DE102018117002A1 - Method for operating an internal combustion engine with a high-pressure exhaust gas recirculation - Google Patents

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Wilhelm Blumendeller
Martin Hoerner
Alfried Schwarz
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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (2) mit einer Hochdruck-Abgasrückführung (HD-AGR), wobei ein Massenstrom (ṁ) einer Hochdruck-Abgasrückführung ermittelt wird, wobei der ermittelte Massenstrom (ṁ) der Hochdruck-Abgasrückführung in Abhängigkeit eines ersten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstroms (ṁ), basierend auf einer Drosselgleichung, und eines zweiten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstroms (ṁ), basierend auf einem Luftmassenstrom (ṁ) und einem Verhältnis von Massenkonzentrationen, ermittelt und zum Betreiben der Brennkraftmaschine (2) verwendet wird.Method for operating an internal combustion engine (2) with a high-pressure exhaust gas recirculation (HD-EGR), a mass flow (ṁ) of a high-pressure exhaust gas recirculation being determined, the determined mass flow (ṁ) of the high-pressure exhaust gas recirculation depending on a first high-pressure exhaust gas recirculation Mass flow (ṁ), based on a throttle equation, and a second high-pressure exhaust gas recirculation mass flow (ṁ), based on an air mass flow (ṁ) and a ratio of mass concentrations, is determined and used to operate the internal combustion engine (2).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht von einem Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer Hochdruck-Abgasrückführung aus.The invention is based on a method for operating an internal combustion engine with a high-pressure exhaust gas recirculation.

Moderne elektronische Motorsteuerungen für Kolbenmotoren weisen für eine optimale Steuerung und Regelung der Ansaugluft und Inertgase eine Hochdruck-Abgasrückführung auf.Modern electronic engine controls for piston engines feature high-pressure exhaust gas recirculation for optimal control and regulation of the intake air and inert gases.

Stand der Technik ist, dass die Abgasrückführrate mittels eines Abgasrückführ-Ventils basierend auf der Regelabweichung zwischen einer Sollkonzentration und einer entsprechenden gemessenen Konzentration nach einer Abgasrückführ-Mischstelle gesteuert wird. Hierbei stellt die Sauerstoffkonzentration eine mögliche Sollgröße dar. Alternativ hierzu kann die Abgasrückführrate mittels einer modellbasierten Frischluftmassen- und Abgasrückführ-Ratenregelung, wobei dabei ein Abgasrückführmassenstrom basierend auf einer Drosselgleichung berechnet wird, geregelt werden.State of the art is that the exhaust gas recirculation rate is controlled by means of an exhaust gas recirculation valve based on the control deviation between a target concentration and a corresponding measured concentration after an exhaust gas recirculation mixing point. Here, the oxygen concentration represents a possible target value. Alternatively, the exhaust gas recirculation rate can be regulated by means of a model-based fresh air mass and exhaust gas recirculation rate control, wherein an exhaust gas recirculation mass flow is calculated based on a throttle equation.

Die DE 102010037650 A1 betrifft ein O2-Regelungssystem (1) für einen Verbrennungsmotor (2). Der Verbrennungsmotor (2) weist eine Ansaugpassage (3) und eine Abgaspassage (4) auf und hat eine Rückführungsvorrichtung für gefiltertes Abgas (5) zum Rückführen von gefiltertem Abgas (6) aus der Abgaspassage (4) zur Ansaugpassage (3). Die Ansaugpassage (3) weist ein erstes Segment (3_1) stromaufwärts zu einem Zufluss von gefiltertem Abgas (7) sowie ein zweites Segment (3_2) stromabwärts zu einem Zufluss von gefiltertem Abgas (7) und stromaufwärts zu einem Motoreinlass (9) auf. In dem zweiten Segment (3_2) kann ein Gemisch von Frischluft (8) und rückgeführtem gefiltertem Abgas (23) fließen. Das O2-Regelungssytem (1) kann die O2-Konzentration in dem zweiten Segment (3_2) der Ansaugpassage (3) durch Regulieren einer Druckflussrate von rückgeführtem gefiltertem Abgas (23) durch die Rückführungsvorrichtung für gefiltertes Abgas (5) regeln. Im zweiten Segment (3_2) der Ansaugpassage (3) ist ein Sauerstoffsensor (13) angeordnet. Die Regelung der O2-Konzentration basiert auf einer erfassten O2-Konzentration im Gemisch von Frischgas (8) und rückgeführtem gefiltertem Abgas (23) im zweiten Segment (3_2) der Ansaugpassage (3). Die Regelung kann modellbasiert erfolgen.
Die DE 102011002553 A1 offenbart eine aufgeladene Brennkraftmaschine (1) mit

  • - mindestens einem Zylinder (2),
  • - mindestens einer zu einem Ansaugsystem (3) zugehörigen Ansaugleitung (4) zur Versorgung des mindestens einen Zylinders (2) mit Ladeluft,
  • - mindestens einer Abgasleitung (7) zur Abführung der Abgase, und
  • - mindestens einem Abgasturbolader (8), der eine in der mindestens einen Abgasleitung (7) angeordnete Turbine (8b) und einen in der mindestens einen Ansaugleitung (4) angeordneten Verdichter (8a) umfaßt, wobei eine Abgasrückführung (9) vorgesehen ist, welche eine Rückführleitung (9a) umfaßt, die stromabwärts der Turbine (8b) aus der Abgasleitung (7) abzweigt und stromaufwärts des Verdichters (8a) in die Ansaugleitung (4) mündet.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine (1).
Es soll eine aufgeladene Brennkraftmaschine (1) der oben genannten Art bereitgestellt werden, bei der die Qualität der Regelung zur Einstellung der Rückführrate verbessert ist.
Erreicht wird dies durch eine Brennkraftmaschine (1) der genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, dass
  • - stromabwärts der Einmündung der Rückführleitung (9a) in die Ansaugleitung (4) ein Sensor (15) zur Erfassung der Konzentration Ci,intake der i-ten Komponente der Ladeluft im Ansaugsystem (3) vorgesehen ist
The DE 102010037650 A1 relates to an O2 control system ( 1 ) for an internal combustion engine ( 2 ). The internal combustion engine ( 2 ) has an intake passage ( 3 ) and an exhaust passage ( 4 ) and has a recirculation device for filtered exhaust gas ( 5 ) for recycling filtered exhaust gas ( 6 ) from the exhaust passage ( 4 ) to the intake passage ( 3 ). The intake passage ( 3 ) has a first segment ( 3_1 ) upstream to an inflow of filtered exhaust gas ( 7 ) and a second segment ( 3_2 ) downstream to an inflow of filtered exhaust gas ( 7 ) and upstream to an engine inlet ( 9 ) on. In the second segment ( 3_2 ) a mixture of fresh air ( 8th ) and recirculated filtered exhaust gas ( 23 ) flow. The O2 -Control system ( 1 ) the O2 concentration in the second segment ( 3_2 ) the intake passage ( 3 ) by regulating a pressure flow rate of recirculated filtered exhaust gas ( 23 ) through the filtered exhaust gas recirculation device ( 5 ) regulate. In the second segment ( 3_2 ) the intake passage ( 3 ) is an oxygen sensor ( 13 ) arranged. The regulation of the O2 concentration is based on a recorded O2 concentration in a mixture of fresh gas ( 8th ) and recirculated filtered exhaust gas ( 23 ) in the second segment ( 3_2 ) the intake passage ( 3 ). The regulation can be model-based.
The DE 102011002553 A1 discloses a supercharged internal combustion engine ( 1 ) With
  • - at least one cylinder ( 2 )
  • - at least one to an intake system ( 3 ) associated suction line ( 4 ) to supply the at least one cylinder ( 2 ) with charge air,
  • - at least one exhaust pipe ( 7 ) to remove the exhaust gases, and
  • - at least one exhaust gas turbocharger ( 8th ), the one in the at least one exhaust pipe ( 7 ) arranged turbine ( 8b ) and one in the at least one suction line ( 4 ) arranged compressor ( 8a ), with exhaust gas recirculation ( 9 ) is provided which has a return line ( 9a ) which is located downstream of the turbine ( 8b ) from the exhaust pipe ( 7 ) branches off and upstream of the compressor ( 8a ) in the suction line ( 4 ) flows out.
Furthermore, the invention relates to a method for operating such an internal combustion engine ( 1 ).
A supercharged internal combustion engine ( 1 ) of the type mentioned above, in which the quality of the regulation for setting the return rate is improved.
This is achieved by an internal combustion engine ( 1 ) of the type mentioned, which is characterized in that
  • - downstream of the return line junction ( 9a ) in the suction line ( 4 ) a sensor ( 15 ) to record the concentration Ci, intake of the i-th component of the charge air in the intake system ( 3 ) is provided

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

In einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer Hochdruck-Abgasrückführung vorgestellt, wobei ein Massenstrom einer Hochdruck-Abgasrückführung ermittelt wird, wobei der ermittelte Massenstrom der Hochdruck-Abgasrückführung in Abhängigkeit eines ersten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstroms, basierend auf einer Drosselgleichung, und eines zweiten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstroms, basierend auf einem Luftmassenstrom und einem Verhältnis von Massenkonzentrationen, ermittelt und zum Betreiben der Brennkraftmaschine verwendet wird.In a first aspect, a method for operating an internal combustion engine with a high-pressure exhaust gas recirculation is presented, wherein a mass flow of a high-pressure exhaust gas recirculation is determined, the determined mass flow of the high-pressure exhaust gas recirculation as a function of a first high-pressure exhaust gas recirculation mass flow, based on a throttle equation , and a second high-pressure exhaust gas recirculation mass flow, based on an air mass flow and a ratio of mass concentrations, is determined and used to operate the internal combustion engine.

Das Verfahren hat den besonderen Vorteil, dass in Abhängigkeit des ersten Hochdruck-Abgasrückführ-Massenstroms und des zweiten Hochdruck-Abgasrückführ-Massenstroms ein optimierter Hochdruck-Abgasrückführ-Massenstrom ermittelt wird. Hierdurch lässt sich eine optimierte Ansteuerung und Reglung der Brennkraftmaschine durchführen, so dass eine Optimierung von Emissionen erreicht wird.
Aufgrund der Aufteilung des zu ermittelnden Massenstroms durch den ersten und den zweiten Hochdruck-Abgasrückführ-Massenstrom lassen sich stationäre und dynamische Betriebspunkte besonders präzise ermitteln.
Die dabei verwendeten Hochdruck-Abgasrückführ-Modelle sind dabei voneinander unabhängig, so dass ein besonders präziser Hochdruck-Abgasrückführ-Massenstrom durch eine Gewichtung ermittelt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist die Störgrößenkompensation (z.B. des Abgaslambdas) in der Steuerung der Brennkraftmaschine.
The method has the particular advantage that an optimized high-pressure exhaust-gas recirculation mass flow is determined as a function of the first high-pressure exhaust gas recirculation mass flow and the second high-pressure exhaust gas recirculation mass flow. In this way, an optimized control and regulation of the internal combustion engine can be carried out, so that an optimization of emissions is achieved.
Due to the division of the mass flow to be determined by the first and the second high-pressure exhaust gas recirculation mass flow, stationary and dynamic operating points can be determined particularly precisely.
The high-pressure exhaust gas recirculation models used are independent of one another, so that a particularly precise high-pressure exhaust gas recirculation mass flow can be determined by weighting. Another advantage is the disturbance variable compensation (eg the exhaust gas lambda) in the control of the internal combustion engine.

Vorteilhaft ist es, wenn das Verhältnis der Massenkonzentrationen in Abhängigkeit einer Massenkonzentration über die Hochdruck-Abgasrückführung, einer Massenkonzentration einer zufließenden Luftmasse und einer Massenkonzentration des Gasgemisches nach der HD-AGR-Mischstelle gebildet wird.It is advantageous if the ratio of the mass concentrations is formed as a function of a mass concentration via the high-pressure exhaust gas recirculation, a mass concentration of an inflowing air mass and a mass concentration of the gas mixture after the HD-EGR mixing point.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Massenkonzentrationen Sauerstoffmassenkonzentrationen oder Massenkonzentrationen eines Inertgases sind.It can further be provided that the mass concentrations are oxygen mass concentrations or mass concentrations of an inert gas.

In einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das Verhältnis der Anteile des ersten und des zweiten Massenstroms in Abhängigkeit eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine bestimmt wird.
Somit kann in Abhängigkeit des Betriebszustands eine präzisere Ermittlung des Massenstroms erreicht werden.
In an advantageous development it can be provided that the ratio of the proportions of the first and the second mass flow is determined as a function of an operating state of the internal combustion engine.
Depending on the operating state, a more precise determination of the mass flow can thus be achieved.

Vorteilhaft ist es, wenn bei geschlossenem HD-AGR-Ventil und/oder in einem dynamischen Betriebszustand der Brennkraftmaschine der Massenstrom basierend auf dem ersten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom ermittelt wird. Dies ist von Vorteil, da in diesem Zustand eine besonders präzise Ermittlung des Massenstroms basierend auf der Drosselgleichung erreicht werden kann. In dynamischen Betriebszuständen und bei geschlossenem HD-AGR-Ventil ist es besonders vorteilhaft, wenn der ermittelte Massenstrom basierend auf dem ersten HD-AGR-Massenstrom ermittelt wird, da der Massenkonzentrationssensor in diesen Betriebszuständen zu ungenaue Werte liefert. Die Berechnung wird robuster.It is advantageous if, with the HD EGR valve closed and / or in a dynamic operating state of the internal combustion engine, the mass flow is determined based on the first high-pressure exhaust gas recirculation mass flow. This is advantageous because in this state, a particularly precise determination of the mass flow based on the throttle equation can be achieved. In dynamic operating states and when the HD EGR valve is closed, it is particularly advantageous if the mass flow determined is determined based on the first HD EGR mass flow, since the mass concentration sensor delivers inaccurate values in these operating states. The calculation becomes more robust.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der dynamische Betriebszustand ein Schubbetrieb oder ein Beschleunigungsvorgang der Brennkraftmaschine ist.Furthermore, it can be provided that the dynamic operating state is an overrun operation or an acceleration operation of the internal combustion engine.

In einer vorteilhaften Weiterbildung wird in einem stationären Betriebszustand der Massenstrom basierend auf dem zweiten HD-AGR-Massenstrom ermittelt. In diesem Betriebszustand lässt sich der HD-AGR-Massenstroms besonders präzise durch den zweiten HD-AGR-Massenstrom, basierend auf einem Luftmassenstrom und einem Verhältnis von Massenkonzentrationen, ermitteln, da die Toleranzen der Konzentrationssensoren in diesem Betriebszustand besonders klein sind und die Berechnung präzise ist.In an advantageous development, the mass flow is determined in a stationary operating state based on the second HD-EGR mass flow. In this operating state, the HD-EGR mass flow can be determined particularly precisely by the second HD-EGR mass flow, based on an air mass flow and a ratio of mass concentrations, since the tolerances of the concentration sensors are particularly small in this operating state and the calculation is precise ,

Es ist von Vorteil, wenn in stationären Betriebszuständen mit kleinen Dynamiken der Brennkraftmaschine der ermittelte AGR-Massenstrom basierend auf dem Konzentrationssensor und dem Frischluftmassenstrom ermittelt wird, da in diesen stationären Betriebspunkten eine hohe Genauigkeit gewährleistet ist. Der Massenkonzentrationssensor hat in diesen Betriebszuständen eine hohe Genauigkeit. Das HD-AGR-Massenstrommodell soll stationär und bei kleinen Dynamiken der Brennkraftmaschine dem Messwert des Konzentrationssensors vertrauen, da der Massenkonzentrationssensor aufgrund der Einbauposition stromabwärts im Abgassystem Betriebszustandsänderungen der Brennkraftmaschine erst spät ermitteln kann. Somit können Überschwinger bei der Ermittlung des HD-AGR-Massenstroms vermieden werden.It is advantageous if the determined EGR mass flow is determined on the basis of the concentration sensor and the fresh air mass flow in stationary operating states with small dynamics of the internal combustion engine, since a high level of accuracy is guaranteed in these stationary operating points. The mass concentration sensor has high accuracy in these operating states. The HD-EGR mass flow model should trust the measured value of the concentration sensor in a stationary manner and with small dynamics of the internal combustion engine, since the mass concentration sensor can only determine operating state changes of the internal combustion engine late due to the installation position downstream in the exhaust system. In this way, overshoots can be avoided when determining the HD EGR mass flow.

Hierbei kann vorgesehen sein, dass der stationäre Betriebszustand ein Leerlauf der Brennkraftmaschine ist.It can be provided here that the stationary operating state is an idling of the internal combustion engine.

In weiteren Aspekten betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, insbesondere ein Steuergerät und ein Computerprogramm, die zur Ausführung eines der Verfahren eingerichtet, insbesondere programmiert, sind. In einem noch weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.In further aspects, the invention relates to a device, in particular a control device and a computer program, which are set up, in particular programmed, for executing one of the methods. In a still further aspect, the invention relates to a machine-readable storage medium on which the computer program is stored.

Figurenlistelist of figures

Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen

  • 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit Hochdruck-Abgasrückführung,
  • 2 einen beispielhaften Ablauf des Modells zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer Hochdruck-Abgasrückführung (HD-AGR).
The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings and using exemplary embodiments. Show
  • 1 1 shows a schematic illustration of an internal combustion engine with high-pressure exhaust gas recirculation,
  • 2 an exemplary sequence of the model for operating an internal combustion engine with a high-pressure exhaust gas recirculation (HD-EGR).

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung des Motorsystems 1 mit einer Brennkraftmaschine 2, dem Luft über ein Luftführungssystem 61 zugeführt wird und Abgas über eine Hoch-Abgasabführung zurückgeführt werden kann.The 1 shows a schematic representation of the engine system 1 with an internal combustion engine 2 , the air through an air duct system 61 is supplied and exhaust gas can be returned via a high exhaust gas discharge.

In dem Luftzuführungssystem 61 ist in Strömungsrichtung der Luft 51 gesehen Folgendes angeordnet: Ein erster Luftmassensensor 10, ein Verdichter 30 eines Abgasturboladers 6, ein Ladeluftkühler 40, ein zweiter Luftmassensensor 50, eine Hochdruckdrosselklappe 60 und eine Brennkraftmaschine 2.In the air supply system 61 is in the direction of air flow 51 seen arranged the following: a first air mass sensor 10 , a compressor 30 of an exhaust gas turbocharger 6 , an intercooler 40 , a second air mass sensor 50 , a High-pressure throttle 60 and an internal combustion engine 2 ,

In der Abgasabführung 71 ist ausgehend von der Brennkraftmaschine 2 in Strömungsrichtung des Abgases 52 Folgendes angeordnet: ein Drucksensor, eine Abgasturbine 70, ein Abgasnachbehandlungssystem 80. Das Abgasnachbehandlungssystem 80 kann dabei z. B. verschiedene Abgasreinigungssyteme umfassen, wie z. B. einen Dieselpartikelfilter, einen Stickoxidkatalysator und ein selektives katalytisches System mit einem SCR-Katalysator. Mittels des Drucksensors kann ein Druck p3 nach dem Motoreinlass gemessen werden.In the exhaust system 71 is based on the internal combustion engine 2 in the flow direction of the exhaust gas 52 Arranged the following: a pressure sensor, an exhaust gas turbine 70 , an exhaust after-treatment system 80 , The exhaust aftertreatment system 80 can z. B. include various exhaust gas purification systems, such as. B. a diesel particulate filter, a nitrogen oxide catalyst and a selective catalytic system with an SCR catalyst. A pressure p 3 after the engine intake can be measured by means of the pressure sensor.

Stromaufwärts der Abgasturbine 70, d.h. auf einer Hochdruckseite der Abgasanlage 71, zweigt von der Abgasanlage 71 eine Hochdruck-Abgasrückführungs-Leitung 46 (HD-AGR-Leitung) ab, die stromaufwärts der Brennkraftmaschine 2 und die stromabwärts der Drosselklappe 60 in die Frischluftanlage 61 mündet, diese Mündung wird auch als eine Hochdruck-Mischstelle HDMisch bezeichnet. Stromabwärts der Brennkraftmaschine 2 befinden sich entlang der HD-AGR-Leitung 46 ein HD-AGR-Kühler 43 mit HD-AGR-Bypass 44, ein Temperatursensor 93 und ein HD-AGR-Ventil 45. Mittels z. B. eines Temperatursensors 93 kann eine Temperatur TEGRVlvHPUs zwischen dem HD-AGR-Kühler 43 und dem HD-AGR-Ventil 45 bestimmt werden. Weiterhin kann mittels eines Luftmassensensors ein Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom ṁEGRHP zwischen dem HD-AGR-Ventil 45 und der Hochdruck-Abgasrückführungs-Mischstelle HDMisch (HD-AGR-Mischstelle) ermittelt werden. Die beschriebenen Größen können z. B. als Sensorwerte oder als Modellwerte vorliegen. Die Rückführung von Abgas dient der Verringerung der Emissionen der Brennkraftmaschine 2.Upstream of the exhaust gas turbine 70 , ie on a high pressure side of the exhaust system 71 , branches from the exhaust system 71 a high pressure exhaust gas recirculation line 46 (HD EGR line) from upstream of the internal combustion engine 2 and the downstream of the throttle valve 60 into the fresh air system 61 flows, this mouth is also referred to as a high-pressure mixing point HD mixing . Downstream of the internal combustion engine 2 are located along the HD EGR line 46 an HD EGR cooler 43 with HD EGR bypass 44 , a temperature sensor 93 and an HD EGR valve 45 , By means of e.g. B. a temperature sensor 93 can be a temperature T EGRVlvHPUs between the HD EGR cooler 43 and the HD EGR valve 45 be determined. Furthermore, a high-pressure exhaust gas recirculation mass flow ṁ EGRHP can be between the HD EGR valve by means of an air mass sensor 45 and the high-pressure exhaust gas recirculation mixing point HD mixing (HD-EGR mixing point ) can be determined. The sizes described can e.g. B. present as sensor values or as model values. The recirculation of exhaust gas serves to reduce the emissions of the internal combustion engine 2 ,

Der erste Luftmassensensor 10 bestimmt einen Frischluftmassenstrom ṁ10, zwischen dem Lufteinlass und dem Verdichter 30. Zusätzlich kann z.B. mittels eines Massenkonzentrationssensors oder eines Modells eine Frischluftmassenkonzentration rX,12 zwischen dem Lufteinlass und dem Verdichter 30 bestimmt werden. Weiterhin wird ein Luftmassenstrom ṁ12 und ein Druck p12 zwischen dem Luftmassensensor 10 und dem Verdichter 30 bestimmt. Hierfür können ein Luftmassensensor und ein Drucksensor vorgesehen sein, oder alternativ werden die Größen über entsprechende Modelle mittels des Steuergeräts 100 ermittelt.The first air mass sensor 10 determines a fresh air mass flow ṁ 10 between the air inlet and the compressor 30 , In addition, for example by means of a mass concentration sensor or a model, a fresh air mass concentration r X, 12 between the air inlet and the compressor 30 be determined. Furthermore, an air mass flow ṁ 12 and a pressure p 12 between the air mass sensor 10 and the compressor 30 certainly. For this purpose, an air mass sensor and a pressure sensor can be provided, or alternatively the sizes are determined using corresponding models using the control unit 100 determined.

Der zweite Luftmassensensor 50 bestimmt einen Luftmassenstrom ṁ21, einen Druck p21 und eine Temperatur T21 zwischen dem Verdichter 30 und der Hochdruck-Drosselklappe 60, insbesondere am Ort vor der Hochdruck-Drosselklappe 60. Der dritte Luftmassensensor 17 kann einen Luftmassenstrom ṁ22, einen Druck p22 und eine Mischtempteratur T22 zwischen der Hochdruck-Drosselklappe 60 und dem Motoreinlassventil 22, insbesondere am Ort des Motoreinlassventils 22, bestimmen.
Weiterhin wird zwischen der HD-Mischstelle HDMisch und dem Motoreinlassventil 22 eine Massenkonzentration des Mischgases rx,EGRMixHP bestehend aus dem stromaufwärts des Verdichters 30 erzeugten Frischluft-Anteils und den rückgeleiteten Hochdruck-Abgasanteilen mittels eines Massenkonzentrationssensors oder eines Modells ermittelt. Vorzugsweise ist der Massenkonzentrationssensor stromabwärts der HD-Mischstelle HDMisch angeordnet, so dass bereits eine gute Vermischung der beiden vermischten Gasanteile stattgefunden hat.
Alternativ oder zusätzlich kann auch die Massenkonzentration der Inertgasrate für das Verfahren verwendet werden. Unter einer Inertgasrate ist vorzugsweise der Anteil des Gasgemisches zu verstehen, bei dem der Sauerstoff komplett verbrannt ist.
Die beschriebenen Größen können z. B. aus Sensorwerten oder aus Sensorwerten abgeleiteten Größen bestimmt werden oder als Modellwerte vorliegen. Weiterhin kann für die beschriebenen Größen auch jeweils ein einzelner Sensor verbaut sein. Ein Steuergerät 100 ist dabei vorgesehen, die genannten Messgrößen zu empfangen, abzuspeichern und diese weiter zu verarbeiten.
The second air mass sensor 50 determines an air mass flow ṁ 21 , a pressure p 21 and a temperature T 21 between the compressor 30 and the high pressure throttle 60 , especially on site in front of the high pressure throttle valve 60 , The third air mass sensor 17 can an air mass flow ṁ 22 , a pressure p 22 and a mixing temperature T 22 between the high pressure throttle valve 60 and the engine intake valve 22 , especially at the location of the engine intake valve 22 , determine.
There is also HD mixing between the HD mixing point and the engine intake valve 22 a mass concentration of the mixed gas r x, EGRMixHP consisting of that upstream of the compressor 30 generated fresh air portion and the returned high-pressure exhaust gas components by means of a mass concentration sensor or a model. The mass concentration sensor is preferably arranged downstream of the HD mixing point HD Misch , so that the two mixed gas components have already been mixed well.
Alternatively or additionally, the mass concentration of the inert gas rate can also be used for the process. An inert gas rate is preferably to be understood as the proportion of the gas mixture at which the oxygen is completely burned.
The sizes described can e.g. B. can be determined from sensor values or values derived from sensor values or are available as model values. Furthermore, a single sensor can also be installed for the sizes described. A control unit 100 it is provided to receive the above-mentioned measured variables, to save them and to process them further.

In der 2 ist der beispielhafte Ablauf des Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine 2 mit Hochdruck- Abgasrückführung, gezeigt.In the 2 is the exemplary sequence of the method for operating the internal combustion engine 2 with high pressure exhaust gas recirculation, shown.

In einem ersten Schritt 500 wird ein Hochdruck-Abgasrückführung-Massenstrom basierend auf einer Drosselgleichung (1) z. B. durch ein Steuergerät 100 ermittelt.
Dies kann vorzugsweise mit folgender Formel durchgeführt werden: m ˙ EGRHPThr = c 2 1 T EGRVlvHPUs × p 3 × ar EGRHPVlv × ψ ( p 22 p 3 )

Figure DE102018117002A1_0001
, wobei TEGRVlvHPUs die Temperatur vor dem HD-AGR-Ventil 45, p3 der Druck stromaufwärts der Hochdruck-Abgasrückführungs-Leitung 46, arEGRHPVlv die effektive Fläche des HD-AGR-Ventils 45, c2 einem Skalierungsfaktor, und ψ ( p 22 p 3 )
Figure DE102018117002A1_0002
eine Durchflussfunktion in Abhängigkeit des Drucks p22 stromabwärts des HD-AGR-Ventils 45 und des Drucks p3 stromaufwärts der Hochdruck-Abgasrückführungs-Leitung 46.In a first step 500 a high pressure exhaust gas recirculation mass flow is based on a throttle equation ( 1 ) z. B. by a control unit 100 determined.
This can preferably be carried out using the following formula: m ˙ EGRHPThr = c 2 1 T EGRVlvHPUs × p 3 × ar EGRHPVlv × ψ ( p 22 p 3 )
Figure DE102018117002A1_0001
where T EGRVlvHPUs is the temperature upstream of the HD EGR valve 45 , p 3 is the pressure upstream of the high-pressure exhaust gas recirculation line 46 , ar EGRHPVlv is the effective area of the HD EGR valve 45 , c 2 a scaling factor, and ψ ( p 22 p 3 )
Figure DE102018117002A1_0002
a flow function depending on the pressure p 22 downstream of the HD EGR valve 45 and the pressure p 3 upstream of the high-pressure exhaust gas recirculation line 46 ,

In einem Schritt 510 wird eine Standardabweichung für den Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom basierend auf der Drosselgleichung mittels den Standardabweichungen der Eingangsgrößen der Formel (1) bestimmt. Vorzugsweise wird hierzu die Drosselgleichung (1) für jede der Eingangsgrößen TEGRVlvHPUs, p3, p22 und arEGRHPVlv linearisiert und quadratisch addiert. σ m ˙ EGRHPThr = f 4 ( σ p 3 , σ p 22 , σ ar EGRVlvHP , σ T EGRVlvHPUs )

Figure DE102018117002A1_0003
,mit σp 3 der Standardabweichung des Drucks p3, σp 22 der Standardabweichung des Drucks p22, σar EGRVlvHP der Standardabweichung der effektiven Querschnittsfläche des HD-AGR-Ventils 45 arEGRHPVlv, σT EGRVlvHPus der Standardabweichung der Temperatur vor dem HD-AGR-Ventil 45 und der Funktion f4.In one step 510 becomes a standard deviation for the high pressure exhaust gas recirculation Mass flow is determined based on the throttle equation using the standard deviations of the input variables of the formula (1). For this purpose, the throttle equation ( 1 ) linearized for each of the input variables T EGRVlvHPUs , p 3 , p 22 and ar EGRHPVlv and added quadratically. σ m ˙ EGRHPThr = f 4 ( σ p 3 . σ p 22 . σ ar EGRVlvHP . σ T EGRVlvHPUs )
Figure DE102018117002A1_0003
, with σ p 3 the standard deviation of the pressure p 3 , σ p 22 the standard deviation of the pressure p 22 , σ ar EGRVlvHP the standard deviation of the effective cross-sectional area of the HD EGR valve 45 ar EGRHPVlv , σ T EGRVlvHPus the standard deviation of the temperature upstream of the HD EGR valve 45 and the function f 4 .

Anschließend wird in einem Schritt 520 der unkorrigierte Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom ṁEGRHPBalRaw basierend auf einer Massenstrombilanz vorzugsweise nach folgender Formel berechnet: m ˙ EGRHPBalRaw     = m ˙ EGRHPOpt , k -1 + K 1     Diff O 2

Figure DE102018117002A1_0004
, mit ṁEGRHPOpt,k-1 dem aus dem vorherigen Berechnungschritt errechneten optimalen Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom und der Sauerstoffdifferenz DiffO2 multipliziert mit einem Verstärkungsfaktor K1. Falls für ṁEGRHPOpt,k-1 noch kein vorheriger Wert im Steuergerät 100 verfügbar sein sollte, wird mit einem Startwert gleich 0 oder mit einem vorgebbaren Wert initialisiert. Dies wird vorzugsweise im ersten Berechnungsdurchlauf durchgeführt.
Die Sauerstoffmassenkonzentration DiffO2 wird aus der Differenz zwischen der gemessenen Sauerstoffmassenkonzentration nach der Hochdruck-Abgasrückführ-Mischstelle r x ,22 Snsr ,
Figure DE102018117002A1_0005
welche vorzugsweise durch einen Sensor ermittelt wird, und einer modellierten Sauerstoffmassenkonzentration nach der Hochdruck-Abgasrückführ-Mischstelle r x ,22 Mod
Figure DE102018117002A1_0006
ermittelt. Die modellierte Sauerstoffkonzentration r x ,22 Mod
Figure DE102018117002A1_0007
wird mittels eines Sauerstoffmodells basierend auf dem optimalen Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom ṁEGRHPOpt ermittelt.
Der Verstärkungsfaktor K1 ergibt sich aus der Linearisierung der Sauerstoffmassenbilanz und hängt damit von dem Luftmassenstrom ṁ21, den Sauerstoffkonzentrationen der zugeführten Luft rx,21, der Masse über die HD-AGR-Leitung 41 und nach der Hochdruck-Abgasrückführ-Mischstelle HDMisch ab.Then in one step 520 the uncorrected high pressure exhaust gas recirculation mass flow ṁ EGRHPBalRaw based on a mass flow balance preferably calculated according to the following formula: m ˙ EGRHPBalRaw = m ˙ EGRHPOpt . k -1 + K 1 Diff O 2
Figure DE102018117002A1_0004
, with ṁ EGRHPOpt, k-1 the optimal high pressure exhaust gas recirculation mass flow calculated from the previous calculation step and the oxygen difference Diff O2 multiplied by a gain factor K 1 . If for ṁ EGRHPOpt, k-1 there is no previous value in the control unit 100 should be available, is initialized with a start value equal to 0 or with a specifiable value. This is preferably carried out in the first calculation run.
The oxygen mass concentration Diff O2 is the difference between the measured oxygen mass concentration after the high-pressure exhaust gas recirculation mixing point r x , 22 Snsr .
Figure DE102018117002A1_0005
which is preferably determined by a sensor, and a modeled oxygen mass concentration after the high-pressure exhaust gas recirculation mixing point r x , 22 Mod
Figure DE102018117002A1_0006
determined. The modeled oxygen concentration r x , 22 Mod
Figure DE102018117002A1_0007
is determined using an oxygen model based on the optimal high-pressure exhaust gas recirculation mass flow ṁ EGRHPOpt .
The gain factor K 1 results from the linearization of the oxygen mass balance and thus depends on the air mass flow ṁ 21 , the oxygen concentrations of the supplied air r x, 21 , the mass via the HD EGR line 41 and after the high pressure exhaust gas recirculation mixing point HD Misch .

In einem Schritt 530 wird dann ein korrigierter HD-AGR-Massenstrom ṁEGRHPBal bestimmt. Hierzu kann folgende Formel verwendet werden: m ˙ EGRHPBal = g ( m ˙ EGRHPBalRaw , m ˙ EGPHPThr )

Figure DE102018117002A1_0008
, mit ṁEGRHPBalRaw dem unkorrigierten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom, mit ṁEGRHPThr dem Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom basierend auf der Drosselgleichung (1) und mit der Funktion g. Der korrigierte Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom ṁ̇EGRHPBal entspricht stationär dem unkorrigierten Hochdruck-Abgasrückführ-Massenstrom und folgt der Dynamik des Hochdruck-Abgasrückführ-Massenstroms ṁEGRHPThr basierend auf der Drosselgleichung. Hierbei kann die Funktion g als ein Filter, vorzugsweise als ein PT1-Filter, ausgestaltet sein. Dabei kann die Zeitkonstante des PT1-Filters variiert werden. Vorzugsweise wird der Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom ṁEGRHPThr basierend auf der Drosselgleichung (1) hochpassgefiltert und der unkorrigierte Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom ṁEGRHPBalRaw tiefpassgefiltert. Die Filterung dient hierbei dafür, um Rückkopplungen der Signale zu dämpfen sowie ungewünschte niedrige Frequenzanteile des Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstroms ṁEGRHPThr basierend auf der Drosselgleichung (1) herauszufiltern. Hierdurch dominiert im dynamischen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine 2 der Anteil des Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstroms ṁEGRHPThr basierend auf der Drosselgleichung (1) und stationär der unkorrigierte Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom ṁEGRHPBalRaw.In one step 530 a corrected HD EGR mass flow ṁ EGRHPBal is then determined. The following formula can be used for this: m ˙ EGRHPBal = G ( m ˙ EGRHPBalRaw . m ˙ EGPHPThr )
Figure DE102018117002A1_0008
, with ṁ EGRHPBalRaw the uncorrected high pressure exhaust gas recirculation mass flow, with ṁ EGRHPThr the high pressure exhaust gas recirculation mass flow based on the throttle equation ( 1 ) and with the function g. The corrected high pressure exhaust gas recirculation mass flow ṁ ̇EGRHPBal stationary corresponds to the uncorrected high pressure exhaust gas recirculation mass flow and follows the dynamics of the high pressure exhaust gas recirculation mass flow ṁ EGRHPThr based on the throttle equation . The function g can be configured as a filter, preferably as a PT1 filter. The time constant of the PT1 filter can be varied. The high-pressure exhaust gas recirculation mass flow ṁ EGRHPThr is preferably based on the throttle equation ( 1 ) high pass filtered and the uncorrected high pressure exhaust gas recirculation mass flow ṁ EGRHPBalRaw low pass filtered. The filtering serves to dampen feedback of the signals as well as undesired low frequency components of the high pressure exhaust gas recirculation mass flow ṁ EGRHPThr based on the throttle equation ( 1 ) to filter out. This dominates in the dynamic operating ranges of the internal combustion engine 2 the proportion of the high pressure exhaust gas recirculation mass flow ṁ EGRHPThr based on the throttle equation ( 1 ) and stationary the uncorrected high pressure exhaust gas recirculation mass flow ṁ EGRHPBalRaw .

Anschließend wird in einem Schritt 540 eine Standardabweichung des korrigierten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstroms ṁEGRHPBal nach folgender Formel ermittelt: σ m ˙ EGRHPBal = f 2 ( σ m 21 , σ r O 2,22 , σ r O 2, m ˙ E G R H P , σ r x ,21 )

Figure DE102018117002A1_0009
,wobei σEGRHPBal die Standardabweichung des korrigierten Hoch-Abgasrückführungs-Massenstroms ṁEGRHP, σ21 die Standardabweichung des Frischluftmassenstroms ṁ21, die σr x,22 Standardabweichung der gemessenen Sauerstoffmassenkonzentration rx,22 nach der Hochdruck-Abgasrückführ-Mischstelle HDMisch und σr x,21 die Standardabweichung der Sauerstoffmassenkonzentration rx,21. Die Sauerstoffmassenbilanz wird für jede Eingangsgröße linearisiert und die Terme anschließend quadratisch addiert.Then in one step 540 a standard deviation of the corrected high pressure exhaust gas recirculation mass flow ṁ EGRHPBal is determined using the following formula: σ m ˙ EGRHPBal = f 2 ( σ m 21 . σ r O 2.22 . σ r O 2, m ˙ e G R H P . σ r x , 21 )
Figure DE102018117002A1_0009
, where σ EGRHPBal the standard deviation of the corrected high exhaust gas recirculation mass flow ṁ EGRHP , σ 21 the standard deviation of the fresh air mass flow ṁ 21 , the σ r x 22 Standard deviation of the measured oxygen mass concentration r x, 22 after the high pressure exhaust gas recirculation mixing point HD Misch and σ r x 21 the standard deviation of the oxygen mass concentration r x, 21 . The oxygen mass balance is for each input variable linearized and the terms then added together quadratically.

In einem Schritt 550 wird dann der optimale Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom ṁEGRHPOpt mittels der folgenden Gleichung ermittelt: m ˙ EGRHPOpt      = c 1 m ˙ EGRGHPThr + ( 1 c 1 )      m ˙ E G R H P B a l

Figure DE102018117002A1_0010
In one step 550 the optimal high-pressure exhaust gas recirculation mass flow ṁ EGRHPOpt is then determined using the following equation: m ˙ EGRHPOpt = c 1 * m ˙ EGRGHPThr + ( 1 - c 1 ) * m ˙ e G R H P B a l
Figure DE102018117002A1_0010

Der Faktor c1 wird dabei mittels einer Funktion f5 basierend auf den Standardabweichungen des Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstroms ṁEGRHPThr basierend auf der Drosselgleichung (1) und dem korrigierten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom ṁEGRHPBal ermittelt: c 1 = f 5 ( σ m ˙ EGRHPThr , σ m ˙ EGRHPBal )

Figure DE102018117002A1_0011
The factor c 1 is calculated using a function f 5 based on the standard deviations of the high pressure exhaust gas recirculation mass flow ṁ EGRHPThr based on the throttle equation ( 1 ) and the corrected high pressure exhaust gas recirculation mass flow ṁ EGRHPBal : c 1 = f 5 ( σ m ˙ EGRHPThr . σ m ˙ EGRHPBal )
Figure DE102018117002A1_0011

Die Funktion f5 ist dabei derart ausgebildet, dass der Wert der Standardabweichung mit der kleineren Standardabweichung das höhere Gewicht erhält. Der Faktor c1 ist dabei vorzugsweise ein Wert zwischen 0 und 1. Durch die Berücksichtigung der Toleranzen bzw. der Standardabweichungen der beiden voneinander unabhängigen Modellierungsverfahren für den Hochdruck-Rückführungs-Massenstrom, kann ein optimaler Hochdruck-Abgasrückführ-Massenstrom ermittelt werden. Mittels der Gewichtung können in den Übergängen in und aus den Betriebspunkten signifikante nicht physikalische Überschwinger vermieden werden, so dass das Modellierungsverfahren dominiert, welches in dem derzeitigen Betriebspunkt die kleinere Standardabweichung hat.The function f 5 is designed in such a way that the value of the standard deviation with the smaller standard deviation is given greater weight. The factor c 1 is preferably a value between 0 and 1. By taking into account the tolerances or the standard deviations of the two mutually independent modeling methods for the high-pressure recirculation mass flow, an optimal high-pressure exhaust gas recirculation mass flow can be determined. By means of the weighting, significant non-physical overshoots can be avoided in the transitions into and out of the operating points, so that the modeling method dominates, which has the smaller standard deviation at the current operating point.

In einem Schritt 560 wird dann Folgendes Gleichungssystem gelöst: m ˙ EGRHPOpt      = f 7 ( p 3 + p e r r , p 3 , p 22 + p e r r , p 22 , T EGRVIvHPUs      + T Err , T EGRVIvHPUs , ar EGRVIvHP + ar Err ,a r EGRVIvHP )

Figure DE102018117002A1_0012
, mit p3 der Druck stromaufwärts der HD-AGR-Leitung 41, p22 dem Druck stromabwärts der HD-AGR-Leitung 41, TEGRVlvHPUs der Temperatur vor dem Hochdruck-AGR-Ventil 45 und der effektiven Querschnittsfläche arEGRVlvHP des HD-AGR-Ventils 45 und den dazugehörigen Fehlern. Vorzugsweise ist die Funktion f7 ein Kalmanfilter, wobei die ursprünglichen Werte der Drosselgleichung (1) von den Drücken p3 und p22, der Temperatur TEGRVlvHPUs und der effektiven Querschnittsfläche arEGRVlvHP des HD-AGR-Ventils 45 derart korrigiert werden, dass mit dem neuen optimalen Massenstrom immer noch die Drosselgleichung (1) erfüllt ist. Entscheidend für die Verteilung des Fehlers ist, wie groß die Auswirkung der Standardabweichungen der Eingangsgrößen auf den Massenstrom zum jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 2 sind.In one step 560 the following system of equations is then solved: m ˙ EGRHPOpt = f 7 ( p 3 + p e r r . p 3 . p 22 + p e r r . p 22 . T EGRVIvHPUs + T Err . T EGRVIvHPUs . ar EGRVIvHP + ar Err , a r EGRVIvHP )
Figure DE102018117002A1_0012
, with p 3 the pressure upstream of the HD EGR line 41 , p 22 the pressure downstream of the HD EGR line 41 , T EGRVlvHPUs the temperature upstream of the high pressure EGR valve 45 and the effective cross-sectional area ar EGRVlvHP of the HD EGR valve 45 and the associated errors. The function f 7 is preferably a Kalman filter, the original values of the throttle equation ( 1 ) from the pressures p 3 and p 22 , the temperature T EGRVlvHPUs and the effective cross-sectional area ar EGRVlvHP of the HD EGR valve 45 are corrected in such a way that the throttle equation ( 1 ) is satisfied. What is decisive for the distribution of the error is how large the effect of the standard deviations of the input variables on the mass flow at the respective operating point of the internal combustion engine 2 are.

In einem Schritt 570 wird dann basierend auf dem ermittelten optimalen Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom ṁEGRHPOpt mittels eines O2-Modells eine modellierte Sauerstoffmassenkonzentration r x ,22 Mod

Figure DE102018117002A1_0013
nach der Hochdruck-Abgasrückführ-Mischstelle HDMisch und eine Differenz DiffO2 zwischen dem aktuellen Wert der gemessenen Sauerstoffmassenkonzentration r x ,22 sens
Figure DE102018117002A1_0014
mit dem ermittelten Wert der modellierten Sauerstoffmassenkonzentration r x ,22 M o d
Figure DE102018117002A1_0015
gebildet. Diese Differenz DiffO2 stellt dabei sicher, dass der korrigierte Hochdruck-Abgasrückführ-Massenstrom ṁEGRHPBal stationär den umgerechneten gemessenen Sauerstoffmassenkonzentrationen entspricht. Die Sauerstoffmassenkonzentrationen können hierbei folgendermaßen berechnet werden: m ˙ E G R H P B a l = m ˙ 21 r x ,21 r x , E G R H P M i x r x , E G R H P M i x r x , E G R H P
Figure DE102018117002A1_0016
, mit ṁ21 dem Luftmassenstrom, rx,21 der Massenkonzentration der zugeführten Luft, rx,EGRHP der Massenkonzentration des über die Hochdruck-Abgasrückführung zurückgeführten Abgases, rx,EGRHPMix der gemessene Massenkonzentration des gemischten Gases aus der zugeführten Luft und rückgeführten Abgas aus der Hochdruck-Abgasrück-Rückführung.In one step 570 then a modeled oxygen mass concentration based on the determined optimal high pressure exhaust gas recirculation mass flow ṁ EGRHPOpt using an O 2 model r x , 22 Mod
Figure DE102018117002A1_0013
after the high pressure exhaust gas recirculation mixing point HD Misch and a difference Diff O2 between the current value of the measured oxygen mass concentration r x , 22 sens
Figure DE102018117002A1_0014
with the determined value of the modeled oxygen mass concentration r x , 22 M O d
Figure DE102018117002A1_0015
educated. This difference Diff O2 ensures that the corrected high pressure exhaust gas recirculation mass flow ṁ EGRHPBal stationary corresponds to the converted measured oxygen mass concentrations. The oxygen mass concentrations can be calculated as follows: m ˙ e G R H P B a l = m ˙ 21 r x , 21 - r x . e G R H P M i x r x . e G R H P M i x - r x . e G R H P
Figure DE102018117002A1_0016
, with ṁ 21 the air mass flow, r x, 21 the mass concentration of the supplied air, r x, EGRHP the mass concentration of the exhaust gas recirculated via the high pressure exhaust gas recirculation, r x, EGRHPMix the measured mass concentration of the mixed gas from the supplied air and recirculated exhaust gas the high pressure exhaust gas recirculation.

In einem Schritt 580 wird dann mit dem ermittelten Wert für den optimierten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom ṁEGRHPOpt die Steuerung der Brennkraftmaschine (10) derart ausgeführt, dass ein Soll-Wert für das Hochdruck-Abgasrückführungs-Ventil 39 vorgegeben wird.
Alternativ kann zusätzlich zum Hochdruck-Abgasrückführungs-Ventil 45 auch noch ein Soll-Wert für die Hochdruck-Drosselklappe 60 oder ein Soll-Wert für die Abgasklappe 81 vorgegeben werden.
Anschließend wird im Schritt 500 fortgesetzt.
In one step 580 the control of the internal combustion engine is then determined with the determined value for the optimized high pressure exhaust gas recirculation mass flow ṁ EGRHPOpt ( 10 ) executed such that a target value for the high pressure exhaust gas recirculation valve 39 is specified.
Alternatively, in addition to the high pressure exhaust gas recirculation valve 45 also a target value for the high pressure throttle valve 60 or a target value for the exhaust flap 81 be specified.
Then in step 500 continued.

Alternativ oder zusätzlich kann anstelle der Sauerstoffmassenkonzentration auch die Massenkonzentration der Inertgasrate verwendet werden.
Unter einer Inertgasrate ist vorzugsweise der Anteil des Gasgemisches zu verstehen, bei dem der Sauerstoff komplett verbrannt ist.
Alternatively or additionally, the mass concentration of the inert gas rate can also be used instead of the oxygen mass concentration.
An inert gas rate is preferably to be understood as the proportion of the gas mixture at which the oxygen is completely burned.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102010037650 A1 [0004]DE 102010037650 A1 [0004]
  • DE 102011002553 A1 [0004]DE 102011002553 A1 [0004]

Claims (11)

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (2) mit einer Hochdruck-Abgasrückführung (HD-AGR), wobei ein Massenstrom (ṁEGRHPOpt) einer Hochdruck-Abgasrückführung ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Massenstrom (ṁEGRHPOpt) der Hochdruck-Abgasrückführung in Abhängigkeit eines ersten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstroms (ṁEGRHPThr), basierend auf einer Drosselgleichung, und eines zweiten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstroms (ṁEGRHPBal), basierend auf einem Luftmassenstrom (ṁ21) und einem Verhältnis von Massenkonzentrationen, ermittelt und zum Betreiben der Brennkraftmaschine (2) verwendet wird.Method for operating an internal combustion engine (2) with a high-pressure exhaust gas recirculation (HD-EGR), a mass flow (ṁ EGRHPOpt ) of a high-pressure exhaust gas recirculation being determined, characterized in that the determined mass flow (ṁ EGRHPOpt ) of the high-pressure exhaust gas recirculation as a function of a first high-pressure exhaust gas recirculation mass flow (ṁ EGRHPThr ), based on a throttle equation , and a second high-pressure exhaust gas recirculation mass flow (ṁ EGRHPBal ), based on an air mass flow (ṁ 21 ) and a ratio of mass concentrations, determined and for operating the internal combustion engine (2) is used. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Massenkonzentrationen in Abhängigkeit einer Massenkonzentration über die Hochdruck-Abgasrückführung (rx,EGRHP), einer Massenkonzentration einer zufließenden Luftmasse (rx,21) und einer Massenkonzentration eines aus Luft und über die Hochdruck-Abgasrückführung zurückgeführten Abgases gebildeten Gemisches (rx,EGRMixHp) gebildet wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the ratio of the mass concentrations as a function of a mass concentration via the high-pressure exhaust gas recirculation (r x, EGRHP ), a mass concentration of an inflowing air mass (r x, 21 ) and a mass concentration of an exhaust gas recirculated from air and via the high-pressure exhaust gas recirculation formed mixture (r x, EGRMixHp ) is formed. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Massenkonzentrationen Sauerstoffmassenkonzentrationen oder Massenkonzentrationen eines Inertgases sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the mass concentrations are oxygen mass concentrations or mass concentrations of an inert gas. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Anteile des ersten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstroms (ṁEGRHPThr) und des zweiten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstroms (ṁEGRHPBal) in Abhängigkeit eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine (2) bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the ratio of the proportions of the first high-pressure exhaust gas recirculation mass flow (ṁ EGRHPThr ) and the second high-pressure exhaust gas recirculation mass flow (ṁ EGRHPBal ) is determined as a function of an operating state of the internal combustion engine (2). Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei geschlossenem HD-AGR-Ventil und/oder in einem dynamischen Betriebszustand der Brennkraftmaschine (2) der Massenstrom (ṁEGRHPOpt) basierend auf dem ersten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom (ṁEGRHPThr) ermittelt wird.Procedure according to Claim 4 , characterized in that when the HD EGR valve is closed and / or in a dynamic operating state of the internal combustion engine (2), the mass flow (ṁ EGRHPOpt ) is determined based on the first high-pressure exhaust gas recirculation mass flow (ṁ EGRHPThr ). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der dynamische Betriebszustand ein Beschleunigungsvorgang oder ein Schubbetrieb der Brennkraftmaschine (2) ist.Procedure according to Claim 5 , characterized in that the dynamic operating state is an acceleration process or a coasting operation of the internal combustion engine (2). Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem stationären Betriebszustand der Brennkraftmaschine (2) der Massenstrom (ṁEGRHPOpt) basierend auf dem zweiten HD-AGR-Massenstrom (ṁEGRHPBal) ermittelt wird.Procedure according to Claim 4 Characterized in that the mass flow (ṁ EGRHPOpt) is determined based on the second HD EGR mass flow (ṁ EGRHPBal) in a steady operating state of the internal combustion engine (2). Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der stationäre Betriebszustand ein Leerlauf der Brennkraftmaschine (2) ist.Procedure according to Claim 7 , characterized in that the stationary operating state is an idling of the internal combustion engine (2). Computerprogramm, welches dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.Computer program which is set up to carry out a method according to one of the Claims 1 to 8th perform. Elektronisches Speichermedium mit einem Computerprogramm nach Anspruch 9.Electronic storage medium with a computer program Claim 9 , Vorrichtung, insbesondere Steuergerät (100), welches dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.Device, in particular control device (100), which is set up to implement a method according to one of the Claims 1 to 8th perform.
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