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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur modellbasierten Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Das Verhalten einer Brennkraftmaschine wird maßgeblich über ein Motorsteuergerät in Abhängigkeit eines Leistungswunsches bestimmt. Hierzu sind in der Software des Motorsteuergeräts entsprechende Kennlinien und Kennfelder appliziert. Über diese werden aus dem Leistungswunsch die Stellgrößen der Brennkraftmaschine berechnet, zum Beispiel der Spritzbeginn und ein erforderlicher Raildruck. Mit Daten bestückt werden diese Kennlinien/Kennfelder beim Hersteller der Brennkraftmaschine auf einem Prüfstand. Die Vielzahl dieser Kennlinien/Kennfelder und die Korrelation der Kennlinien/Kennfelder untereinander verursachen allerdings einen hohen Abstimmungsaufwand.
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In der Praxis wird daher versucht den Abstimmungsaufwand durch die Verwendung von mathematischen Modellen zu reduzieren. So beschreibt zum Beispiel die
DE 10 2006 004 516 B3 ein Bayesnetz mit Wahrscheinlichkeitstabellen zur Festlegung einer Einspritzmenge und die
US 2011/0172897 A1 ein Verfahren zur Adaption des Spritzbeginns sowie der Spritzmenge über Verbrennungsmodelle mittels neuronaler Netze. Da hierbei trainierte Daten abgebildet werden, müssen diese zuvor bei einem Prüfstandslauf gelernt werden.
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Aus der
DE 10 2017 009 582 B3 ist ein Verfahren zur modellbasierten Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem anhand eines Leistungswunsches über ein Verbrennungsmodell die Einspritzsystem-Sollwerte zur Ansteuerung der Einspritzsystem-Stellglieder und über ein Gaspfadmodell Gaspfad-Sollwerte zur Ansteuerung der Gaspfad-Stellglieder berechnet werden. Von einem Optimierer werden nun diese Sollwerte mit dem Ziel der Minimumfindung in Form eines Gütemaßes innerhalb eine Prädiktionshorizonts verändert. Ist ein Minimum aufgefunden, so werden die Sollwerte als maßgeblich für die unterlagerten Regelkreise gesetzt. Die Veränderung der Sollwerte erfolgt innerhalb der Grenzen der gesetzlich vorgegebenen Emissionswerte und innerhalb der mechanisch zulässigen Belastungsvorgaben, zum Beispiel des Spitzendrucks während der Verbrennung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde das zuvor beschriebene modellbasierte Verfahren hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs zu optimieren.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale von Anspruch 1. Die Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, dass eine Betriebshistorie der Brennkraftmaschine aufgezeichnet wird, ein gesetzlich vorgegebenes Emissionsziel der Emissionsklasse eingelesen wird und das Emissionsziel in Abhängigkeit der Betriebshistorie unter Einhaltung der Emissionsregeln angepasst wird. Das angepasste Emissionsziel wiederum wird dann als Vorgabewert für den Optimierer gesetzt. Das gesetzliche Emissionsziel wird für einen NOx-Zyklus durch eine NOx-Obergrenze, durch moment-/lastbezogene Gewichtungsfaktoren und einen NOx-Mittelwert für den gesamten Lastbereich definiert. Aufgezeichnet wird die Betriebshistorie während des Betriebs der Brennkraftmaschine in Form eines drehzahl-momentbasierten Lastkollektivs. Anhand der Betriebshistorie wird dann für jeden Betriebspunkt eine Wahrscheinlichkeit in Form einer relativen Häufigkeit des Betriebswerts bestimmt. Wird beispielsweise die Brennkraftmaschine häufig im Niederlastbereich betrieben, so wird die Ziel-Emission in diesem Lastbereich bis an die zulässige Obergrenze angehoben. Unter Ziel-Emission sind sowohl die NOx- Emission als auch die Partikelemission zu verstehen. Für den Niederlastbereich ergibt sich dann ein entsprechend geringerer Kraftstoff- und Reduktionsmittelverbrauch.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung ist eine wichtige Ergänzung für die aus der
DE 10 1017 009 582 B3 bekannte modellbasierte Struktur. Eine Anpassung an zukünftige Gesetzesvorgaben ist problemlos möglich, zum Beispiel über sogenannte „Workbased Windows“. Eine präzisere Anpassung des Kraftstoffverbrauchs wird dadurch erreicht, dass sich das Verfahren am Verhalten des Bedieners orientiert. Da die Betriebshistorie eine sich nur langsam veränderliche Betriebsgröße darstellt, genügt für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine langsame Rechenlaufzeit. Als lernendes System passt es sich an das reale Betriebsverhalten selbständig an, wodurch ein Zurücksetzen auf den Ausgangszustand, zum Beispiel bei einer Wartung, entfällt. Für den Betreiber ergeben sich nochmals reduzierte Wartungskosten als Vorteil.
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In den Figuren ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:
- 1 ein Systemschaubild,
- 2 ein modellbasiertes Systemschaubild,
- 3 einen Programm-Ablaufplan,
- 4 eine Betriebshistorie,
- 5 ein Emissionszyklus und
- 6A,B eine Darstellung des Emissionsziels
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Die 1 zeigt ein Systemschaubild einer elektronisch gesteuerten Brennkraftmaschine 1 mit einem Common-Railsystem. Das Common-Railsystem umfasst folgende mechanische Komponenten: eine Niederdruckpumpe 3 zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 2, eine veränderbare Saugdrossel 4 zur Beeinflussung des durchströmenden Kraftstoff-Volumenstroms, eine Hochdruckpumpe 5 zur Förderung des Kraftstoffs unter Druckerhöhung, ein Rail 6 zum Speichern des Kraftstoffs und Injektoren 7 zum Einspritzen des Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftmaschine 1. Optional kann das Common-Railsystem auch mit Einzelspeichern ausgeführt sein, wobei dann zum Beispiel im Injektor 7 ein Einzelspeicher 8 als zusätzliches Puffervolumen integriert ist. Die weitere Funktionalität des Common-Railsystem wird als bekannt vorausgesetzt.
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Der dargestellte Gaspfad umfasst sowohl die Luftzuführung als auch die Abgasabführung. Angeordnet sind in der Luftzuführung der Verdichter eines Abgasturboladers 11, ein Ladeluftkühler 12, eine Drosselklappe 13, eine Einmündungsstelle 14 zur Zusammenführung der Ladeluft mit dem rückgeführten Abgas und das Einlassventil 15. In der Abgasabführung angeordnet sind neben dem Auslassventil 16 ein AGR-Stellglied 17, die Turbine des Abgasturboladers 11 und ein Turbinen-Bypassventil 18.
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Die Betriebsweise der Brennkraftmaschine 1 wird durch ein elektronisches Steuergerät 10 (ECU) bestimmt. Das elektronische Steuergerät 10 beinhaltet die üblichen Bestandteile eines Mikrocomputersystems, beispielsweise einen Mikroprozessor, I/O-Bausteine, Puffer und Speicherbausteine (EEPROM, RAM). In den Speicherbausteinen sind die für den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 relevanten Betriebsdaten als Modelle appliziert. Über diese berechnet das elektronische Steuergerät 10 aus den Eingangsgrößen die Ausgangsgrößen. In der 1 sind exemplarisch folgende Eingangsgrößen dargestellt: Ein Sollmoment M(SOLL), welches von einem Bediener vorgegeben wird, der Raildruck pCR, der mittels eines Rail-Drucksensors 9 gemessen wird, die Ist-Motordrehzahl nIST, der Ladeluftdruck pLL, die Ladelufttemperatur TLL, die Feuchte phi der Ladeluft, die Abgastemperatur TAbgas, das Luft-Kraftstoffverhältnis Lambda, der NOx-Istwert, optional der Druck pES des Einzelspeichers 8 und eine Eingangsgröße EIN. Unter der Eingangsgröße EIN sind die weiteren nicht dargestellten Sensorsignale zusammengefasst, beispielsweise die Kühlmitteltemperaturen. In 1 sind als Ausgangsgrößen des elektronischen Steuergeräts 10 dargestellt: ein Signal PWM zur Ansteuerung der Saugdrossel 4, ein Signal ve zur Ansteuerung der Injektoren 7 (Spritzbeginn/ Spritzende), ein Stellsignal DK zur Ansteuerung der Drosselklappe 13, ein Stellsignal AGR zur Ansteuerung des AGR-Stellglieds 17, ein Stellsignal TBP zur Ansteuerung des Turbinen-Bypassventils 18 und eine Ausgangsgröße AUS. Die Ausgangsgröße AUS steht stellvertretend für die weiteren Stellsignale zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine 1, beispielsweise für ein Stellsignal zur Aktivierung eines zweiten Abgasturboladers bei einer Registeraufladung.
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Die 2 zeigt ein modellbasiertes Systemschaubild mit dem Motorsteuergerät 10, einem Raildruck-Regelkreis 22, einem Lambda-Regelkreis 23, einem AGR-Regelkreis 24 und mit der Brennkraftmaschine 1. Die Eingangsgrößen des Motorsteuergeräts 10 sind bei dieser Darstellung die Eingangsgröße EIN, eine Bibliothek Biblio1, eine Bibliothek Biblio2 und die Messsignale MESS. Unter der Eingangsgröße EIN sind die in der 1 dargestellten Eingangssignale zusammengefasst. In der Bibliothek Biblio1 sind die unterschiedlichen gesetzlichen Emissionsklassen entsprechend dem globalen Anwendungsbereich, zum Beispiel IMO oder Tier 4f, abgelegt. In der Bibliothek Biblio2 sind die maximalen mechanischen Bauteilbelastung, zum Beispiel der maximal zulässige Verbrennungsspitzendruck, abgespeichert. Die ausgewählten maximalen Werte der mechanischen Bauteilbelastung aus der Bibliothek Biblio2 werden dann als verbindlich für die weitere Berechnung innerhalb des Verbrennungsmodells und des Gaspfadmodells gesetzt. Unter der Eingangsgröße MESS sind die Messsignale der 1 zusammengefasst. Die Ausgangsgrößen des Motorsteuergeräts 10 sind ein Soll-Raildruck pCR(SL) zur Vorgabe für den Raildruck-Regelkreis 22, der Spritzbeginn SB bzw. das Spritzende SE, ein Soll-Lambda LAM(SL) zur Vorgabe für den Lambda-Regelkreis 23 und ein AGR-Sollwert AGR(SL) für den AGR-Regelkreis 24. Innerhalb des elektronischen Steuergeräts 10 sind ein Funktionsblock Verbrauchsoptimierung 25, ein Verbrennungsmodell 19, ein Gaspfadmodell 20 und ein Optimierer 21 aufgeführt.
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Im Verbrennungsmodell 19 und im Gaspfadmodell 20 sind das Systemverhalten der Brennkraftmaschine 1 als mathematische Gleichungen abgebildet. Das Verbrennungsmodell 19 bildet hierbei statisch die Vorgänge bei der Verbrennung ab. Im Unterschied hierzu bildet das Gaspfadmodell 20 das dynamische Verhalten der Luftzuführung und der Abgasabführung ab. Das Verbrennungsmodell 19 beinhaltet Einzelmodelle zum Beispiel für die NOx- und Rußentstehung, für die Abgastemperatur, für den Abgasmassenstrom, für den Spitzendruck und für die Betriebskosten, welche sich aus dem Kraftstoffverbrauch berechnen. Diese Einzelmodelle wiederum sind abhängig von den Randbedingungen im Zylinder und den Parametern der Einspritzung. Bestimmt wird das Verbrennungsmodell 19 bei einer Referenz-Brennkraftmaschine in einem Prüfstandslauf, dem sogenannte DoE-Prüfstandslauf (DoE: Design of Experiments). Beim DoE-Prüfstandslauf werden systematisch Betriebsparameter und Stellgröße mit dem Ziel variiert, das Gesamtverhalten der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von motorischen Größen und Umweltrandbedingungen abzubilden.
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Der Optimierer
21 wertet das Verbrennungsmodell
19 aus und zwar hinsichtlich des Sollmoments M(SOLL), der Umweltrandbedingungen, zum Beispiel die Feuchte phi der Ladeluft, und der Betriebssituation der Brennkraftmaschine. Definiert wird die Betriebssituation durch die Ist-Motordrehzahl nIST, die Ladelufttemperatur TLL und den Ladeluftdruck pLL. Eine weitere Vorgabegröße für den Optimierer
21 ist ein angepasstes Emissionsziel, welches von der Verbrauchsoptimierung
25 berechnet wird. Bestimmt wird das angepasste Emissionsziel, indem eine Betriebshistorie der Brennkraftmaschine aufgezeichnet wird, das gesetzlich vorgegebenes Emissionsziel der Emissionsklasse (Biblio 1) eingelesen wird und das Emissionsziel in Abhängigkeit der Betriebshistorie unter Einhaltung der Emissionsregeln angepasst wird. Über das angepasste Emissionsziel wird letztendlich vorgegeben, welche Betriebspunkte zum günstigen Betrieb des Gesamtsystems, unter Einhaltung der gesetzlichen Vorgaben, eingestellt werden. Die nähere Erläuterung erfolgt in Verbindung mit der
3. Die Funktion des Optimierers
21 besteht nun darin die Einspritzsystem-Sollwerte zur Ansteuerung der Einspritzsystem-Stellglieder und die Gaspfad-Sollwerte zur Ansteuerung der Gaspfad-Stellglieder zu bewerten. Hierbei wählt der Optimierer
21 diejenige Lösung aus, bei der ein Gütemaß minimiert wird. Berechnet wird das Gütemaß als Integral der quadratischen Soll-Istabweichungen innerhalb des Prädiktionshorizonts. Beispielsweise in der Form:
Hierin bedeuten w1, w2 und w3 einen entsprechenden Gewichtungsfaktor. Bekanntermaßen ergeben sich die Stickoxidemission aus der Feuchte phi der Ladeluft, der Ladelufttemperatur, dem Spritzbeginn SB und dem Raildruck pCR.
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Minimiert wird das Gütemaß, indem vom Optimierer 21 zu einem ersten Zeitpunkt ein erstes Gütemaß berechnet wird, die Einspritzsystem-Sollwerte sowie die Gaspfad-Sollwerte variiert werden und anhand dieser ein zweites Gütemaß innerhalb des Prädiktionshorizonts prognostiziert wird. Anhand der Abweichung der beiden Gütemaße zueinander legt dann der Optimierer 21 ein minimales Gütemaß fest und setzt dieses als maßgeblich für die Brennkraftmaschine. Für das in der Figur dargestellte Beispiel sind dies für das Einspritzsystem der Soll-Raildruck pCR(SL) und der Spritzbeginn SB sowie das Spritzende SE. Der Soll-Raildruck pCR(SL) ist die Führungsgröße für den unterlagerten Raildruck-Regelkreis 22. Die Stellgröße des Raildruck-Regelkreises 22 entspricht dem PWM-Signal zu Beaufschlagung der Saugdrossel. Mit dem Spritzbeginn SB und dem Spritzende SE wird der Injektor (1: 7) unmittelbar beaufschlagt. Für den Gaspfad bestimmt der Optimierer 21 mittelbar die Gaspfad-Sollwerte. Bei dem dargestellten Beispiel sind dies ein Lamda-Sollwert LAM(SL) und ein AGR-Sollwert AGR(SL) zur Vorgabe für die beiden unterlagerten Regelkreise 23 und 24. Die rückgeführten Messgrößen MESS werden vom elektronischen Steuergerät 10 eingelesen. Unter den Messgrößen MESS sind sowohl unmittelbar gemessene physikalische Größen als auch daraus berechnete Hilfsgrößen zu verstehen. Bei dem dargestellten Beispiel werden der Lamda-Istwert LAM(IST) und der AGR-Istwert AGR(IST) eingelesen.
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In der 3 ist das Verfahren in einem Programm-Ablaufplan dargestellt. Die 3 besteht aus dem Hauptprogramm der 3A und einem Unterprogramm der 3B. Nach der Initialisierung bei S1 wird bei S2 geprüft ob der Startvorgang beendet ist. Läuft dieser noch, Abfrageergebnis S2: nein, wird zum Punkt A zurückverzweigt. Ist der Startvorgang beendet, so wird bei S3 das vom Bediener vorgebbare Sollmoment M(SOLL) und der NOx-Sollwert NOx(SOLL) eingelesen. Im Anschluss daran wird bei S4 die Betriebssituation der Brennkraftmaschine erfasst und in das Unterprogramm der 3B verzweigt.
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Im Unterprogramm der 3B wird bei S4A der aktuelle Betriebspunkt in der Betriebshistorie aufgezeichnet. Definiert wird der aktuelle Betriebspunkt anhand des Drehzahlwertes und des Moments. In der Betriebshistorie wird die relative Häufigkeit der Betriebspunkte in Form eines Histogramms erfasst. Hierzu wird auf die Beschreibung zur 4 verwiesen. Im Anschluss wird bei S4B die Emissionsvorgabe aus der Bibliothek Biblio1 eingelesen. Definiert wird die Emissionsvorgabe vom Gesetzgeber anhand einer Berechnungsvorschrift für einen Emissionszyklus. Die Beschreibung eines derartigen Emissionszyklus erfolgt in Verbindung mit der 5. Bei S4C wird dann die Betriebshistorie eingelesen und bei S4D für jeden aufgezeichneten Betriebspunkt aus dessen relativer Häufigkeit (Histogramm) eine Wahrscheinlichkeit bestimmt. Im Anschluss werden die Betriebskosten des Gesamtsystems optimiert, indem das Emissionsziel unter Einhaltung der Emissionsregeln in Abhängigkeit der Betriebshistorie angepasst wird. Die genaue Vorgehensweise wird in Verbindung mit der 6 beschrieben. Das bei S4E berechnete, angepasste Emissionsziel wird anschließend bei S4F an den Optimierer 21 ausgegeben und in das Hauptprogramm der 3A zurückgekehrt.
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Bei S5 wird das Unterprogramm Optimierer aufgerufen und die Anfangswerte, zum Beispiel der Spritzbeginn SB, bei S6 erzeugt. Ein erstes Gütemaß J1 wird anhand der Gleichung (1) bei S7 berechnet und bei S8 eine Laufvariable i auf null gesetzt. Danach werden bei S9 die Anfangswerte verändert und als neue Sollwerte für die Stellgrößen berechnet. Bei S10 wird die Laufvariable i um eins erhöht. Anhand der neuen Sollwerte wird dann bei S11 ein zweites Gütemaß J2 innerhalb des Prädiktionshorizonts, zum Beispiel für die nächsten 8 Sekunden, prognostiziert. Bei S12 wiederum wird das zweite Gütemaß J2 vom ersten Gütemaß J1 subtrahiert und mit einem Grenzwert GW verglichen. Über die Differenzbildung der beiden Gütemaße wird der weitere Fortschritt des Gütemaßes abgeprüft. Alternativ wird anhand des Vergleichs der Laufvariablen i mit einem Grenzwert iGW geprüft, wie oft bereits eine Optimierung durchlaufen wurde. Die beiden Grenzwertbetrachtungen sind insofern ein Abbruchkriterium für eine weitere Optimierung. Ist eine weitere Optimierung möglich, Abfrageergebnis S12: nein, so wird zum Punkt C zurück verzweigt. Anderenfalls wird bei S13 vom Optimierer das zweite Gütemaß J2 als minimales Gütemaß J(min) gesetzt. Aus dem minimalen Gütemaß J(min) resultieren dann die Einspritzsystem-Sollwerte und die Gaspfad-Sollwerte zur Vorgabe für die entsprechenden Stellglieder. Im Anschluss daran wird bei S14 geprüft ob ein Motorstopp initiiert wurde. Ist dies nicht der Fall, Abfrageergebnis S14: nein, wird zum Punkt B zurückverzweigt. Anderenfalls ist der Programm-Ablaufplan beendet.
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Die 4 zeigt in einer zweidimensionalen Darstellung die Betriebshistorie als Diskretisierung des Arbeitsraums in Drehzahl-Momentpunkte der Wahrscheinlichkeit als Histogramm. Entsprechend sind auf der Abszisse die Ist-Motordrehzahl nIST und auf der Ordinate das Ist-Moment MM aufgetragen. Die schraffiert dargestellten Bereiche kennzeichnen jeweils eine relative Häufigkeit. So korrespondiert zum Wertepaar n5/M3 eine Wahrscheinlichkeit A, also eine Zählung wie häufig das Wertepaar n5/M3 im Betrieb auftrat. Alternativ zum Zählwert kommt die Verweildauer in Betracht. Der Wert A gibt daher auch an, mit welcher Wahrscheinlichkeit der Betriebspunkt n5/M3 von allen Betriebspunkten auftrat, zum Beispiel mit 10%-iger Wahrscheinlichkeit von allen Betriebspunkten.
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Die
5 zeigt eine vom Gesetzgeber festgelegt Berechnungsvorschrift für einen Emissionszyklus. Auf der Abszisse ist hierbei die Ist-Motordrehzahl nIST und auf der Ordinate das Ist-Moment MM bzw. eine Last aufgetragen. Die Berechnungsvorschrift wird anhand einer Motor-Generatoranwendung (GenSet) erläutert. Hierbei entspricht eine Motordrehzahl von 1500 Umdrehung einer Netzfrequenz von 50 Hertz. In der Figur dargestellt ist eine parallel zur Ordinate verlaufende senkrechte Linie
26 bei einem Motordrehzahlwert von nMOT=1500 1/min. Die Zahlenwerte links der Linie
26 stehen für Moment, wobei 100% der Volllast der Brennkraftmaschine mit dem Ordinatenwert M5 entspricht. Die Zahlenwerte rechts der Linie
26 kennzeichnen einen Gewichtungsfaktor, welcher vom Gesetzgeber vorgeben ist. So korrespondiert beispielsweise zu einem Momentwert MM=25% ein Gewichtungsfaktor von 20%. Dies bedeutet, dass beim Moment MM=25% dieser Betriebspunkt für die Berechnung des Zykluswertes zu 20% berücksichtigt wird. Die weitere Erläuterung erfolgt nunmehr gemeinsam mit der
6, wobei die
6A einen NOx-Zyklus im Auslieferungszustand der Brennkraftmaschine und die
6B einen NOx-Zyklus nach der Festlegung in der Verbrauchsoptimierung (
2: 25) zeigt. Auf der Abszisse ist das Ist-Moment MM und auf der Ordinate der NOx-Sollwert in Gramm je Kilowattstunde dargestellt. Als durchgezogene, abszissenparallele Linie
27 ist der vom Gesetzgeber vorgegebenen Maximalwert für den NOx-Zyklus eingezeichnet. Für den betrachteten Anwendungsfall ist ein maximaler NOx-Wert von 1 g/kWh vorgegeben. Als gestrichelte, abszissenparallele Linie
28 ist mit einem Ordinatenwert NOx=0.66 g/kWh die Summe aller gewichteten NOx-Sollwerte aufgetragen. Es gilt also
Hierin entsprechen w(i) dem Gewichtungsfaktor und NOx(i) dem korrespondierenden NOx-Sollwert für alle Werte von i. In der
6A ebenfalls dargestellt sind sieben Betriebspunkte A bis G. Im Auslieferungszustand der Brennkraftmaschine sind für alle Betriebspunkte der NOx-Zykluswert 0.66 g/kWh eingestellt. Bei der weiteren Beschreibung wird von einem häufigen Motorbetrieb mit niedrigen Lastanteilen ausgegangen. Für die beiden Betriebspunkte A und B ergibt sich daher eine Betriebshistorie mit einer hohen relativen Häufigkeit, woraus eine hohe Wahrscheinlichkeit des Auftretens resultiert. Die Erfindung sieht nun vor, dass aufgrund der hohen Wahrscheinlichkeit das vom Gesetzgeber vorgegebene Emissionsziel, also NOx=0.66 g/kWh, punktuell zu einem höheren NOx-Sollwert angehoben wird. Wie in der
6B beispielhaft dargestellt, werden daher die beiden Betriebspunkte A und B bis an den Maximalwert NOx=1 g/kWh angehoben. Der höhere NOx-Wert bedeutet einen geringeren Kraftstoffverbrauch. Damit die Bedingung der Formel (2) eingehalten wird, werden die Betriebspunkte C bis F entsprechend zu niederen NOx-Werten verschoben.
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Für die Partikelemission gilt dieselbe Vorgehensweise wir zur
6. Bei einem häufigen Motorbetrieb im Niederlastbereich, wird daher einen höhere Partikelemission zugelassen, woraus wiederum ein geringerer Reduktionsmittelverbrauch resultiert. Für die Berechnung der Kraftstoffkosten gilt folgende Beziehung:
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Hierin entsprechen p(i,J) der Wahrscheinlichkeit und bEFF den Betriebskosten als Funktion des NOx-Sollwerts und des Partikel-Sollwerts, berechnet zum Beispiel über die Sequentiell Quadratische Programmierung (SQP) oder dem Interior-Point-Verfahren, für alle Werte von i und j. Mit anderen Worten: Gesucht wird die Gesamtheit aller Stellgrößen, die den Erwartungswert des Verbrauchs minimieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Brennkraftmaschine
- 2
- Kraftstofftank
- 3
- Niederdruckpumpe
- 4
- Saugdrossel
- 5
- Hochdruckpumpe
- 6
- Rail
- 7
- Injektor
- 8
- Einzelspeicher
- 9
- Rail-Drucksensor
- 10
- Elektronisches Steuergerät
- 11
- Abgasturbolader
- 12
- Ladeluftkühler
- 13
- Drosselklappe
- 14
- Einmündungsstelle
- 15
- Einlassventil
- 16
- Auslassventil
- 17
- AGR-Stellglied (AGR: Abgasrückführung)
- 18
- Turbinen-Bypassventil
- 19
- Verbrennungsmodell
- 20
- Gaspfadmodell
- 21
- Optimierer
- 22
- Raildruck-Regelkreis
- 23
- Lambda-Regelkreis
- 24
- AGR-Regelkreis
- 25
- Verbrauchsoptimierung
- 26
- Linie
- 27
- Linie (Maximalwert)
- 28
- Linie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006004516 B3 [0003]
- US 2011/0172897 A1 [0003]
- DE 102017009582 B3 [0004]
- DE 101017009582 B3 [0008]
