DE102018120975A1 - Verfahren zur Steuerung und Regelung der dieselmotorischen Verbrennung eines Dieselmotors - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und Regelung der dieselmotorischen Verbrennung eines Dieselmotors (1). Ausgehend von einer messtechnisch erfassten Motordrehzahl und einem vorgegebenen Sollmoment werden auf Grundlage eines vorgegebenen Sollwertermittlungsverfahrens Sollverbrennungsgaszustandswerte (2) für Gaszustandsgrößen eines Verbrennungsgases bestimmt. Die Sollverbrennungsgaszustandswerte (2) bestimmen einen Sollverbrennungsgaszustand des Verbrennungsgases, das in einem nachfolgenden Verbrennungszyklus des Dieselmotors (1) in Zylindern des Dieselmotors bereitstehen soll. Die Sollverbrennungsgaszustandswerte (2) werden in Solleinlassgaszustandswerte (4) durch vorgegebene Transformationsmodellgleichungen (3) transformiert. Einlassgaszustandswerte (14) werden durch Ansteuerung von Luft- und Abgaspfadaktoren auf Basis vorgegebener Regelalgorithmen auf die Solleinlassgaszustandswerte (4) eingeregelt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und Regelung der dieselmotorischen Verbrennung eines Dieselmotors.
  • Die Steuerung und Regelung von Dieselmotoren basiert auf dem vom Fahrer durch das Gaspedal oder auch über einen Tempomaten vorgegebenen und von dem Dieselmotor getriebeseitig zur Verfügung zu stellenden Solldrehmoment. Auf Grundlage des erfassten Solldrehmoments wird üblicherweise unter Verwendung entsprechender Kennfelder eine Solleinspritzmenge bzw. ein Solleinspritzvolumen berechnet, das über ein Common-Rail-Einspritzsystem des Dieselmotors in die Zylinder eingespritzt werden soll, um das dem Fahrerwunsch entsprechende Solldrehmoment bereitstellen zu können. Ausgehend von dem so ermittelten Solleinspritzvolumen sowie der messtechnisch erfassten Motordrehzahl werden ebenfalls unter Verwendung geeigneter Sollwertkennfelder Sollwerte des Ladedrucks sowie der benötigten Frischluftmasse berechnet. Darüber hinaus wird über geeignete Kennfelder ausgehend von dem Solleinspritzvolumen und der Motordrehzahl ein Sollwert für den Einspritzbeginn sowie ein Sollwert für den Common-Rail-Druck bestimmt. Ebenso erfolgt eine Verteilung der Gesamtsolleinspritzmenge bzw. des Gesamtsolleinspritzvolumens auf mehrere Voreinspritzvorgänge sowie auf einen Haupteinspritzvorgang.
  • Die so ermittelten Sollwerte des Luftpfades für den Ladedruck und die Frischluftmasse werden üblicherweise durch zwei dezentrale Strukturen geregelt. Der Ladedruck wird dabei über eine variable Turbinengeometrie oder über einen variablen Turbinenbypass eines Abgasturboladers des Dieselmotors geregelt, während die Frischluftmasse über einen Luftmassenmesser erfasst und durch die Position des Hochdruck-AGR-Ventils eines Hochdruck-AGR-Systems geregelt wird.
  • Es ist aus eigenen Untersuchungen bekannt, dass im dynamischen Betrieb der Gaszustand der Verbrennungsluft in den Zylindern des Dieselmotors einen wesentlichen Einfluss auf die Entstehung von Emissionen im transienten Betrieb des Dieselmotors hat. Aufgrund der üblicherweise verwendeten Regelgrößen, deren messtechnische Erfassung in erheblichem Abstand zu den Zylindern des Dieselmotors erfolgt, werden bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Steuerung und Regelung von Dieselmotoren lokale Gaszustände geregelt, die im transienten Betrieb üblicherweise nicht mit den entsprechenden Zuständen in den Zylindern des Dieselmotors übereinstimmen.
  • Als Aufgabe der Erfindung wird es daher angesehen, ein Verfahren zur Steuerung der dieselmotorischen Verbrennung eines Dieselmotors bereitzustellen, bei dem die beschriebenen Nachteile der bekannten Verfahren vermieden werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Steuerung der dieselmotorischen Verbrennung eines Dieselmotors gelöst, wobei
    • • ausgehend von einer messtechnisch erfassten Motordrehzahl und einem vorgegebenen Sollmoment auf Grundlage eines vorgegebenen Sollwertermittlungsverfahrens Sollverbrennungsgaszustandswerte für Gaszustandsgrößen eines Verbrennungsgases bestimmt werden, wobei die Sollverbrennungsgaszustandswerte einen Sollverbrennungsgaszustand des Verbrennungsgases bestimmen, das in einem nachfolgenden Verbrennungszyklus des Dieselmotors in Zylindern des Dieselmotors bereitstehen soll, wobei
    • • die Sollverbrennungsgaszustandswerte in Solleinlassgaszustandswerte durch vorgegebene Transformationsmodellgleichungen transformiert werden, und wobei
    • • Einlassgaszustandswerte durch Ansteuerung von Luft- und Abgaspfadaktoren auf Basis vorgegebener Regelalgorithmen auf die Solleinlassgaszustandswerte eingeregelt werden.
  • Ausgangspunkt der Steuerung bzw. Regelung der dieselmotorischen Verbrennung ist die Vorgabe der Sollverbrennungsgaszustandswerte auf Basis vorab ermittelter und im Hinblick auf Emissionen und Kraftstoffverbrauch optimierter Kennfelder für die die Gaszusammensetzung definierenden Gaszustandswerte des Verbrennungsgases. Da die Gaszustandsgrößen des Verbrennungsgases im Zylinder messtechnisch während des Betriebs des Dieselmotors nicht erfassbar sind, erfolgt die Regelung auf Basis geeigneter Transformationsmodellgleichungen, über die die ermittelten Sollverbrennungsgaszustandswerte in Solleinlassgaszustandswerte umgerechnet werden, wobei in den Transformationsmodellgleichungen vorteilhafterweise die im transienten Betrieb des Dieselmotors auftretenden dynamischen Effekte des Gaspfades berücksichtigt werden. Als Regelgrößen werden anschließend messtechnisch erfassbare oder berechnete Gaszustandsgrößen der Verbrennungsluft vor Eintritt der Verbrennungsluft in die Zylinder verwendet.
  • Erfindungsgemäß ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass es sich bei den Luft- und Abgaspfadaktoren um ein Niederdruck-AGR-Ventil, ein Hochdruck-AGR-Ventil, eine Ansaugklappe und einen steuerbaren Abgasturbolader handelt. Der steuerbare Abgasturbolader kann vorteilhafterweise eine variable Turbinengeometrie oder ein Abgas-Bypass-Ventil zur Steuerung einer Turboladeleistung aufweisen.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass es sich bei den Sollverbrennungsgaszustandswerten um Sollwerte für den relativen Sauerstoffanteil des Zylindergases Xcyl,des , für die Zylindergasmasse mcyl,des und für die Zylindergastemperatur Tcyl,des handelt und dass es sich bei den Solleinlassgaszustandswerten um Sollwerte für den relativen Sauerstoffanteil des Einlassbehältergases X2i,des , für den Ladedruck p2i,des und für die Einlassbehältergastemperatur T2i,des handelt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Solleinlassgaszustandswerte als Sollwerte entsprechender und messtechnisch im Einlassbehälter erfasster oder berechneter Regelgrößen X2i , p2i und T2i verwendet werden.
  • Vorteilhafterweise ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Sollwerte für den relativen Sauerstoffanteil des Zylindergases Xcyl,des , für die Zylindergasmasse mcyl,des und für die Zylindergastemperatur Tcyl,des am Motorenprüfstand bei einer optimal eingestellten Verbrennung messtechnisch bestimmt und als Funktion der Motordrehzahl und dem Motordrehmoment in einer Datenstruktur auf einem Steuergerät des Dieselmotors abgelegt wird.
  • Für einen Versuchsmotor mit der Typenbezeichnung Opel Z19DTH mit einer Leistung von 110 kW bei 4000 U/min, einem Drehmoment von 315Nm bei 2000 U/min und einem Hubraum von 1910cm3 wurden folgende Sollwerte für den relativen Sauerstoffanteil des Zylindergases Xcyl,des , für die Zylindergasmasse mcyl,des und für die Zylindergastemperatur Tcyl,des experimentell bestimmt.
  • Bei dem Versuchsmotor ist es vorteilhaft, dass der Sollwert für den relativen Sauerstoffanteil des Zylindergases zwischen 0,75 < Xcyl,des < 0,8 ist. Vorteilhafterweise wird der Sollwert Xcyl,des auf einen festen Wert in diesem Intervall festgelegt. In Untersuchungen wurde festgestellt, dass sich sämtliche relevanten Motorausgangsgrößen (Verbrauch, Stickoxidemissionen und Rußpartikelemissionen) bis zum Erreichen eines Schwellwerts von etwa Xcyl <0,85 über den gesamten Motorbetriebsbereich verbessern bzw. verringern und unterhalb dieses Schwellwerts keine weitere Verbesserung beobachtet werden kann. Damit etwaige Regelabweichungen nicht zu einer Verschlechterung der relevanten Motorausgangsgrößen führen, ist die Vorgabe eines konstanten Sollwerts zwischen 0,75 < Xcyl,des < 0,8 vorteilhaft.
  • Zudem hat es sich bei dem Versuchmotor als vorteilhaft gezeigt, dass der Sollwert für die Zylindergasmasse mcyl,des durch folgende Berechnungsvorschrift auf Basis der Solleinspritzmenge mf,des berechnet wird: m c y l , d e s = m f , d e s 14,505 X c y l , d e s 0,05
    Figure DE102018120975A1_0001
  • Der Sollwert der Zylindergastemperatur Tcyl,des ist bei dem Versuchsmotor vorteilhafterweise unter Berücksichtigung eines mit einem vorgegebenen Modell unter Berücksichtigung der aus messbaren Größen des Dieselmotors berechneten Gasmasse im Zylinder m̂cyl durch folgenden Zusammenhang bestimmt: T c y l , d e s = T c y l , m i n f u ¨ r m ^ c y l m c y l , d e s
    Figure DE102018120975A1_0002
    T c y l , d e s = T c y l , m a x f u ¨ r m ^ c y l > m c y l , d e s ,
    Figure DE102018120975A1_0003
    wobei Tcyl,min einer minimalen Gastemperatur und Tcyl,max einer maximalen Gastemperatur entspricht.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass der Ladedruck p2,i durch Ansteuerung des Abgasturboladers durch einen Ladedruckregler auf Grundlage des gemessenen Ladedrucks P2i,sen geregelt wird.
  • Erfindungsgemäß ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Sollwert des Ladedrucks p2i,des mit einem vorgegebenen Polytropenexponenten n̂is für den Einströmvorgang des Zylindergases in den Zylinder, einem Zylindervolumen Vcyl , einer spezifischen Gaskonstante des Zylindergases Rs und der auf Grundlage vorgegebener Gastzustandsmodelle unter Berücksichtigung messbarer Größen des Dieselmotors berechneten Gastemperatur im Zylinder T̂cyl nach folgender Vorschrift berechnet wird: p 2 i , d e s = m c y l , d e s R s T ^ c y l V c y l ( T 2 i T ^ c y l ) n ^ i s n ^ i s 1
    Figure DE102018120975A1_0004
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass der relative Sauerstoffanteil des Einlassbehältergases X2i und die Einlassbehältergastemperatur T2i durch Ansteuerung des Niederdruck-AGR-Ventils, des Hochdruck-AGR-Ventils und der Ansaugklappe durch einen Gaszustandsregler und besonders vorteilhafterweise durch einen Internal-Model-Control-(IMC)-Regler auf Grundlage der gemessenen Einlassbehältergastemperatur T2i,sen und des gemessenen relativen Sauerstoffanteils des Einlassbehältergases X2i,sen geregelt wird.
  • Der Sollwert der Einlassbehältergastemperatur T2i,des wird vorteilhafterweise nach folgender Vorschrift bestimmt: T 2 i , d e s = T c y l , d e s ( p 2 i p c y l ) n ^ i s 1 n ^ i s
    Figure DE102018120975A1_0005
    mit p c y l = m ^ c y l R s T ^ c y l V c y l
    Figure DE102018120975A1_0006
  • Erfindungsgemäß wird der Sollwert für den relativen Sauerstoffanteil des Einlassbehältergases X2i,des folgendermaßen bestimmt: X 2 i , d e s = X c y l , d e s
    Figure DE102018120975A1_0007
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass der Gaszustandsregler eine Sauerstoffvorsteuerung zur Steuerung des relativen Sauerstoffanteils des Einlassbehältergases X2i und eine Temperaturvorsteuerung zur Steuerung der Einlassbehältergastemperatur T2i aufweist.
  • Erfindungsgemäß wird über die Temperaturvorsteuerung eine Ventilposition des Hochdruck-AGR-Ventils shpegr,des in Abhängigkeit des Sollwerts der Einlassbehältergastemperatur T2i,des vorgegeben.
  • Durch die Sauerstoffvorsteuerung wird vorteilhafterweise jeweils eine Ventilposition des Niederdruck-AGR-Ventils slpegr,des und der Ansaugklappe sitv,des in Abhängigkeit des Sollwerts für den relativen Sauerstoffanteil des Einlassbehältergases X2i,des vorgegeben.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Gaszustandsregler ein Luft- und Abgaspfadmodell aufweist, wobei mit dem Luft- und Abgaspfadmodell ausgehend von messtechnisch erfassten Ventilpositionen des Hochdruck-AGR-Ventils Shpegr,sen , des Niederdruck-AGR-Ventils slpegr,sen und der Ansaugklappe sitv,sen ein Modellwert für den relativen Sauerstoffanteil des Einlassbehältergases X̂2i und ein Modellwert für die Einlassbehältergastemperatur T̂2i berechnet wird, wobei die Modellwerte anschließend von den messtechnisch erfassten oder berechneten Werten für den relative Sauerstoffanteil des Einlassbehältergases X2i,sen bzw. für die Einlassbehältergastemperatur T2i,sen subtrahiert werden, wobei die so erzeugten Residuen rX 2i = X2i,sen — X̂2i und rT 2i = T2i,sen - T̂2i von den Sollwerten für die Einlassbehältergastemperatur T2i,des bzw. für den relativen Sauerstoffanteil des Einlassbehältergases X2i,des subtrahiert werden und wobei die so gebildete Differenz T2i,des -rT 2i als Sollwert für die Temperaturvorsteuerung und die so gebildete Differenz X2i,des -rX 2i als Sollwert für die Sauerstoffvorsteuerung verwendet wird.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass bei der Berechnung des Modellwerts für die Einlassbehältergastemperatur T̂2i eine Sensordynamik eines Temperatursensors zur Erfassung der Einlassbehältergastemperatur T2i,sen berücksichtigt wird. Auf diese Weise kann ein Tiefpassverhalten des Temperatursensors zur Erfassung der Temperatur T2i,sen in dem Luft- und Abgaspfadmodell bei der Berechnung des Modellwerts für die Einlassbehältergastemperatur T̂2i berücksichtigt werden und bei der Temperaturvorsteuerung unberücksichtigt bleiben. Dadurch wird der Regelfehler rT 2i mit messbarer Dynamik zurückgeführt, während die Gastemperatur T2i durch die Temperaturvorsteuerung mit der höchst möglichen Systemdynamik vorgesteuert werden kann.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Die Figur zeigt eine schematische Darstellung des Verfahren zur Steuerung der dieselmotorischen Verbrennung eines Dieselmotors 1 unter Verwendung eines Gaszustandsreglers. Zunächst werden Sollverbrennungsgaszustandswerte 2, nämlich Sollwerte für den relativen Sauerstoffanteil des Zylindergases Xcyl,des , für die Zylindergasmasse mcyl,des und für die Zylindergastemperatur Tcyl,des , die ausgehend von einer messtechnisch erfassten Motordrehzahl und einem vorgegebenen Sollmoment auf Grundlage eines vorgegebenen und nicht dargestellten Sollwertermittlungsverfahrens ermittelt wurden, durch Transformationsmodellgleichungen 3 in Solleinlassgaszustandswerte 4 transformiert. Bei den Solleinlassgaszustandswerte 4 handelt es sich um Sollwerte für den relativen Sauerstoffanteil des Einlassbehältergases X2i,des , für den Ladedruck p2i,des und für die Einlassbehältergastemperatur T2i,des .
  • Der Ladedruck p2i wird durch Ansteuerung eines Abgasturboladers 5 mit variabler Turbinengeometrie durch einen Ladedruckregler 6 auf Grundlage des gemessenen Ladedrucks p2i,sen geregelt wird. Der relative Sauerstoffanteil des Einlassbehältergases X2i und die Einlassbehältergastemperatur T2i werden durch Ansteuerung eines Niederdruck-AGR-Ventils 7, eines Hochdruck-AGR-Ventils 8 und einer Ansaugklappe 9 durch den Gaszustandsregler auf Grundlage der gemessenen Einlassbehältergastemperatur T2i,sen und des gemessenen relative Sauerstoffanteils des Einlassbehältergases X2i,sen geregelt. Der Gaszustandsregler weist eine Sauerstoffvorsteuerung zur Steuerung des relativen Sauerstoffanteils des Einlassbehältergases X2i und eine Temperaturvorsteuerung zur Steuerung der Einlassbehältergastemperatur T2i auf, wobei die Sauerstoffvorsteuerung und die Temperaturvorsteuerung durch den Block 10 symbolisiert sind.
  • Mit der Temperaturvorsteuerung wird eine Ventilposition des Hochdruck-AGR-Ventils shpegr,des in Abhängigkeit des Sollwerts der Einlassbehältergastemperatur T2i,des vorgegeben. Mit der Sauerstoffvorsteuerung wird jeweils eine Ventilposition des Niederdruck-AGR-Ventils slpegr,des und der Ansaugklappe sitv,des in Abhängigkeit des Sollwerts für den relativen Sauerstoffanteil des Einlassbehältergases X2i,des vorgegeben.
  • Der Gaszustandsregler weist ein Luft- und Abgaspfadmodell 11 auf. Mit dem Luft- und Abgaspfadmodell 11 wird ausgehend von messtechnisch erfassten Ventilpositionen des Hochdruck-AGR-Ventils shpegr,sen , des Niederdruck-AGR-Ventils slpegr,sen und der Ansaugklappe sitv,sen ein Modellwert für den relativen Sauerstoffanteil des Einlassbehältergases X̂2i und ein Modellwert für die Einlassbehältergastemperatur T̂2i berechnet. Diese Modellwerte werden anschließend von den messtechnisch erfassten Werten für den relativen Sauerstoffanteil des Einlassbehältergases X2i,sen bzw. für die Einlassbehältergastemperatur T2i,sen subtrahiert. Die so erzeugten Residuen rX 2i = X2i,sen - X̂2i und rT 2i — T2i,sen -T̂2i werden wiederum von den Sollwerten für die Einlassbehältergastemperatur T2i,des bzw. für den relativen Sauerstoffanteil des Einlassbehältergases X2i,des abgezogen. Die so gebildete Differenz T2i,des - rT 2i wird als Sollwert für die Temperaturvorsteuerung und die so gebildete Differenz X2i,des - rX 2i wird als Sollwert für die Sauerstoffvorsteuerung verwendet.
  • Bei der Berechnung des Modellwerts für die Einlassbehältergastemperatur T̂2i wird in Block 12 eine Sensordynamik eines Temperatursensors zur Erfassung der Einlassbehältergastemperatur T2i,sen berücksichtigt.
  • Die gemessenen Werte p2i,sen , T2i,sen und X2i,sen werden durch vorgegebene Ausgangstransformationsmodellgleichungen 13 ausgehend von den gemessenen Einlassgaszustandswerten p2i,sen , T2i,sen und X2i,sen 14 in Modellwerte m̂cyl, T̂cyl und X̂cyl transformiert.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Steuerung und Regelung der dieselmotorischen Verbrennung eines Dieselmotors (1), wobei • ausgehend von einer messtechnisch erfassten Motordrehzahl und einem vorgegebenen Sollmoment auf Grundlage eines vorgegebenen Sollwertermittlungsverfahrens Sollverbrennungsgaszustandswerte (2) für Gaszustandsgrößen eines Verbrennungsgases bestimmt werden, wobei die Sollverbrennungsgaszustandswerte (2) einen Sollverbrennungsgaszustand des Verbrennungsgases bestimmen, das in einem nachfolgenden Verbrennungszyklus des Dieselmotors (1) in Zylindern des Dieselmotors bereitstehen soll, wobei • die Sollverbrennungsgaszustandswerte (2) in Solleinlassgaszustandswerte (4) durch vorgegebene Transformationsmodellgleichungen (3) transformiert werden, und wobei • Einlassgaszustandswerte (14) durch Ansteuerung von Luft- und Abgaspfadaktoren auf Basis vorgegebener Regelalgorithmen auf die Solleinlassgaszustandswerte (4) eingeregelt werden.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Luft- und Abgaspfadaktoren um ein Niederdruck-AGR-Ventil (7), ein Hochdruck-AGR-Ventil (8), eine Ansaugklappe (9) und einen steuerbaren Abgasturbolader (5) handelt.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Sollverbrennungsgaszustandswerten (2) um Sollwerte für den relativen Sauerstoffanteil des Zylindergases Xcyl,des, für die Zylindergasmasse mcyl,des und für die Zylindergastemperatur Tcyl,des handelt und dass es sich bei den Solleinlassgaszustandswerten (4) um Sollwerte für den relativen Sauerstoffanteil des Einlassbehältergases X2i,des, für den Ladedruck p2i,des und für die Einlassbehältergastemperatur T2i,des handelt.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 2 und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladedruck p2i durch Ansteuerung des Abgasturboladers (5) durch einen Ladedruckregler (6) auf Grundlage des gemessenen Ladedrucks p2i,sen geregelt wird.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 2 und Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der relative Sauerstoffanteil des Einlassbehältergases X2i und die Einlassbehältergastemperatur T2i durch Ansteuerung des Niederdruck-AGR-Ventils (7), des Hochdruck-AGR-Ventils (8) und der Ansaugklappe (9) durch einen Gaszustandsregler und besonders vorteilhafterweise durch einen Internal-Model-Control-(IMC)-Regler auf Grundlage der gemessenen Einlassbehältergastemperatur T2i,sen und des gemessenen relativen Sauerstoffanteils des Einlassbehältergases X2i,sen geregelt wird.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaszustandsregler eine Sauerstoffvorsteuerung zur Steuerung des relativen Sauerstoffanteils des Einlassbehältergases X2i und eine Temperaturvorsteuerung zur Steuerung der Einlassbehältergastemperatur T2i aufweist.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Temperaturvorsteuerung eine Ventilposition des Hochdruck-AGR-Ventils shpegr,des in Abhängigkeit des Sollwerts der Einlassbehältergastemperatur T2i,des vorgegeben wird.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Sauerstoffvorsteuerung jeweils eine Ventilposition des Niederdruck-AGR-Ventils slpegr,des und der Ansaugklappe sitv,des in Abhängigkeit des Sollwerts für den relativen Sauerstoffanteil des Einlassbehältergases X2i,des vorgegeben wird.
  9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaszustandsregler ein Luft- und Abgaspfadmodell (11) aufweist, wobei mit dem Luft- und Abgaspfadmodell (11) ausgehend von messtechnisch erfassten Ventilpositionen des Hochdruck-AGR-Ventils shpegr,sen, des Niederdruck-AGR-Ventils slpegr,sen und der Ansaugklappe sitv,sen ein Modellwert für den relativen Sauerstoffanteil des Einlassbehältergases X̂2i und ein Modellwert für die Einlassbehältergastemperatur T̂2i berechnet wird, wobei die Modellwerte anschließend von den messtechnisch erfassten oder berechneten Werten für den relativen Sauerstoffanteil des Einlassbehältergases X2i,sen bzw. für die Einlassbehältergastemperatur T2i,sen subtrahiert werden, wobei die so erzeugten Residuen rX 2i = X2i,sen -X̂2i und rT 2i = T2i,sen - T̂2i von den Sollwerten für die Einlassbehältergastemperatur T2i,des bzw. für den relativen Sauerstoffanteil des Einlassbehältergases X2i,des subtrahiert werden und wobei die so gebildete Differenz T2i,des - rT 2i als Sollwert für die Temperaturvorsteuerung und die so gebildete Differenz X2i,des - rX 2i als Sollwert für die Sauerstoffvorsteuerung verwendet wird.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung des Modellwerts für die Einlassbehältergastemperatur T̂2i eine Sensordynamik eines Temperatursensors zur Erfassung der Einlassbehältergastemperatur T2i,sen berücksichtigt wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113944556A (zh) * 2020-07-16 2022-01-18 大众汽车股份公司 用于调整节气门的方法、发动机控制器和交通工具

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015225279A1 (de) * 2015-12-15 2017-06-22 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren und Einrichtung zum prädiktiven Steuern und/oder Regeln einer Brennkraftmaschine sowie Brennkraftmaschine mit der Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens
DE102016205241A1 (de) * 2016-03-30 2017-10-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit einem variablen Einspritzprofil

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015225279A1 (de) * 2015-12-15 2017-06-22 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren und Einrichtung zum prädiktiven Steuern und/oder Regeln einer Brennkraftmaschine sowie Brennkraftmaschine mit der Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens
DE102016205241A1 (de) * 2016-03-30 2017-10-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit einem variablen Einspritzprofil

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Daniel Schwarz: „Regelung des Dieselmotors"; AutoUni; ISBN 978-3-658-21841-6; 2017 *
Heiko Sequenz, Matthias Mrosek, Simon Zydek, Rolf Isermann: „Model Based Optimisation of a Step in Acceleration for a CR-Diesel Engine"; Preprints of the 18th IFAC World Congress Milano; August 28 - September 2, 2011. URL: https://www.researchgate.net/publication/268408577Heruntergeladen: 08.11.2018 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113944556A (zh) * 2020-07-16 2022-01-18 大众汽车股份公司 用于调整节气门的方法、发动机控制器和交通工具
EP3940217A1 (de) * 2020-07-16 2022-01-19 Volkswagen Ag Verfahren zum einstellen einer drosselklappe, motorsteuergerät und ein fahrzeug
US11614043B2 (en) 2020-07-16 2023-03-28 Volkswagen Aktiengesellschaft Method for setting a throttle valve, engine control unit, and a vehicle
CN113944556B (zh) * 2020-07-16 2024-06-25 大众汽车股份公司 用于调整节气门的方法、发动机控制器和交通工具

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