DE102019211803A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung einer Temperatur eines Bauteils in einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine mittels eines Prädiktors - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Temperatur eines Bauteils (170) in einem Abgastrakt (110) einer Brennkraftmaschine (100), wobei der Abgastrakt (110) einen Temperatursensor (180) aufweist, der stromauf des Bauteils (170) in dem Abgastrakt (110) angeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:- Bereitstellen eines Regelkreises zur Regelung der Temperatur des Bauteils (170);- Erfassen eines Messsignals (310) mit dem Temperatursensor (180) im Betrieb der Brennkraftmaschine (100), wobei das Messsignal (310) charakteristisch für eine Abgastemperatur (312) eines Abgases (160) stromauf des Bauteils (170) ist, wobei das Messsignal (310) als gemessene Regelgröße (330) für den Regelkreis zur Regelung der Temperatur des Bauteils (170) herangezogen wird;- Bereitstellen eines Temperaturmodells (320) für die Abgastemperatur (312) des Abgases (160) stromauf des Bauteils (170), wobei das Temperaturmodell (320) als Prädikator für den Regelkreis herangezogen wird, und wobei eine modellierte Regelgröße (340) aus dem Temperaturmodell (320) bereitgestellt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung einer Temperatur eines Bauteils in einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine, wobei der Abgastrakt einen Temperatursensor aufweist, der stromauf des Bauteils in dem Abgastrakt angeordnet ist und wobei zur Regelung der Temperatur des Bauteils ein Regelkreis mit einem Prädiktor herangezogen wird.
  • Der Abgastrakt einer Brennkraftmaschine ist insbesondere dazu ausgebildet, das Abgas von der Brennkraftmaschine wegzuführen. Zusätzlich ist in modernen Brennkraftmaschinen der Abgastrakt dazu ausgebildet, Schadstoffe aus dem Abgas der Brennkraftmaschine zu entfernen bzw. zu reduzieren. Der Abgastrakt weist diesbezüglich beispielsweise einen Abgaskatalysator auf, der mittels einer chemischen Umwandlung durch Oxidation bzw. durch Reduktion die Schadstoffe in dem Abgaskatalysator bindet. Zusätzlich kann der Abgastrakt zur Filterung von Partikeln einen Partikelfilter aufweisen. Das Partikelfilter filtert im Betrieb der Brennkraftmaschine Partikel, die während der Verbrennung eines Kraftstoffs in der Brennkraftmaschine entstehen aus dem Abgas und reduziert somit die Anzahl der Partikel, die an die Umwelt ausgegeben werden.
  • Die nötige Betriebstemperatur für Bauteile in dem Abgastrakt, wie beispielsweise für den Abgaskatalysator oder den Abgaspartikelfilter, die zu der Reduktion / Filterung der Schadstoffe / Partikel aus dem Abgas der Brennkraftmaschine vorgesehen sind, ist unterschiedlich. Die nötige Betriebstemperatur für einen herkömmlichen Abgaskatalysator liegt beispielsweise in einem Bereich von ≥ 200° C, da die Abgaskatalyse, die in dem Abgaskatalysator durchgeführt wird, für eine effektive Nachbehandlung eine bestimmte Mindesttemperatur benötigt.
  • Die Regelung der Temperatur der Bauteile in dem Abgastrakt wird herkömmlich mittels eines Temperatursensors, der stromauf oder stromab der jeweiligen Bauteile angeordnet ist, durchgeführt. Hierzu wird ein von dem Temperatursensor erfasstes Messsignal, das charakteristisch für die Temperatur des Abgases in dem Abgastrakt an der jeweiligen Position des Temperatursensors ist, an eine Steuerung als Eingangsgröße weitergegeben, woraus mittels der Steuerung die Parameter der Brennkraftmaschine eingestellt werden, um die gewünschte Temperatur der entsprechenden Bauteile in dem Abgastrakt möglichst schnell zu erreichen.
  • Aufgrund von Verzögerungszeiten eines solchen Steuersystems und der verhältnismäßig langen Aufheizphasen von Bauteilen in dem Abgastrakt, wie beispielsweise des Abgaskatalysators, müssen herkömmliche Steuersysteme sehr konservativ / träge / vorsichtig eingestellt werden. Eine solche Einstellung des Steuersystems führt dazu, dass die Steuerung nicht optimal ist und, dass bei auftretenden Stellgrößen das Steuersystem nicht optimal reagieren kann.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem bzw. mit der eine zuverlässige Regelung einer Temperatur eines Bauteils in einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine möglich ist.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren aufweisend die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs und eine Vorrichtung, die dazu ausgebildet ist das Verfahren auszuführen. Vorteilhafte Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung weist ein Verfahren zur Regelung einer Temperatur eines Bauteils in einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine, wobei der Abgastrakt einen Temperatursensor aufweist, der stromauf des Bauteils in dem Abgastrakt angeordnet ist, folgende Schritte auf:
    • - Bereitstellen eines Regelkreises zur Regelung der Temperatur des Bauteils;
    • - Erfassen eines Messsignals mit dem Temperatursensor im Betrieb der Brennkraftmaschine, wobei das Messsignal charakteristisch für eine Abgastemperatur eines Abgases stromauf des Bauteils ist, wobei das Messsignal als gemessene Regelgröße für den Regelkreis zur Regelung des Bauteils zur Regelung der Temperatur des Bauteils herangezogen wird;
    • - Bereitstellen eines Temperaturmodells für die Abgastemperatur des Abgases stromauf des Bauteils, wobei das Temperaturmodell als Prädiktor für den Regelkreis herangezogen wird, und wobei eine modellierte Regelgröße aus dem Temperaturmodell bereitgestellt wird;
    • - Heranziehen der modellierten Regelgröße und der gemessenen Regelgröße zum Einstellen einer Stellgröße des Regelkreises zur Regelung der Temperatur des Bauteils.
  • Die Brennkraftmaschine kann gemäß einer Ausführungsform eine benzinbetriebene oder eine dieselbetriebene Brennkraftmaschine sein. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Brennkraftmaschine auch mit anderen Kraftstoffen betrieben sein. Der Abgastrakt der Brennkraftmaschine ist dazu ausgebildet, das Abgas der Brennkraftmaschine von der Brennkraftmaschine wegzuleiten. Demnach strömt das Abgas der Brennkraftmaschine in den Abgastrakt an einem Einlassbereich hinein und an einem Auslassbereich heraus. Zwischen dem Einlassbereich und dem Auslassbereich können in dem Abgastrakt unterschiedliche Bauteile angeordnet sein. Die Bauteile dienen beispielsweise dazu, das Abgas zu behandeln und dadurch Schadstoffe aus dem Abgas zu reduzieren bzw. zu filtern. Der Temperatursensor ist gemäß vorliegender Offenbarung stromauf des Bauteils in dem Abgastrakt angeordnet. Dies bedeutet, dass ein Abgaspaket, welches von der Brennkraftmaschine durch den Abgastrakt hindurchströmt zuerst an dem Temperatursensor und anschließend an dem Bauteil vorbei- bzw. hindurchströmt. Der Regelkreis ist gemäß vorliegender Offenbarung ein in sich geschlossener Wirkungsablauf für die Beeinflussung einer physikalischen Größe in einem technischen Prozess. Vorliegend wird der Regelkreis herangezogen, um die Temperatur des Bauteils in dem Abgastrakt der Brennkraftmaschine einzustellen. Demgemäß wird mit dem Temperatursensor das Messsignal erfasst, das charakteristisch für die Abgastemperatur des Abgases stromauf des Bauteils, dementsprechend an der Position des Temperatursensors in dem Abgastrakt, ist. Gemäß einer Ausführungsform kann das Messsignal beispielsweise direkt die Abgastemperatur sein, oder eine andere Größe, welche charakteristisch für die Abgastemperatur des Abgases ist. Das Messsignal des Temperatursensors wird gemäß vorliegender Offenbarung als die gemessene Regelgröße für den Regelkreis zur Regelung der Temperatur des Bauteils herangezogen. Das Messsignal fließt demgemäß in den Regelkreis ein.
  • Zusätzlich wird gemäß vorliegender Offenbarung ein Temperaturmodell für die Abgastemperatur des Abgases stromauf des Bauteils bereitgestellt. Das Temperaturmodell kann gemäß einer Ausführungsform aus einem oder mehreren Kennfeldern bestehen, das oder die gemäß Eingabeparameter entsprechende Ausgabeparameter für die Abgastemperatur des Abgases stromauf des Bauteils bereitstellen. Dadurch wird das Temperaturmodell als Prädiktor für den Regelkreis herangezogen. Das Temperaturmodell nutzt die darin hinterlegten Modelle / Berechnungen um basierend auf Eingabeparameter, welche dem Temperaturmodell eingespielt werden, als Prädiktor eine Vorhersage für zukünftige Regelgrößenverläufe auszugeben. Das Temperaturmodell stellt gemäß vorliegender Offenbarung die modellierte Regelgröße bereit. Die modellierte Regelgröße beinhaltet demnach die Vorhersagen aus dem Temperaturmodell und den dazugehörigen entsprechenden Eingabeparametern.
  • Gemäß vorliegender Offenbarung wird die modellierte Regelgröße und die gemessene Regelgröße zur Einstellung der Stellgröße des Regelkreises zur Regelung der Temperatur des Bauteils herangezogen. In anderen Worten fließen die Informationen der modellierten Regelgröße und der gemessenen Regelgröße in die Stellgröße ein. Demnach fließen einerseits die Vorhersagen aus dem Temperaturmodell als Prädiktor und die aktuell vorherrschenden Informationen aus dem Temperatursensors als gemessenen Regelgröße in die Stellgröße ein. Dadurch kann die Stellgröße insgesamt schneller und besser zur gewünschten Regelung der Temperatur des Bauteils angepasst werden. Die modellierte Regelgröße beinhaltet demgemäß Informationen über eine erwartete Abgastemperatur aufgrund von Eingabeparametern und die gemessene Regelgröße beinhaltet Informationen aus den tatsächlich vorherrschenden Temperaturen des Abgases an der Position des Temperatursensors. Beide Informationen zusammengeführt werden zur Einstellung der Stellgröße herangezogen. Demgemäß kann die Stellgröße und damit der gesamte Regelkreis insgesamt aggressiv / reaktionsschnell / schnell ansprechend eingestellt werden, wodurch der Regelkreis sehr zuverlässig und schnell die Temperatur des Bauteils wie gewünscht einstellen bzw. regeln kann. Insgesamt kann mit einem Regelkreis mit einem Verfahren gemäß vorliegender Offenbarung die Temperatur des Bauteils sehr schnell und zuverlässig eingestellt werden. Zusätzlich kann bei Störgrößen oder bei anderen äußeren Einflüssen, die die Temperaturregelung des Bauteils beeinflussen, schnell und zuverlässig reagiert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist das Bauteil ein Partikelfilter, der in dem Abgastrakt der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Das Partikelfilter ist ein Bauteil, dass bei unterschiedlichen Temperaturen betrieben wird. Demgemäß ist umso wichtiger die Temperatur des Partikelfilters in dem Abgastrakt entsprechend zu regeln. Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Ausführungsform zur Regelung der Temperatur des Partikelfilters in dem Abgastrakt der Brennkraftmaschine kann die Temperatur innerhalb des Partikelfilters vorteilhaft schnell und genau eingestellt bzw. geregelt werden, sodass das Partikelfilter insgesamt während seiner Betriebszeit in seinem optimalen Temperaturfenster je nach Betriebsphase betrieben werden kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Bauteil ein Abgaskatalysator, der in dem Abgastrakt der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Der Abgaskatalysator ist in dem Abgastrakt angeordnet, um Schadstoffe aus dem Abgas zu reduzieren und zu binden. Für einen optimalen Betrieb des Abgaskatalysators ist es notwendig, dass der Abgaskatalysator eine bestimmte Betriebstemperatur erreicht bzw. möglichst innerhalb eines bestimmten Betriebsfensters betrieben wird, sodass der Abgaskatalysator die Schadstoffe gut aus dem Abgas reduzieren kann. So ist es beispielsweise bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine von großer Bedeutung den Abgaskatalysator schnell auf die notwendige Betriebstemperatur zu bringen, sodass der Abgaskatalysator in seinem optimalen Betriebstemperaturfenster betrieben werden kann und die Schadstoffe aus dem Abgas optimal reduziert werden können. Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Ausführungsform wird die Temperatur des Abgaskatalysators in dem Abgastrakt vorteilhaft schnell eingestellt bzw. geregelt, so dass der Abgaskatalysator sehr schnell auf die gewünschte Betriebstemperatur gebracht werden kann bzw. sein Temperaturfenster nicht verlässt. Gemäß einer zusätzlichen Ausführungsform ist das Bauteil der Abgaskatalysator und das Partikelfilter, sodass demgemäß die Temperatur des Abgaskatalysators und des Partikelfilters geregelt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Stellgröße des Regelkreises ein Reservemoment der Brennkraftmaschine, welches mittels einer Steuerung des Zündzeitpunkts einzelner Zylinder der Brennkraftmaschine eingestellt wird. Als vorliegende Offenbarung ist das Reservemoment die Stellgröße des Regelkreises. Demgemäß wird das Reservemoment aufgrund oder basierend auf der modellierten Regelgröße und der gemessenen Regelgröße eingestellt. Das Reservemoment wird gemäß vorliegender Offenbarung mittels der Steuerung des Zündzeitpunkts einzelner Zylinder der Brennkraftmaschine eingestellt. Die Steuerung des Zündzeitpunkts basiert demgemäß auf der modellierten Regelgröße und der gemessenen Regelgröße des Regelkreises. Der Zündzeitpunkt der einzelnen Zylinder ist ein sehr genau einstellbarer Betriebsparameter der Brennkraftmaschine, so dass die Regelung der Temperatur des Bauteils sehr genau und schnell mittels der Steuerung des Zündzeitpunkts geregelt werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird die modellierte Regelgröße mittels des Temperaturmodells aufgrund mindestens eines Betriebsparameters der Brennkraftmaschine bereitgestellt. In anderen Worten ausgedrückt, fließt einer der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine in das Temperaturmodell ein, wodurch die modellierte Regelgröße ermittelt und dem Regelkreis bereitgestellt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist mindestens einer der Betriebsparameter eine Drehzahl der Brennkraftmaschine, eine Last der Brennkraftmaschine, ein aktueller Zündwinkel der Brennkraftmaschine, ein Lambdawert der Brennkraftmaschine, ein Abgasmassenstrom der Brennkraftmaschine oder eine Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine. Andere Betriebsparameter der Brennkraftmaschine können zusätzlich dem Temperaturmodell bereitgestellt werden. Die vorgenannten Betriebsparameter der Brennkraftmaschine haben unmittelbar Einfluss auf die Temperatur des Bauteils in dem Abgastrakt. Demgemäß kann mittels der Berücksichtigung dieser Betriebsparameter die modellierte Regelgröße sehr genau modelliert aus dem Temperaturmodell abgeleitet werden. Gemäß einer anderen Ausführungsform werden eine Vielzahl der vorgenannten Betriebsparameter plus evtl. zusätzliche Parameter dem Temperaturmodell zugeführt, woraus die modellierte Regelgröße ermittelt und dem Regelkreis bereitgestellt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird die modellierte Regelgröße zusätzlich mittels des Temperaturmodells aufgrund mindestens eines Umgebungsparameters bereitgestellt. In anderen Worten ausgedrückt, fließt zur Ermittlung der modellierten Regelgröße mindestens ein Umgebungsparameter mit ein. Dadurch, dass gemäß dieser Ausführungsform die Regelgröße aufgrund vorherrschender Umgebungsbedingungen zusätzlich eingestellt wird, wird die Regelung der Temperatur des Bauteils zusätzlich genauer und zuverlässiger. Gemäß einer Ausführungsform ist mindestens einer der Umgebungsparameter eine Umgebungslufttemperatur oder ein Umgebungsluftdruck. Insbesondere die Umgebungslufttemperatur hat Einfluss auf die Temperatur des Bauteils einerseits unmittelbar nach dem Kaltstart der Brennkraftmaschine, aber auch während des Betriebs der Brennkraftmaschine. Demgemäß ist es insbesondere vorteilhaft bei der Ermittlung der modellierten Regelgröße mittels des Temperaturmodells die Umgebungslufttemperatur und den Umgebungsluftdruck zu berücksichtigen. Gemäß einer Ausführungsform wird in dem Temperaturmodell die Bauteiltemperatur mit der Abgastemperatur gleichgesetzt.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist das Temperaturmodell ein dynamisches Temperaturmodell, das mittels einer Dämpfungsfunktion Störgrößen auf den Regelkreis dämpft. Das dynamische Temperaturmodell unterscheidet sich von dem Temperaturmodell darin, dass zusätzliche Parameter berücksichtigt werden. Gemäß einer Ausführungsform wird in dem dynamischen Temperaturmodell der Wärmeübergang von dem Abgas zu dem Bauteil berücksichtigt. Dabei wird der Gradient des Wärmeübergangs durch das Temperaturgefälle zwischen Abgastemperatur und Bauteiltemperatur beschrieben. Das Bauteil weist gemäß dieser Ausführungsform eine höhere Wärmekapazität als das Abgas auf. Die Wärmekapazität beeinflusst das Aufheiz- bzw. das Abkühlverhalten des Bauteils. Dies wird gemäß dieser Ausführungsform in dem dynamischen Temperaturmodell berücksichtigt.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist das Temperaturmodell ein totzeitfreies Temperaturmodell und ein totzeitbehaftetes Temperaturmodell auf. Als Totzeit wird die Zeitspanne zwischen der Signaländerung vom Systemeingang und der Signalantwort am Systemausgang des Regelkreises bezeichnet. Das totzeitfreie Temperaturmodell ist jener Teil des Temperaturmodells, der nicht oder nur sehr wenig von totzeitbehafteten Einflüssen beeinflusst wird. Im Gegensatz dazu, ist das totzeitbehaftete Temperaturmodell jener Teil des Temperaturmodells, der von totzeitbehafteten Einflüssen mehr oder weniger stark beeinflusst wird. Durch die Trennung des totzeitfreien Temperaturmodells und des totzeitbehafteten Temperaturmodells können zusätzlich genau die Einflüsse zugeordnet bzw. geclustert werden, wodurch die Regelung der Temperatur des Bauteils zusätzlich schneller und genauer ermöglicht wird. Gemäß einer Ausführungsform ist das Temperaturmodell ein Smith-Prädiktor.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist ein Computerprogrammprodukt zumindest ein computerlesbares Speichermedium, mit darauf gespeicherten, von einem Computer ausführbaren Programmcodeanweisungen auf, wobei die von dem Computer ausführbaren Programmcodeanweisungen dazu ausgebildet sind, ein vorgenanntes Verfahren auszuführen. Das Computerprogrammprodukt kann beispielsweise in einer Motorsteuereinheit der Brennkraftmaschine gespeichert sein.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist eine Vorrichtung zum Regeln einer Temperatur eines Bauteils in einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine eine Steuereinheit auf, die zur Steuerung eines vorgenannten Verfahrens ausgebildet ist. Die Vorrichtung kann beispielsweise die Motorsteuereinheit sein. Es ist auch denkbar, dass die Vorrichtung ein Teil der Motorsteuereinheit ist oder als zusätzliche Steuereinheit verbaut ist, beispielsweise in einem Fahrzeug mit der Brennkraftmaschine.
  • Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung sind in den Figuren dargestellt und werden anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem Abgastrakt und einer Steuereinheit,
    • 2 ein Blockschaltbild eines Verfahrens zur Regelung einer Temperatur eines Bauteils in einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine.
  • 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Brennkraftmaschine 100 mit einem Abgastrakt 110, der zur Abführung des Abgases 160 der Brennkraftmaschine 100 ausgebildet ist. Die Brennkraftmaschine 100 weist einen Brennkraftmaschinenblock 120 und ein Zündsystem 130 auf. Das Zündsystem 130 ist dazu ausgebildet, die Zündung der einzelnen Kraftstoffluftgemische in den Zylindern des Brennkraftmaschinenblocks 120 zu steuern. Die Brennkraftmaschine 100 weist zusätzlich einen Ansaugtrakt 140 auf, der dazu ausgebildet ist, Ansaugluft 150 in den Brennkraftmaschinenblock 120 zu leiten. Der Abgastrakt 110 führt das Abgas 160 aus dem Brennkraftmaschinenblock 120 ab. Der Abgastrakt 110 weist gemäß 1 ein Partikelfilter 172 und einen Abgaskatalysator 174 auf. Der Abgaskatalysator ist stromab des Brennkraftmaschinenblocks 120 angeordnet. Das Partikelfilter 172 ist in Abgasströmungsrichtung stromab des Abgaskatalysators 174 angeordnet. Das Partikelfilter 172 und der Abgaskatalysator 174 sind als Bauteile 170 in dem Abgastrakt 110 angeordnet. Der Abgastrakt 110 weist zusätzlich einen Temperatursensor 180 auf. Der Temperatursensor 180 ist in dem Abgastrakt 110 stromauf des Abgaskatalysators 174 und stromab des Brennkraftmaschinenblocks 120 angeordnet. Der Temperatursensor 180 ist dazu ausgebildet ein Messsignal 310 (2) zu erfassen, wobei das Messsignal 310 charakteristisch für eine Abgastemperatur 312 (2) des Abgases 160 der Brennkraftmaschine 100 ist.
  • 1 zeigt weiter eine Steuereinheit 200, die eine Recheneinheit 210, einen Datenspeicher 220, einen Programmspeicher 230 und einen Fehlerspeicher 240 aufweist. Die Steuereinheit 200 ist dazu ausgebildet, das Messsignal 310 des Temperatursensors 180 zu verarbeiten. Die Steuereinheit 200 ist zusätzlich dazu ausgebildet das Verfahren gemäß vorliegender Offenbarung auszuführen und dadurch die Temperatur des Bauteils 170 in dem Abgastrakt 110 der Brennkraftmaschine 100 zu regeln. Diesbezüglich können notwendige Parameter in dem Datenspeicher 220 der Steuereinheit 200 gespeichert sein. Zusätzlich kann ein Temperaturmodell 320 (2) in dem Programmspeicher 230 der Steuereinheit 200 gespeichert sein. Die Recheneinheit 210 der Steuereinheit 200 kann im Betrieb der Brennkraftmaschine 100 mittels des Messsignals 310 aus dem Temperatursensor 180 und mittels des Temperaturmodells 320 eine modellierte Regelgröße 340 (2) und eine gemessene Regelgröße 330 (2) bestimmen und einem Regelkreis bereitstellen, woraus eine Stellgröße 350 ( 2) für den Regelkreis ermittelt wird, wobei die Stellgröße 350 dem Zündsystem 130 der Brennkraftmaschine 100 zugeführt wird, um die Temperatur mindestens eines der Bauteile 170 in dem Abgastrakt 110 der Brennkraftmaschine 100 zu regeln. Sollte während der Regelung der Temperatur mindestens eines der Bauteile 170 ein Fehler auftreten kann dieser in dem Fehlerspeicher 240 der Steuereinheit 200 gespeichert werden. Zusätzlich kann eine Fehleranzeigevorrichtung 250 angesteuert werden, um einem Nutzer der Brennkraftmaschine 100 oder einem Fahrer, der ein Fahrzeug mit der Brennkraftmaschine 100 fährt, den Fehler anzuzeigen.
  • 2 zeigt ein Blockdiagramm 300 eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß vorliegender Offenbarung das beispielsweise auf der Steuereinheit 200 ausgeführt werden kann. Gemäß dem Blockdiagramm 300 wird ein Messsignal 310 bereitgestellt, das charakteristisch für die Abgastemperatur 312 ist. Aus dem Messsignal 310 wird eine gemessene Regelgröße 330 bereitgestellt, die zur Regelung der Temperatur des Bauteils herangezogen wird. Zusätzlich wird ein Temperaturmodell 320 bereitgestellt, wobei das Temperaturmodell 320 ein totzeitfreies Temperaturmodell 322 und ein totzeitbehaftetes Temperaturmodell 324 aufweist. Das Temperaturmodell 320 kann auf dem Programmspeicher 230 der Steuereinheit 200 gespeichert sein. Das Temperaturmodell 320 dient als Prädiktor 326 für den Regelkreis zur Regelung der Temperatur des Bauteils 170. In das Temperaturmodell 320 fließen Betriebsparameter 342 der Brennkraftmaschine 100 und Umgebungsparameter 344 ein. Mittels des Temperaturmodells 320 und der Eingangsdaten (Betriebsparameter 342 und Umgebungsparameter 344) wird eine modellierte Regelgröße 340 ermittelt, die zur Regelung der Temperatur des Bauteils 170 herangezogen wird. Aus der modellierten Regelgröße 340 und der gemessenen Regelgröße 330 wird eine Stellgröße 350 für den Regelkreis bestimmt. Die Stellgröße 350 wird dem Zündsystem 130 der Brennkraftmaschine 100 übermittelt, wodurch das Reservemoment mittels des Zündwinkels gesteuert wird, wodurch die Temperatur des Bauteils 170 in den Abgastrakt 110 geregelt wird.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Regelung einer Temperatur eines Bauteils (170) in einem Abgastrakt (110) einer Brennkraftmaschine (100), wobei der Abgastrakt (110) einen Temperatursensor (180) aufweist, der stromauf des Bauteils (170) in dem Abgastrakt (110) angeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: - Bereitstellen eines Regelkreises zur Regelung der Temperatur des Bauteils (170); - Erfassen eines Messsignals (310) mit dem Temperatursensor (180) im Betrieb der Brennkraftmaschine (100), wobei das Messsignal (310) charakteristisch für eine Abgastemperatur (312) eines Abgases (160) stromauf des Bauteils (170) ist, wobei das Messsignal (310) als gemessene Regelgröße (330) für den Regelkreis zur Regelung der Temperatur des Bauteils (170) herangezogen wird; - Bereitstellen eines Temperaturmodells (320) für die Abgastemperatur (312) des Abgases (160), wobei das Temperaturmodell (320) als Prädikator für den Regelkreis herangezogen wird, und wobei eine modellierte Regelgröße (340) aus dem Temperaturmodell (320) bereitgestellt wird; - Heranziehen der modellierten Regelgröße (340) und der gemessenen Regelgröße (330) zum Einstellen einer Stellgröße (350) des Regelkreises zur Regelung der Temperatur des Bauteils (170).
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Bauteil (170) ein Partikelfilter (172) ist, der in dem Abgastrakt (110) der Brennkraftmaschine (100) angeordnet ist oder wobei das Bauteil (170) ein Abgaskatalysator (174) ist, der in dem Abgastrakt (110) der Brennkraftmaschine (100) angeordnet ist.
  3. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Stellgröße (350) des Regelkreises ein Reservemoment der Brennkraftmaschine (100) ist, welches mittels einer Steuerung des Zündzeitpunkts einzelner Zylinder der Brennkraftmaschine (100) eingestellt wird.
  4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die modellierte Regelgröße (340) mittels des Temperaturmodells (320) aufgrund mindestens eines Betriebsparameters (342) der Brennkraftmaschine (100) bereitgestellt wird.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei mindestens einer der Betriebsparameter (342) eine Drehzahl der Brennkraftmaschine (100), eine Last der Brennkraftmaschine (100), ein Zündwinkel der Brennkraftmaschine (100), ein Lambdawert der Brennkraftmaschine (100), ein Abgasmassenstrom der Brennkraftmaschine (100) oder eine Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine (100) ist.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei die modellierte Regelgröße (340) zusätzlich mittels des Temperaturmodells (320) aufgrund mindestens eines Umgebungsparameters (344) bereitgestellt wird.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei mindestens einer der Umgebungsparameter (344) eine Umgebungslufttemperatur oder ein Umgebungsluftdruck ist.
  8. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Temperaturmodell (320) ein dynamisches Temperaturmodell ist, das mittels einer Dämpfungsfunktion Störgrößen auf dem Regelkreis dämpft.
  9. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Temperaturmodell (320) ein totzeitfreies Temperaturmodell (322) und ein totzeitbehaftetes Temperaturmodell (324) aufweist.
  10. Vorrichtung zur Regelung einer Temperatur eines Bauteils (170) in einem Abgastrakt (110) einer Brennkraftmaschine (100), wobei die Vorrichtung eine Steuereinheit (200) aufweist, die zur Steuerung eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
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