine Optimierung der Betriebsparameter bei der Erzeugung eines oder mehrerer Betriebskennfelder für einen Verbrennungsmotor hat demnach das Potenzial, die Schadstoffemissionen eines einen solchen optimierten Verbrennungsmotor umfassenden Kraftfahrzeugs erheblich zu verringern. Problematisch dabei ist, dass ein dynamischer Betrieb des Verbrennungsmotors, der den Beschleunigungssequenzen des Kraftfahrzeugs entsprechen würde, auf dem Motorprüfstand zwar nachgefahren, jedoch nur mit einem erheblichen Aufwand optimiert werden kann, da die einzelnen dynamischen Betriebspunkte, die während eines solchen dynamischen Betriebs durchfahren werden, nur sehr kurz anliegen. Es besteht somit bislang nicht die Möglichkeit, solche dynamisch durchfahrenen Betriebspunkte stationär an einem Motorprüfstand zu betreiben, um die Möglichkeit zu haben, durch eine Anpassung der dabei vorgesehenen Betriebsparameter eine Optimierung hinsichtlich insbesondere des Wirkungsgrads und/oder der Schadstoffemissionen zu realisieren.The inventors have recognized that this behavior is essentially due to the limited speed at which those operating parameters that mainly affect the air path, ie the supply of fresh gas to the internal combustion engine, namely the air masses supplied to the individual combustion chambers for a power stroke and the intake manifold pressure respectively, in a supercharged combustion tion engine, the boost pressure, change during dynamic operation of the internal combustion engine results. Optimizing the operating parameters when generating one or more operating characteristic diagrams for an internal combustion engine therefore has the potential to significantly reduce the pollutant emissions of a motor vehicle comprising such an optimized internal combustion engine. The problem here is that dynamic operation of the internal combustion engine, which would correspond to the acceleration sequences of the motor vehicle, can be simulated on the engine test bench, but can only be optimized with considerable effort, since the individual dynamic operating points that are passed through during such dynamic operation only very brief. So far, it has not been possible to operate such dynamically traversed operating points in a stationary manner on an engine test bench in order to be able to optimize the efficiency and/or pollutant emissions in particular by adapting the operating parameters provided.

Die 2 verdeutlicht diese Problematik. Darin ist in einem Diagramm die Abhängigkeit der Luftmasse mL (in Milligramm je Einlasshub H eines als Hubkolbenmotor ausgebildeten Verbrennungsmotors) über dem Ladedruck pL eingezeichnet. Während eines stationären Betriebs, der durch eine definierte Kombination aus Drehzahl und Last, mit der der Verbrennungsmotor betrieben wird, sowie einem dazugehörigen Ladedruck, der sich nach anfänglicher Verzögerung durch den träge reagierenden Abgasturbolader eingestellt hat, gekennzeichnet ist, kann aufgrund konstruktiver und funktionaler Grenzen der Brennkraftmaschine die Luftmasse, bei einem definierten Ladedruck, nur in dem dazugehörigen, durch die schraffierte Fläche gekennzeichneten Bereich variiert werden (beispielsweise durch eine Änderung der Ventilsteuerzeiten). Äquivalent dazu kann eine definierte Luftmasse nur durch einen Ladedruck, dessen Wert in dem entsprechenden, wiederum durch die schraffierte Fläche gekennzeichneten Bereich liegt, eingestellt werden. Bei einem dynamischen Betrieb kann sich der entsprechende Wert für das Verhältnis von Luftmasse mL zu Ladedruck pL dagegen außerhalb des durch die schraffierte Fläche gekennzeichneten Bereichs liegen, weil bestimmte Maßnahmen, wie beispielsweise ein Verringern oder Beenden einer Abgasrückführung, getroffen werden, die für den stationären Betrieb nicht vorgesehen sind. Die 2 zeigt einen entsprechenden dynamischen Betriebspunkt links oberhalb der schraffierten Fläche.The 2 illustrates this problem. In it, the dependency of the air mass m L (in milligrams per intake stroke H of an internal combustion engine designed as a reciprocating piston engine) over the charging pressure p L is drawn in a diagram. During stationary operation, which is characterized by a defined combination of speed and load at which the combustion engine is operated, as well as an associated boost pressure, which has set in after an initial delay due to the sluggishly reacting exhaust gas turbocharger, the design and functional limits of the Internal combustion engine, the air mass, at a defined boost pressure, can only be varied in the associated area marked by the hatched area (for example by changing the valve control times). Equivalently, a defined air mass can only be set by a boost pressure whose value is within the corresponding range, again identified by the shaded area. In dynamic operation, on the other hand, the corresponding value for the ratio of air mass m L to boost pressure p L can lie outside the area marked by the hatched area because certain measures, such as reducing or ending exhaust gas recirculation, are taken that are necessary for the stationary operation are not intended. The 2 shows a corresponding dynamic operating point on the left above the shaded area.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur vorteilhaften Optimierung des dynamischen Betriebs eines Verbrennungsmotors hinsichtlich insbesondere der Abgasemissionen im Rahmen eines Testbetriebs auf insbesondere einem Motorprüfstand anzugeben.The invention was based on the object of specifying a possibility for the advantageous optimization of the dynamic operation of an internal combustion engine with regard in particular to the exhaust gas emissions in the context of a test operation, in particular on an engine test bench.

Diese Aufgabe wird mittels eines Verfahrens gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.This object is achieved by means of a method according to patent claim 1. Advantageous embodiments of the method according to the invention are the subject matter of the further patent claims and/or result from the following description of the invention.

Demnach ist ein Verfahren zum Ermitteln mindestens eines Sollwerts für mindestens einen Betriebsparameter während eines Testbetriebs einer Brennkraftmaschine, die zumindest einen Verbrennungsmotor, einen Frischgasstrang, einen Abgasstrang sowie einen Abgasturbolader mit in den Frischgasstrang integriertem Verdichter und in den Abgasstrang integrierter Turbine umfasst, vorgesehen. Der Sollwert für den Betriebsparameter soll dabei für den Regelbetrieb der Brennkraftmaschinen dieser Bauart ermittelt werden und demnach Bestandteil eines Betriebskennfelds werden, basierend auf dem die Brennkraftmaschinen für die Zulassung und die darauf folgende generelle Nutzung mittels der dazugehörigen Motorsteuerungen in Abhängigkeit von verschiedenen Einflüssen, insbesondere einer Lastanforderung durch einen Fahrer eines eine solche Brennkraftmaschine umfassenden Kraftfahrzeugs, der Fahrtgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, der Umgebungstemperatur, der Neigungsausrichtung des Untergrunds, auf dem das Kraftfahrzeug bewegt wird, etc., betrieben werden sollen. Vorgesehen ist dabei, dass die Last, mit der der Verbrennungsmotor betrieben wird, erhöht oder abgesenkt wird, um einen dynamischen Betrieb des Verbrennungsmotors zu bewirken, wobei eine sich aus dieser Lasterhöhung oder Lastabsenkung ergebende Änderung, die sich im Regelbetrieb der Brennkraftmaschine hinsichtlich des Betriebs des Abgasturboladers einstellen würde, mittels einer dem Abgasturbolader zugeordneten Antriebs- und/oder Bremsvorrichtung zumindest teilweise unterdrückt wird.Accordingly, a method is provided for determining at least one setpoint value for at least one operating parameter during test operation of an internal combustion engine, which comprises at least one internal combustion engine, a fresh gas line, an exhaust line and an exhaust gas turbocharger with a compressor integrated in the fresh gas line and a turbine integrated in the exhaust line. The target value for the operating parameter should be determined for the regular operation of internal combustion engines of this type and should therefore become part of an operating map, based on which the internal combustion engines for approval and the subsequent general use by means of the associated engine controls are dependent on various influences, in particular a load requirement by a driver of a motor vehicle comprising such an internal combustion engine, the traveling speed of the motor vehicle, the ambient temperature, the inclination orientation of the ground on which the motor vehicle is being driven, etc. It is provided that the load with which the internal combustion engine is operated is increased or reduced in order to bring about dynamic operation of the internal combustion engine, with a change resulting from this load increase or load reduction, which occurs in the normal operation of the internal combustion engine with regard to the operation of the Exhaust gas turbocharger would adjust, is at least partially suppressed by means of a drive and/or braking device assigned to the exhaust gas turbocharger.

Somit kann einerseits vorgesehen sein, dass die Last, mit der der Verbrennungsmotor betrieben wird, erhöht wird, um grundsätzlich einen dynamischen Betrieb zu bewirken. Diese erhöhte Last führt zu einer Erhöhung des von dem Verbrennungsmotor ausgestoßenen Abgasmassenstroms. Diese Erhöhung des Abgasmassenstroms würde - für den Regelbetrieb gewollt - zu einer Beschleunigung des Laufzeugs des Abgasturboladers führen, was wiederum durch die daraus folgende erhöhte Verdichtung der Ladeluft zu einer Vergrößerung der Luftmassen, die den einzelnen Brennräumen des Verbrennungsmotors für jeden Arbeitstakt zugeführt werden kann, und damit zu einer Erhöhung der erzielbaren Antriebsleistung führen würde, da mit einer Erhöhung der Luftmasse auch eine Erhöhung der während der Arbeitstakte in den Brennräumen umsetzbaren Kraftstoffmengen einhergehen kann. Für diesen Fall ist nun vorgesehen, die Änderung, die sich im Regelbetrieb der Brennkraftmaschine hinsichtlich des Betriebs des Abgasturboladers einstellen würde, d.h. die Beschleunigung des Laufzeugs des Abgasturboladers, mittels einer dem Abgasturbolader zugeordneten Bremsvorrichtung zumindest teilweise zu unterdrücken, wodurch für einen längeren Zeitraum ein dynamischer Betriebspunkt, der insbesondere durch ein konkretes Verhältnis von Luftmasse und Ladedruck gekennzeichnet ist und der im Regelbetrieb nur kurzzeitig auftritt, weil der Abgasturbolader auf die Lasterhöhung zwar verzögert jedoch kontinuierlich durch eine Beschleunigung des Laufzeugs bis zum Erreichen eines erneuten stationären Betriebszustands reagiert, eingestellt werden kann. Dies kann dann ausgenutzt werden, um einen oder mehrere Betriebsparameter, beispielsweise den Einspritzzeitpunkt und/oder den Einspritzdruck für den Kraftstoff und/oder eine Ventilsteuerzeit für die Einlass- und/oder Auslassventile, versuchsweise zu ändern, um einen hinsichtlich insbesondere der Schadstoffemissionen und/oder des Wirkungsgrads für diesen dynamischen Betriebspunkt möglichst optimalen Sollwert für diesen oder diese Betriebsparameter ermitteln zu können. Dementsprechend kann vorgesehen sein, dass während des Einsatzes der Bremsvorrichtung der Istwert des Betriebsparameters verändert und in Abhängigkeit von dem Istwert eines sich durch diese Änderung des Istwerts ergebenden Folgeparameters, beispielsweise der Konzentration an Partikeln oder Stickoxiden (NOx) in dem Abgas, der optimierte Sollwert des Betriebsparameters ermittelt wird. Wird dieses Vorgehen für eine Mehrzahl von dynamischen Betriebspunkten, die gemeinsam den dynamischen Betrieb des Verbrennungsmotors definieren, durchgeführt, kann auf diese Weise das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine, insbesondere hinsichtlich der Schadstoffemissionen und/oder des Wirkungsgrads, für eine Beschleunigungssequenz eines durch eine solche Brennkraftmaschine gemäß dem Regelbetrieb angetriebenen Kraftfahrzeugs erheblich verbessert werden.Thus, on the one hand, provision can be made for the load with which the internal combustion engine is operated to be increased in order in principle to bring about dynamic operation. This increased load leads to an increase in the exhaust gas mass flow emitted by the internal combustion engine. This increase in the exhaust gas mass flow would - intended for regular operation - lead to an acceleration of the running gear of the exhaust gas turbocharger, which in turn, due to the resulting increased compression of the charge air, would lead to an increase in the air masses that can be supplied to the individual combustion chambers of the combustion engine for each power stroke, and would thus lead to an increase in the achievable drive power, since with an increase Increase in the air mass can also be accompanied by an increase in the fuel quantities that can be converted in the combustion chambers during the power strokes. In this case, the change that would occur during normal operation of the internal combustion engine with regard to the operation of the exhaust gas turbocharger, i.e. the acceleration of the running gear of the exhaust gas turbocharger, is now to be at least partially suppressed by means of a braking device assigned to the exhaust gas turbocharger, whereby a dynamic Operating point, which is characterized in particular by a specific ratio of air mass and boost pressure and which occurs only briefly in normal operation because the exhaust gas turbocharger reacts to the load increase with a delay but continuously by accelerating the rotor until a stationary operating state is reached again. This can then be used to experimentally change one or more operating parameters, for example the injection timing and/or the injection pressure for the fuel and/or a valve control time for the intake and/or exhaust valves, in order to achieve a reduction in pollutant emissions in particular and/or of the efficiency for this dynamic operating point to be able to determine the best possible setpoint for this or these operating parameters. Accordingly, it can be provided that during the use of the braking device the actual value of the operating parameter changes and depending on the actual value of a subsequent parameter resulting from this change in the actual value, for example the concentration of particles or nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas, the optimized setpoint of the Operating parameter is determined. If this procedure is carried out for a plurality of dynamic operating points, which together define the dynamic operation of the internal combustion engine, the operating behavior of the internal combustion engine, in particular with regard to pollutant emissions and/or efficiency, can be determined in this way for an acceleration sequence of an internal combustion engine of this type in accordance with Regular operation driven motor vehicle can be significantly improved.

Eine analoge Optimierung dynamischer Betriebspunkte ist auch bei einem dynamischen Betrieb der Brennkraftmaschine möglich, die auf einer Absenkung der Last, mit der der Verbrennungsmotor betrieben wird, basiert, weil der Betrieb und konkret die Drehzahl des Abgasturboladers infolge der Trägheit des dann mit relativ hohen Drehzahlen rotierenden Laufzeugs nur verzögert auf eine solche Lastabsenkung und die daraus folgende Senkung des Abgasmassenstroms reagiert.A similar optimization of dynamic operating points is also possible with dynamic operation of the internal combustion engine, which is based on a reduction in the load with which the internal combustion engine is operated, because the operation and specifically the speed of the exhaust gas turbocharger due to the inertia of the then rotating at relatively high speeds Rotor reacts only with a delay to such a load reduction and the resulting reduction in the exhaust gas mass flow.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass eine Elektromaschine als Antriebs- und/oder Bremsvorrichtung verwendet wird. Dies stellt eine konstruktiv einfache Möglichkeit zur Ausgestaltung einer solchen Antriebs- oder Bremsvorrichtung und insbesondere einer kombinierten Antriebs- und Bremsvorrichtung dar. Weiterhin wird dadurch die Möglichkeit geschaffen, auf bereits bestehende Abgasturbolader mit integrierten Elektromaschinen für die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zurückzugreifen, wodurch dessen Umsetzung erheblich vereinfacht beziehungsweise kostengünstiger wird. Sofern die Bauart der Brennkraftmaschine, die gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren während eines Testbetriebs optimiert werden soll, ohnehin einen solchen elektromotorisch unterstützten Abgasturbolader umfasst, ergibt sich im Wesentlichen kein zusätzlicher konstruktiver Aufwand für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Vielmehr muss lediglich für die Durchführung während des Testbetriebs eine Ansteuerung der Elektromaschine des Abgasturboladers mittels eines Steuerungsgeräts, beispielsweise einer der Brennkraftmaschine zugeordneten Motorsteuerung selbst, vorgesehen sein, die von derjenigen für den Regelbetrieb entsprechend abweicht.According to a preferred embodiment of a method according to the invention, it can be provided that an electric machine is used as a drive and/or braking device. This represents a structurally simple option for designing such a drive or braking device and in particular a combined drive and braking device. Furthermore, this creates the possibility of using existing exhaust gas turbochargers with integrated electric machines for carrying out a method according to the invention, which makes its implementation considerably simplified or more cost-effective. If the design of the internal combustion engine that is to be optimized according to a method according to the invention during test operation anyway includes such an exhaust gas turbocharger supported by an electric motor, there is essentially no additional design effort for carrying out the method according to the invention. Rather, the electric machine of the exhaust gas turbocharger must only be controlled during the test operation by means of a control device, for example an engine control assigned to the internal combustion engine itself, which deviates from that for regular operation.

Weist die Bauart der Brennkraftmaschine, deren Regelbetrieb basierend auf einem erfindungsgemäßen Verfahren während eines Testbetriebs optimiert werden soll, dagegen keinen elektromotorisch unterstützten Abgasturbolader (nachfolgend auch als „komplexer Abgasturbolader“ bezeichnet) sondern einen entsprechenden „einfachen Abgasturbolader“, d.h. ohne elektromotorisch Unterstützung, auf, so kann für die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass das Ermitteln des Sollwerts für den Betriebsparameter, der für den Regelbetrieb vorgesehen ist, unter Verwendung eines zu dem einfachen Abgasturbolader identisch oder vergleichbar dimensionierten, komplexen Abgasturboladers durchgeführt wird. Als „identisch oder vergleichbar dimensionierte Abgasturbolader“ werden dabei solche Abgasturbolader angesehen, die so ausgelegt sind, dass diese bei einem definierten Abgasmassenstrom eine identische oder vergleichbare Verdichtungsleistung erzeugen. Bei einer steuer- oder regelbaren Ausgestaltung der Abgasturbolader mittels beispielsweise einer der Turbine des Abgasturboladers zugeordneten VTG (variablen Turbinengeometrie) und/oder einem dem Verdichter zugeordneten Trimsteller sollte dies bei identischer oder vergleichbarer Regelstellung gelten. Dabei sollte auch das dynamische Betriebsverhalten der Abgasturbolader, d.h. die Änderung der Verdichtungsleistung infolge einer Änderung des die Turbine beaufschlagenden Abgasmassenstroms, identisch oder vergleichbar sein.If the design of the internal combustion engine, the control operation of which is to be optimized based on a method according to the invention during test operation, does not have an exhaust gas turbocharger supported by an electric motor (hereinafter also referred to as "complex exhaust gas turbocharger") but a corresponding "simple exhaust gas turbocharger", i.e. without electric motor support, for example, for the implementation of a method according to the invention, it can be provided that the determination of the target value for the operating parameter, which is provided for control operation, is carried out using a complex exhaust gas turbocharger dimensioned identically or comparably to the simple exhaust gas turbocharger. Exhaust gas turbochargers that are designed in such a way that they generate an identical or comparable compression output at a defined exhaust gas mass flow are considered to be "identically or comparably dimensioned exhaust gas turbochargers". In the case of a controllable or adjustable design of the exhaust gas turbocharger by means of, for example, a VTG (variable turbine geometry) assigned to the turbine of the exhaust gas turbocharger and/or a trim adjuster assigned to the compressor, this should apply with an identical or comparable control position. The dynamic operating behavior of the exhaust gas turbochargers, i.e. the change in compression performance as a result of a change in the exhaust gas mass flow acting on the turbine, should also be identical or comparable.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorzugsweise im Rahmen eines Betriebs des Verbrennungsmotors auf einem Motorprüfstand durchgeführt werden, ist hierauf jedoch nicht beschränkt. Insbesondere kann die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens auch bei einem Betrieb eines die Brennkraftmaschine umfassenden Kraftfahrzeugs im Rahmen einer Testfahrt auf einem Rollenprüfstand oder im Straßenverkehr vorgesehen sein.The method according to the invention can preferably be carried out during operation of the internal combustion engine on an engine test bench, but is not limited to this. In particular, the implementation of a method according to the invention can also be provided when operating a motor vehicle comprising the internal combustion engine as part of a test drive on a roller test bench or in road traffic.

Die unbestimmten Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“) sind als solche und nicht als Zahlwörter zu verstehen. Entsprechend damit konkretisierte Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und mehrfach vorhanden sein können.The indefinite articles (“a”, “an”, “an” and “an”) are to be understood as such and not as numerals. Components specified accordingly are therefore to be understood in such a way that they are present at least once and can be present several times.

Claims (4)

Verfahren zum Ermitteln mindestens eines optimierten Sollwerts für mindestens einen Betriebsparameter während eines Testbetriebs, wobei der optimierte Sollwert für den Regelbetrieb einer Bauart einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist, wobei die Brennkraftmaschine einen Verbrennungsmotor, einen Frischgasstrang, einen Abgasstrang sowie einen Abgasturbolader mit in den Frischgasstrang integriertem Verdichter und in den Abgasstrang integrierter Turbine umfasst, mit folgenden Schritten: a. die Last, mit der der Verbrennungsmotor betrieben wird, wird erhöht oder abgesenkt und b. eine sich aus dieser Lasterhöhung oder Lastabsenkung ergebende Änderung bezüglich der Drehzahl des Abgasturboladers, die sich im Regelbetrieb der Brennkraftmaschine einstellen würde, wird mittels einer dem Abgasturbolader zugeordneten Antriebs- und/oder Bremsvorrichtung zumindest teilweise unterdrückt.Method for determining at least one optimized setpoint value for at least one operating parameter during test operation, the optimized setpoint value being provided for the control operation of a type of internal combustion engine, the internal combustion engine having an internal combustion engine, a fresh gas line, an exhaust gas line and an exhaust gas turbocharger with a compressor integrated in the fresh gas line and turbine integrated in the exhaust system, with the following steps: a. the load at which the internal combustion engine is operated is increased or decreased and b. a change in the speed of the exhaust gas turbocharger resulting from this load increase or load decrease, which would occur during normal operation of the internal combustion engine, is at least partially suppressed by means of a drive and/or braking device assigned to the exhaust gas turbocharger. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Einsatzes der Antriebs- und/oder Bremsvorrichtung der Istwert des Betriebsparameters verändert und in Abhängigkeit von dem Istwert eines sich daraus ergebenden Folgeparameters der Sollwert des Betriebsparameters ermittelt wird.procedure according to claim 1 , characterized in that the actual value of the operating parameter is changed during use of the drive and/or braking device and the setpoint value of the operating parameter is determined as a function of the actual value of a subsequent parameter resulting therefrom. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Elektromaschine als Antriebs- und/oder Bremsvorrichtung.procedure according to claim 1 or 2 , characterized by the use of an electric machine as a drive and / or braking device. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des optimierten Sollwerts für den Betriebsparameter, der für den Regelbetrieb einer Bauart der Brennkraftmaschine, die einen einfachen Abgasturbolader umfasst, unter Verwendung eines zu dem einfachen Abgasturbolader identisch oder vergleichbar dimensionierten, komplexen Abgasturboladers, der die Antriebs- oder Bremsvorrichtung umfasst, durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determination of the optimized target value for the operating parameter for the control operation of a type of internal combustion engine which comprises a simple exhaust gas turbocharger, using a complex exhaust gas turbocharger which is dimensioned identically or comparably to the simple exhaust gas turbocharger, which includes the drive or braking device is carried out.
DE102017217749.7A 2017-10-05 2017-10-05 Method for determining an optimized target value for an operating parameter of an internal combustion engine during test operation Active DE102017217749B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017217749.7A DE102017217749B4 (en) 2017-10-05 2017-10-05 Method for determining an optimized target value for an operating parameter of an internal combustion engine during test operation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017217749.7A DE102017217749B4 (en) 2017-10-05 2017-10-05 Method for determining an optimized target value for an operating parameter of an internal combustion engine during test operation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102017217749A1 DE102017217749A1 (en) 2019-04-11
DE102017217749B4 true DE102017217749B4 (en) 2023-03-02

Family

ID=65817261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017217749.7A Active DE102017217749B4 (en) 2017-10-05 2017-10-05 Method for determining an optimized target value for an operating parameter of an internal combustion engine during test operation

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102017217749B4 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10156704A1 (en) 2001-11-13 2003-05-22 Iav Gmbh Method and appliance for operating exhaust gas turbocharger for IC engines with electrically assisted drive based on comparison of actual operating conditions and family of operating characteristics
JP2007198253A (en) 2006-01-26 2007-08-09 Toyota Motor Corp Device for controlling internal combustion engine provided with electric supercharger

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10156704A1 (en) 2001-11-13 2003-05-22 Iav Gmbh Method and appliance for operating exhaust gas turbocharger for IC engines with electrically assisted drive based on comparison of actual operating conditions and family of operating characteristics
JP2007198253A (en) 2006-01-26 2007-08-09 Toyota Motor Corp Device for controlling internal combustion engine provided with electric supercharger

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017217749A1 (en) 2019-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016170063A1 (en) Method and device for the model-based optimization of a technical apparatus
DE102014217560B3 (en) Method and device for improving the combustion processes taking place in the cylinders of an internal combustion engine
DE102010021449B4 (en) Method for operating an internal combustion engine and internal combustion engine
EP2795075A1 (en) Method for operating a drive assembly and drive assembly
DE102014117912A1 (en) An internal combustion engine control system with a variable turbocharger and method thereof
DE102015216830A1 (en) Method and apparatus for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine
DE102015222684A1 (en) Control unit for an internal combustion engine
DE60213251T2 (en) CONTROL STRATEGY FOR MOTOR WITH TURBOCHARGER WITH VARIABLE VALVE CONTROL
DE102007046655A1 (en) Internal-combustion engine operating method for motor vehicle, involves supplying exhaust gases through valve of turbocharger, and temporarily closing exhaust gas-bypass during change-over of speed of engine from low to high engine-speed
DE102010063095A1 (en) Method and apparatus for performing a zero point adaptation of a lambda probe of an internal combustion engine
DE102014216399A1 (en) Method and device for operating an internal combustion engine with exhaust gas recirculation
DE102017217749B4 (en) Method for determining an optimized target value for an operating parameter of an internal combustion engine during test operation
DE102008048679B4 (en) Method for controlling and / or regulating a boost pressure of an exhaust gas turbocharger and an internal combustion engine
DE102012222107A1 (en) Method for controlling exhaust gas recirculation
EP3656993A1 (en) Method for diagnosing a loaded combustion engine in terms of a leakage in a section of the fresh gas section
WO2012072333A1 (en) Boost pressure-led automatic control method for an internal combustion engine.
WO2018046212A1 (en) Method and device for controlling the residual gas mass remaining in the cylinder of an internal combustion engine after a gas exchange process and/or the purge air mass introduced into the exhaust manifold of the internal combustion engine during a gas exchange process
DE10352712A1 (en) Multistage air supply equipment for e.g. petrol engine of passenger car, has turbocharger with twin air flow machine on air suction side, where machine controls air inlet dosing such that choke is made superfluous
EP3244044B1 (en) Method for operating a combustion engine, in particular as propulsion device for a vehicle
DE102013201135B4 (en) Method for operating an internal combustion engine with manifold injection and means for its implementation
DE202015101927U1 (en) Charged internal combustion engine with compressor and electric machine
DE102017208189A1 (en) Internal combustion engine and method for operating such an internal combustion engine
DE102008060944A1 (en) Exhaust gas turbocharger for internal combustion engine, has exhaust gas side turbine in exhaust gas tract of internal combustion engine and compressor in inlet tract of internal combustion engine
DE102009018735A1 (en) Internal combustion engine has Otto-motor spontaneous ignition with internal- and external exhaust-gas recirculation systems, where cylinder pressure sensor stays in connection with control unit
EP2161427B1 (en) Method for operating a longitudinally scavenged two-stroke large diesel engine

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final