DE102021130562A1 - Determination of a temperature drop in the cylinder resulting from an injection - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Absenkung eines Temperaturniveaus in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors, wobei die Absenkung mittels eines zündungsnahen Einspritzens von Kraftstoff erreicht wird, aufweisend die Schritte: Auswahl eines zu diagnostizierenden Zylinders, Bestimmen eines Diagnose-Zeitfensters, Ermitteln einer Drehzahlentwicklung des Verbrennungsmotors während des Diagnose-Zeitfensters.The invention relates to a method for determining a reduction in a temperature level in a cylinder of an internal combustion engine, the reduction being achieved by injecting fuel close to ignition, having the steps: selecting a cylinder to be diagnosed, determining a diagnostic time window, determining a speed development of the internal combustion engine during the diagnostic window.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Absenkung eines Temperaturniveaus in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors, ein Steuermittel für einen Verbrennungsmotor, sowie einen Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern und einem Steuermittel.The invention relates to a method for determining a reduction in a temperature level in a cylinder of an internal combustion engine, a control device for an internal combustion engine, and an internal combustion engine with a plurality of cylinders and a control device.

Die Verbrennungsqualität (beispielsweise hinsichtlich Drehmoment, Umsatzgrad, Brenngeschwindigkeit, rohen Abgasemissionen, etc.) ist für den Betrieb von Verbrennungsmotoren entscheidend. Die Verbrennungsqualität, lässt sich unter bestimmten Bedingungen an der Ausgangsgröße der Motordrehzahl - sprich an der Drehzahlentwicklung der Kurbelwelle auslesen.The combustion quality (e.g. in terms of torque, degree of conversion, burning rate, raw exhaust emissions, etc.) is crucial for the operation of internal combustion engines. Under certain conditions, the combustion quality can be read from the output variable of the engine speed - i.e. from the speed development of the crankshaft.

Allerdings reicht das reine Wissen um das Vorliegen einer nicht optimalen Verbrennung zumeist nicht aus, um Abhilfe zu schaffen. Für die Behebung einer Abweichung ist eine eindeutige Diagnose notwendig, wobei die Ursachen für einer nicht optimalen Verbrennung sehr unterschiedlich sein können.However, just knowing that combustion is not optimal is usually not enough to remedy the situation. Correcting a deviation requires a clear diagnosis, although the causes of suboptimal combustion can be very different.

Eine genaue Diagnose ist mit gegenwärtigen Diagnosesysteme sehr komplex und benötigt diverse Informationen aus verschiedenen Teilsystemen des Verbrennungsmotors.An accurate diagnosis is very complex with current diagnostic systems and requires various information from different subsystems of the combustion engine.

Beispielsweise ist die Regelungsaufgabe, ein Verbrennungsmotor grundsätzlich ohne Klopfen zu betreiben, dabei aber auch in einem niedrig-tourigen Hochlastbetrieb nicht unnötig Leistung zu drosseln, sehr komplex. Um für dieses Funktion eine Beispiel oder andere Funktionen eine zufriedenstellend genaue Regelung bereitzustellen, fehlt in bekannten Kraftfahrzeugen ein hinreichend genaues Bild der Temperaturentwicklung in den Brennräumen der Zylinder.For example, the control task of operating an internal combustion engine without knocking, but not unnecessarily throttling power even in low-speed, high-load operation, is very complex. In order to provide a satisfactorily precise regulation for this function or other functions, known motor vehicles lack a sufficiently precise picture of the temperature development in the combustion chambers of the cylinders.

Zusätzlich gewinnen Möglichkeiten einer vorausschauenden Wartung („predictive maintenance“, auch „Gesundheitsfunktionen“ genannt) für Verbrennungsmotoren immer größere Bedeutung. Diese sollen den aktuellen Performancezustand - und damit u.a. den Wartungsbedarf - insbesondere hinsichtlich benötigtem Wartungsumfang und hinsichtlich einer vorteilhaften Zeitschiene quantifizieren.In addition, the possibilities of predictive maintenance (also known as “health functions”) for combustion engines are becoming increasingly important. These are intended to quantify the current performance status - and thus, among other things, the need for maintenance - in particular with regard to the required scope of maintenance and with regard to an advantageous timeline.

Vor dem Hintergrund der beschriebenen Probleme ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Verbrennungsqualität zu ermöglichen, und/oder eine Regelung der Verbrennung in einem Zylinder zu verbessern.Against the background of the problems described, it is an object of the invention to enable improved combustion quality and/or to improve regulation of the combustion in a cylinder.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1, ein Steuermittel für einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen von Anspruch 7, sowie einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen von Anspruch 10. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by a method having the features of claim 1, a control means for an internal combustion engine having the features of claim 7, and an internal combustion engine having the features of claim 10. The dependent claims relate to advantageous developments of the invention.

Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zur Bestimmung einer, insbesondere relativen, Absenkung eines Temperaturniveaus in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors offenbart, wobei die Absenkung mittels einer zündungsnahen, zweiten Einspritzung von Kraftstoff, aber auch mittels einer ersten oder einzigen Haupteinspritzung erreicht werden kann. Das Verfahren weist zumindest die folgenden Verfahrensschritte auf, die in der nachfolgend angegebenen oder einer anderen, fachmännisch sinnvollen Reihenfolge durchgeführt werden können:

  1. (i) Auswahl eines zu diagnostizierenden Zylinders, insbesondere desjenigen Zylinders, in dessen Brennraum als nächstes Kraftstoff eingespritzt wird.
  2. (ii) Bestimmen eines Diagnose-Zeitfensters, das insbesondere vor der zweiten Einspritzung, beispielsweise zwischen der ersten und der zweiten Einspritzung von Kraftstoff in den ausgewählten Zylinder liegt, alternativ aber auch eine oder beide der zwei Einspritzungen beinhalten kann.
  3. (iii) Ermitteln einer Drehzahlentwicklung des Verbrennungsmotors während des Diagnose-Zeitfensters, insbesondere mit einer echtzeitfähigen Samplingqualität. Unter einem Diagnose-Zeitfenster ist insbesondere ein zusammenhängender Zeitraum als Anteil eines oder mehrerer Takte des Verbrennungsmotors zu verstehen. Unter einem Diagnose-Zeitpunkt ist insbesondere ein Zeitpunkt innerhalb des Diagnose-Zeitfensters zu verstehen, für welchen eine, mehrere oder alle Bestimmungsgrößen einer zu ermittelnden Zielgröße ermittelt werden.
  4. (iv) Ermitteln der Absenkung des Temperaturniveaus im ausgewählten Zylinder in Abhängigkeit von der ermittelten Drehzahlentwicklung.
According to one aspect, a method for determining a, in particular relative, reduction in a temperature level in a cylinder of an internal combustion engine is disclosed, the reduction being able to be achieved by means of a second injection of fuel close to ignition, but also by means of a first or single main injection. The method has at least the following method steps, which can be carried out in the order given below or in another order that makes sense for the person skilled in the art:
  1. (i) Selection of a cylinder to be diagnosed, in particular that cylinder into whose combustion chamber fuel is injected next.
  2. (ii) Determination of a diagnosis time window, which lies in particular before the second injection, for example between the first and the second injection of fuel into the selected cylinder, but alternatively can also contain one or both of the two injections.
  3. (iii) determining a speed development of the internal combustion engine during the diagnosis time window, in particular with a real-time capable sampling quality. A diagnosis time window is to be understood in particular as a continuous period of time as a proportion of one or more cycles of the internal combustion engine. A diagnosis point in time is to be understood in particular as a point in time within the diagnosis time window for which one, several or all parameters of a target variable to be determined are determined.
  4. (iv) Determination of the lowering of the temperature level in the selected cylinder as a function of the determined speed development.

Wenn ermittelt wird, wie stark die zweite oder ggf. erste/einzige Einspritzung die Gemisch-Temperatur im Zylinder absenkt, kann der ermittelte Wert verschiedene Regelungen für den Betrieb der Brennkraftmaschine verbessern:

  • Der ermittelte Wert kann als Input für einen Regler zum Vermeiden einer klopfenden Verbrennung dienen, und diesen Regler insbesondere dahingehend verbessern, dass aufgrund der verbesserten Regelungsgüte ein Sicherheitsabstand zur Klopfgrenze verringert werden kann.
If it is determined to what extent the second or, if applicable, the first/single injection lowers the mixture temperature in the cylinder, the value determined can improve various regulations for the operation of the internal combustion engine:
  • The determined value can be used as an input for a controller to avoid knocking combustion, and improve this controller in particular to the effect that a safety margin to the knock limit can be reduced due to the improved control quality.

Der ermittelte Wert kann ferner als Input für ein Temperaturmodell bei der Regelung der Spitzentemperaturen der Verbrennung dienen. Dadurch können NOx-Emissionen vermieden werden, insbesondere in dem aufgrund der verbesserten Regelung Temperaturpeaks niedriger ausfallen.The determined value can also be used as an input for a temperature model when controlling the peak combustion temperatures. As a result, NOx emissions can be avoided, especially since the temperature peaks are lower due to the improved control.

Die Erfindung ist an sich auf jede Einspritzung von Kraftstoff in den Zylinder anwendbar, d.h. auf eine zweite oder eine von ggf. mehreren weiteren, mehr oder weniger zündnahen Einspritzungen genauso wie auf eine erste oder einzige Haupteinspritzung.The invention is applicable per se to any injection of fuel into the cylinder, i.e. to a second or one of possibly several further injections that are more or less close to ignition, as well as to a first or only main injection.

Nachfolgend ist die Erfindung allerdings für eine einfachere Verständlichkeit ausschließlich im Kontext einer zweiten, zündnahen Einspritzung beschrieben und erläutert.In the following, however, the invention is described and explained exclusively in the context of a second, near-ignition injection to make it easier to understand.

Unter einer, insbesondere unter einer relativen, Absenkung ist vorliegend insbesondere eine Absenkung im Vergleich zu einem Fall zu verstehen, bei dem keine zweite Einspritzung erfolgen würde. Beispielsweise kann insbesondere zu einer späteren Kurbelwinkelstellung, wenn die Verbrennung weiter fortgeschritten ist, ein höherer absoluter Temperaturwert im Zylinder vorliegen als zu der zweiten Einspritzung. Trotzdem ist dann zu diesem Zeitpunkt der absolute Temperaturwert relativ gesehen niedriger als er gewesen wäre, wenn keine zweite Einspritzung erfolgt wäre.In the present case, a reduction, in particular a relative reduction, is to be understood in particular as a reduction compared to a case in which no second injection would take place. For example, in particular at a later crank angle position, when combustion has progressed further, there can be a higher absolute temperature value in the cylinder than at the second injection. Nevertheless, at this point in time the absolute temperature value is relatively lower than it would have been if no second injection had taken place.

Das Diagnose-Zeitfenster erstreckt sich insbesondere von einer Kurbelwinkelstellung nach einer ersten Einspritzung und vor der zweiten Einspritzung bis hin zu einer Kurbelwinkelstellung nach einem Zündzeitpunkt des ausgewählten Zylinders.The diagnosis time window extends in particular from a crank angle position after a first injection and before the second injection to a crank angle position after an ignition point of the selected cylinder.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Steuermittel zur Bestimmung einer, insbesondere relativen, Absenkung eines Temperaturniveaus in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors offenbart, das insbesondere in und/oder als Teil eines Motorsteuergeräts für einen Verbrennungsmotor eines PKW ausgebildet ist. Das Steuermittel ist dazu eingerichtet, insbesondere mittels eines Verfahrens gemäß einer Ausführung der Erfindung, ermittelte und/oder in einem Speicher abgelegte, Werte einer Absenkung eines Temperaturniveaus zu übergeben

  1. (a) an eine Steuerkomponente des Steuermittels für eine Echtzeitregelung von Funktionen des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von der übergebenen Werten der Absenkung des Temperaturniveaus, und/oder
  2. (b) an eine Diagnosekomponente des Steuermittels für weitere Onboard-Diagnosefunktionen.
According to a further aspect, a control means for determining a, in particular relative, reduction in a temperature level in a cylinder of an internal combustion engine is disclosed, which is designed in particular in and/or as part of an engine control unit for an internal combustion engine of a passenger car. The control means is set up to transfer values of a lowering of a temperature level that are determined and/or stored in a memory, in particular by means of a method according to an embodiment of the invention
  1. (a) to a control component of the control means for real-time regulation of functions of the internal combustion engine as a function of the transmitted values of the lowering of the temperature level, and/or
  2. (b) to a diagnostic component of the control means for further onboard diagnostic functions.

Gemäß einer Ausführung weist das Steuermittel einen nichtflüchtigen Speicher auf und ist dazu eingerichtet, eine oder mehrere, zu einem bzw. unterschiedlichen Diagnosezeitpunkten, insbesondere, ermittelte Ausprägungen der Absenkung des Temperaturniveaus in dem Speicher abzulegen.According to one embodiment, the control means has a non-volatile memory and is set up to store one or more characteristics of the lowering of the temperature level determined at one or different diagnosis times, in particular, in the memory.

Gemäß einer Ausführung ist das Steuermittel dazu eingerichtet, in dem Speicher abgelegte Ausprägungen der Absenkung des Temperaturniveausan einen Offboardrechner für Offline-Diagnosefunktionen zu übergeben.According to one embodiment, the control means is set up to transfer characteristics of the lowering of the temperature level stored in the memory to an off-board computer for offline diagnostic functions.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern offenbart, aufweisend ein Steuermittel gemäß einer Ausführung der Erfindung.According to a further aspect, an internal combustion engine with multiple cylinders is disclosed, comprising a control means according to an embodiment of the invention.

Der Erfindung liegt unter anderem die Überlegung zugrunde, dass die Brennkammer im Zylinder eine Luftmasse und eine Kraftstoffmasse zur Verbrennung beinhaltet. Der Temperaturverlauf im Brennraum kennzeichnet, wie schnell das Gemisch umgesetzt wird, welche und wieviel Rohemissionen dabei entstehen und wie weit entfernt bei einem bestimmten Betriebszustand von der irregulären Verbrennungsgrenze operiert wird (beispielsweise bei Ottomotoren insbesondere Klopfphänomene).The invention is based, among other things, on the consideration that the combustion chamber in the cylinder contains an air mass and a fuel mass for combustion. The temperature curve in the combustion chamber indicates how quickly the mixture is converted, which and how many raw emissions are produced and how far away from the irregular combustion limit is operated in a certain operating state (e.g. in petrol engines, in particular knocking phenomena).

Dabei besteht ein Zielkonflikt: hohe Temperaturen für effiziente Massenumsätze und hohe Druckgradienten, geringe Temperaturen für niedrige NOx-Emissionen und „optimale“ Temperaturen für eine Operation nahe am Klopfen. Aus dem Zielkonflikt resultiert ein Erfordernis für eine Live-Regelung für eine ohne die Erfindung nicht im Motor quantifizierbare Größe. Temperaturen im Brennraum können mit bekannten Verfahren nicht direkt im Auto oder am Prüfstand gemessen werden. Es kann daher keine Diagnose auf Basis von Temperaturwerten gestellt werden. Ebenso können Regelungen auf Basis eines Solltemperaturverlaufs nicht umgesetzt werden.There is a conflict of goals: high temperatures for efficient mass conversion and high pressure gradients, low temperatures for low NOx emissions and "optimal" temperatures for an operation close to knocking. The conflict of objectives results in a requirement for live regulation for a variable that cannot be quantified in the engine without the invention. Temperatures in the combustion chamber cannot be measured directly in the car or on the test bench using known methods. Therefore, no diagnosis can be made based on temperature values. Likewise, regulations based on a setpoint temperature profile cannot be implemented.

Die Erfindung basiert nun unter anderem auf der Idee, eine Bilanzierung der Gasmassenzusammensetzung im Brennraum mit Hilfe einer Druckschätzung vorzunehmen, die ihrerseits wiederum auf eine hochauflösend sensierte Drehzahlentwicklung an der Kurbelwelle zurückgreift. Insbesondere kann mit Hilfe der Massenbilanzierung, die gemäß einer Ausführung vor einer zündnahen zweiten Einspritzung aufgestellt werden kann, eine „Starttemperatur“ (i.e. Referenztemperatur) vor einer zündungsnahen Einspritzung, also ohne die damit einhergehende Temperaturabsenkung, ermittelt werden.The invention is now based, among other things, on the idea of balancing the gas mass composition in the combustion chamber with the aid of a pressure estimate, which in turn uses a high-resolution sensed speed development on the crankshaft. In particular, with the help of the mass balance, which according to one embodiment can be set up before a second injection close to ignition, a "starting temperature" (i.e. reference temperature) before an injection close to ignition, i.e. without the associated temperature reduction, can be determined.

Anschließend kann dann insbesondere eine Energiebilanzierung für die zweiten Einspritzung nahe des Zündzeitpunkts aufgestellt werden. Mit einer optionalen Prämissenstellung für eine vereinfachte Einspritzbilanzierung erfolgt dann eine Berechnung einer aus der Einspritzung resultierenden Temperaturdifferenz.Then, in particular, an energy balance for the second injection can be set up close to the ignition point. With an optional setting of premises for simplified injection balancing, a temperature difference resulting from the injection is then calculated.

Die daraus erzielte Erkenntnis hinsichtlich einer mit der zweiten Einspritzung erreichten Einspritzkühlung kann dann als Stellparameter für eine Regelung einer Kurbelwinkel-Position der Einspritzung und/oder einer Einspritzmenge verwendet werden, und/oder für ein Health Monitoring des Zylinders.The knowledge obtained from this with regard to injection cooling achieved with the second injection can then be used as an adjustment parameter for controlling a crank angle position of the injection and/or an injection quantity, and/or for health monitoring of the cylinder.

Gemäß einer Ausführung weist das Verfahren zusätzlich die Schritte auf:

  • (v) Ermitteln einer Referenztemperatur im identifizierten Zylinder zum Zeitpunkt oder unmittelbar vor der zweiten Einspritzung, insbesondere ohne Berücksichtigung der Auswirkung der zweiten Einspritzung auf die Temperaturentwicklung, und
  • (vi) Ermitteln der Absenkung des Temperaturniveaus in Abhängigkeit von der ermittelten Referenztemperatur.
According to one embodiment, the method additionally has the steps:
  • (v) determining a reference temperature in the identified cylinder at the time or immediately before the second injection, in particular without taking into account the effect of the second injection on the temperature development, and
  • (vi) Determining the lowering of the temperature level as a function of the determined reference temperature.

Dadurch kann die Absenkung des Temperaturniveaus zum einen spezifisch während unterschiedlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine bzw. des Zylinders ermittelt werden. Zum anderen wird durch die Ermittlung einer Referenztemperatur als Absolutwert eine Möglichkeit geschaffen, die Absenkung des Temperaturniveaus ebenfalls in einem absoluten (Delta-)Temperaturwert anzugeben, und daraus - ausgehend von der Referenztemperatur - auch einen absoluten Wert der gesenkten Temperatur anzugeben, zumindest für einen bestimmten Kurbelwinkel.As a result, the lowering of the temperature level can be determined specifically during different operating states of the internal combustion engine or the cylinder. On the other hand, by determining a reference temperature as an absolute value, it is possible to specify the lowering of the temperature level also in an absolute (delta) temperature value, and from this - based on the reference temperature - also to specify an absolute value of the lowered temperature, at least for a specific one crank angle.

Gemäß einer Ausführung wird die Referenztemperatur im identifizierten Zylinder in Abhängigkeit von einer Druckkennzahl für den Zylinder im Diagnosezeitfenster ermittelt, die von der Drehzahlentwicklung im Diagnose-Zeitfenster abhängt.According to one embodiment, the reference temperature in the identified cylinder is determined as a function of a pressure index for the cylinder in the diagnosis time window, which depends on the speed development in the diagnosis time window.

Über den Zwischenschritt einer aus der Drehzahlentwicklung abgeleiteten Druckkennzahl kann eine besonders einfache Ermittlung der Absenkung des Temperaturniveaus erfolgen, insbesondere weil die Absenkung des Temperaturniveaus damit in Abhängigkeit von ohnehin auf Motorsteuergeräten der Anmelderin ermittelten bzw. bereitgestellten Größen ermittelt werden kann.The lowering of the temperature level can be determined particularly easily via the intermediate step of a pressure index derived from the speed development, in particular because the lowering of the temperature level can thus be determined as a function of variables already determined or provided on engine control units of the applicant.

Gemäß einer Ausführung wird die Referenztemperatur in Abhängigkeit von einem Zylindervolumen zu einem Diagnosezeitpunkt im Diagnosezeitfenster (insbesondere zum Zeitpunkt der zweiten Einspritzung), und/oder einem Restgasanteil, und/oder einem Verbrennungsluftverhältnis ermittelt, insbesondere jeweils im identifizierten Zylinder zum Zeitpunkt oder unmittelbar vor der zweiten Einspritzung.According to one embodiment, the reference temperature is determined as a function of a cylinder volume at a diagnosis point in time in the diagnosis time window (in particular at the point in time of the second injection), and/or a residual gas content, and/or a combustion air ratio, in particular in each case in the identified cylinder at the point in time or immediately before the second Injection.

Damit kann die Ermittlung der Absenkung des Niveaus in Abhängigkeit von Größen ermittelt werden, die ohnehin in bekannten Motorsteuergeräten für Brennkraftmaschinen von Personenkraftwagen hinterlegt sind, beispielsweise in Lookup-Tabellen, und/oder den Motor Steuergerät in jedem Betriebszustand in Form aktueller Werte zur Verfügung stehen.The lowering of the level can thus be determined as a function of variables that are already stored in known engine control units for internal combustion engines in passenger cars, for example in lookup tables, and/or are available to the engine control unit in every operating state in the form of current values.

Gemäß einer Ausführung wird der Restgasanteil und/oder das Verbrennungsluftverhältnis (1) als Konstante für einen, mehrere oder alle Betriebsfälle des Verbrennungsmotors vorbestimmt, und/oder (2) aus einem vorbefüllten Kennfeld in Abhängigkeit von einer Motorlast und der Motordrehzahl ausgelesen wird, und/oder (3) aus anderen Motor- und/oder Betriebs- und/oder Umgebungsgrößen berechnet, und/oder (4) mittels eines geeigneten Sensors gemessen.According to one embodiment, the residual gas content and/or the combustion air ratio is (1) predetermined as a constant for one, several or all operating cases of the internal combustion engine, and/or (2) is read out from a pre-filled characteristic diagram as a function of an engine load and the engine speed, and/or (3) calculated from other engine and/or operating and/or environmental variables, and/or (4) measured using a suitable sensor.

Durch eine geeignete Auswahl der verwendeten Werte bzw. der Quelle der Werte kann dem gewünschten Anwendungsfall der Erfindung Rechnung getragen werden: Wenn beispielsweise eine Echtzeit-Auswertung im Fahrbetrieb erwünscht ist, wird eine Quelle bzw. Werte verwendet, die einen möglichst geringen Rechenaufwand nach sich zieht, wie beispielsweise eine Konstante, die die Genauigkeit des Ermittlungsergebnisses nur in einem tolerierbaren Maße beeinträchtigt. Wird hingegen beispielsweise eine genaue Auswertung im Designprozess oder in der Werkstatt angestrebt, können gegebenenfalls Sensorwerte oder genauere, aber rechenintensivere Berechnungsmethoden verwendet.The desired application of the invention can be taken into account by a suitable selection of the values used or the source of the values: If, for example, a real-time evaluation is desired during driving operation, a source or values is used that entails the lowest possible computational effort , such as a constant that affects the accuracy of the determination result only to a tolerable extent. If, on the other hand, a precise evaluation is sought in the design process or in the workshop, for example, sensor values or more precise but more computationally intensive calculation methods can be used.

Gemäß einer Ausführung weist das Verfahren einen, mehrere oder alle der folgenden Verfahrensschritte auf:

  • (vii) Aufstellen einer Energiebilanz im Zylinder für die zweite Einspritzung, insbesondere unmittelbar, nach der zweiten Einspritzung, wobei für die Energiebilanz insbesondere ein Energiegehalt eines, insbesondere ungezündeten, Gasgemischs nach der zweiten Einspritzung gegenübergestellt wird einer Summe eines Energiegehalts vor der zweiten Einspritzung und einer Verdampfungswärme des bei der zweiten Einspritzung eingespritzten Kraftstoffs, und/oder
  • (viii) Ermitteln einer Nacheinspritztemperatur aus der aufgestellten Energiebilanz, insbesondere in Abhängigkeit von der ermittelten Referenztemperatur, und/oder
  • (ix) Ermitteln der Absenkung des Temperaturniveaus in Abhängigkeit von der ermittelten Referenztemperatur und der ermittelten Nacheinspritztemperatur, insbesondere als Temperaturdifferenz der ermittelten Referenztemperatur und der ermittelten Nacheinspritztemperatur.
According to one embodiment, the method has one, several or all of the following method steps:
  • (vii) Establishing an energy balance in the cylinder for the second injection, in particular immediately after the second injection, wherein for the energy balance in particular an energy content of a, in particular unignited, gas mixture after the second injection is compared with a sum of an energy content before the second injection and a Heat of vaporization of the fuel injected during the second injection, and/or
  • (viii) determining a post-injection temperature from the energy balance established, in particular as a function of the reference temperature determined, and/or
  • (ix) determining the lowering of the temperature level as a function of the determined reference temperature and the determined post-injection temperature, in particular as a temperature difference between the determined reference temperature and the determined post-injection temperature.

Die Aufstellung einer Energiebilanz ermöglicht es, in Abhängigkeit von der Referenztemperatur aus dem Energieeintrag des bei der zweiten Einspritzung eingespritzten Kraftstoffs eine Aussage über eine Temperaturänderung im Zylinder zu treffen. Das ermöglicht in Kenntnis der Referenztemperatur sowohl eine Ermittlung der Absenkung des Temperaturniveaus als auch eine Ermittlung des zu erwartenden absoluten Temperaturniveaus nach der zweiten Einspritzung.The establishment of an energy balance makes it possible to make a statement about a temperature change in the cylinder depending on the reference temperature from the energy input of the fuel injected during the second injection. Knowing the reference temperature, this enables both a determination of the lowering of the temperature level and a determination of the absolute temperature level to be expected after the second injection.

Es wird gemäß einer Ausführung die Drehzahlentwicklung mit einer echtzeitfähigen Samplingqualität ermittelt. Insbesondere ist vorliegend die Rede von einer echtzeitfähigen Samplingqualität, wenn die Größe - hier die Drehzahl - mit einer Samplingzeit von ca. 10ms oder kleiner, insbesondere laufend und/oder pausenlos, ermittelt wird. Insbesondere wird das Verbrennungsluftverhältnis in einer geringeren Samplingqualität ermittelt, insbesondere mit einer Samplingzeit von 0,1 oder 1 Sekunde oder größer, weil Lambdasonden aufgrund ihres Messprinzips (Abgleich Verbrennungsgas mit Referenzrestluftgehalt) keine wesentlich stärker aufgelöste Samplingqualität ermöglichen.According to one embodiment, the speed development is determined with a real-time capable sampling quality. In particular, in the present case we are talking about a real-time capable sampling quality if the variable—in this case the speed—is determined with a sampling time of approximately 10 ms or less, in particular continuously and/or without a break. In particular, the combustion air ratio is determined with a lower sampling quality, in particular with a sampling time of 0.1 or 1 second or longer, because lambda probes do not allow a significantly higher resolution sampling quality due to their measuring principle (comparison of combustion gas with reference residual air content).

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.

  • 1 a-c zeigt in schematischen Ansichten einen Verbrennungsmotor mit einer Motorsteuerung nach einer beispielhaften Ausführung der Erfindung, wobei in 1a die Einbauumgebung des Verbrennungsmotors, in 1b relevante Parameter sowie in 1c Drehmomentbeiträge an dem Kurbeltrieb des Verbrennungsmotors über die Zeit dargestellt sind.
  • 2 zeigt ein Schaubild mit einem Diagramm einer Drehzahlentwicklung eines Arbeitszyklus des Verbrennungsmotors nach 1 und einer Darstellung der Takte der einzelnen Zylinder.
  • 3 zeigt ein vergrößertes Detail aus dem Diagramm nach 2.
  • 4 zeigt ein schematisches Diagramm der Temperaturentwicklung im ausgewählten Zylinder mit und ohne zweite Einspritzung.
  • 5 zeigt in 5a ein Schaubild einer Massenbilanzierung und in 5b ein Schaubild einer Energiebilanzierung im ausgewählten Zylinder.
  • 6 zeigt ein Ablaufdiagramm von Verfahrensschritten einer beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Further advantages and application possibilities of the invention result from the following description in connection with the figures.
  • 1ac shows in schematic views an internal combustion engine with an engine controller according to an exemplary embodiment of the invention, wherein in 1a the installation environment of the internal combustion engine, in 1b relevant parameters as well as in 1c Torque contributions to the crank mechanism of the internal combustion engine are shown over time.
  • 2 shows a diagram with a diagram of a speed development of a working cycle of the internal combustion engine 1 and a representation of the strokes of the individual cylinders.
  • 3 shows an enlarged detail from the diagram 2 .
  • 4 shows a schematic diagram of the temperature development in the selected cylinder with and without a second injection.
  • 5 shows in 5a a diagram of a mass balance and in 5b a diagram of an energy balance in the selected cylinder.
  • 6 shows a flowchart of method steps of an exemplary embodiment of a method according to the invention.

In 1a ist ein Verbrennungsmotor 1 in seiner Einbauumgebung dargestellt, wobei der Verbrennungsmotor 1 im Ausführungsbeispiel ein Viertakt-Ottomotor mit vier Zylindern Z1, Z2, Z3 und Z4 ist.In 1a an internal combustion engine 1 is shown in its installation environment, the internal combustion engine 1 in the exemplary embodiment being a four-stroke gasoline engine with four cylinders Z1, Z2, Z3 and Z4.

In der Darstellung der 1a ist von der Einbauumgebung insbesondere das Ansaugsystem mit dem Luftfilter am Lufteinlass, der Abgasturbolader sowie eine Ladeluftkühlung und der Luftsammler zu den Zylindern Z hin gezeigt.In the representation of 1a shows the installation environment, in particular the intake system with the air filter at the air inlet, the exhaust gas turbocharger and an intercooler and the air collector towards the cylinders Z.

In 1b ist der Verbrennungsmotor 1 in einer detaillierteren Schemaansicht dargestellt. Der Verbrennungsmotor 1 weist die Zylinder Z1, Z2, Z3 und Z4 auf, wobei alle Zylinder Z ihren Drehmomentbeitrag M an einer Kurbelwelle eines Kurbeltriebs KT bereitstellen. Der Verbrennungsmotor 1 weist zusätzlich ein Steuermittel 2 nach einer beispielhaften Ausführung der Erfindung auf, das optional eine Recheneinheit 4 aufweist, wenn das Steuermittel 2 nicht als Bestandteil eines Motorsteuergeräts ausgebildet ist. Das Steuermittel 2 weist ferner eine Drehzahl-Erfassungseinheit 6 sowie eine Zylinderdruck-Ermittlungseinheit 7 für die Referenzdrücke aus Umgebung und Luftsammler bzw. Kurbelgehäuse aufweist. Das Steuermittel 2 weist zudem eine Zylindervolumen-Ermittlungseinheit auf und kann auf Messwerte aller Lambdasonden des Verbrennungsmotors 1 zugreifen.In 1b the internal combustion engine 1 is shown in a more detailed schematic view. Internal combustion engine 1 has cylinders Z1, Z2, Z3 and Z4, with all cylinders Z providing their torque contribution M to a crankshaft of a crank mechanism KT. The internal combustion engine 1 additionally has a control means 2 according to an exemplary embodiment of the invention, which optionally has a computing unit 4 if the control means 2 is not designed as part of an engine control unit. The control means 2 also has a rotational speed detection unit 6 and a cylinder pressure determination unit 7 for the reference pressures from the environment and air collector or crankcase. The control means 2 also has a cylinder volume determination unit and can access measured values from all lambda probes of the internal combustion engine 1 .

Der 1b ist unter anderem zu entnehmen, dass in Abhängigkeit von dem jeweiligen Zylinderdruck p jeder Zylinder Z zyklisch einen Drehmomentbeitrag M an den Kurbeltrieb KT anlegen kann. Die Gesamtheit der Drehmomentbeiträge resultiert in einer zeitlich veränderlichen Drehzahl n der Kurbelwelle des Kurbeltriebs KT.Of the 1b It can be seen, among other things, that depending on the respective cylinder pressure p, each cylinder Z can cyclically apply a torque contribution M to the crank mechanism KT. The totality of the torque contributions results in a rotational speed n of the crankshaft of the crank mechanism KT that varies over time.

Ein Referenzdruck p in der Umgebung kann mittels der Druck-Erfassungseinheit 7, die momentane Drehzahl n mittels der Drehzahl-Erfassungseinheit 6 erfasst und durch das Steuermittel 2 verwendet werden.A reference pressure p in the environment can be detected by means of the pressure detection unit 7, the instantaneous speed n can be detected by means of the speed detection unit 6 and used by the control means 2.

In 1c ist ein Diagramm einer Drehmomententwicklung Mges mit einem exemplarischen Drehmomentverlauf 10 am Kurbeltrieb KT bei Normalbetrieb über den Kurbelwinkel KW dargestellt. Ersichtlich ist, dass der Drehmomentbeitrag M alternierend von unterschiedlichen Zylindern Z kommt.In 1c a diagram of a torque development Mges is shown with an exemplary torque curve 10 on the crank drive KT during normal operation over the crank angle KW. It can be seen that the torque contribution M comes from different cylinders Z in alternation.

In der Darstellung der 1 c ergeben sich leicht unterschiedliche Momentenverläufe aus der Verbrennung von Gemisch in den unterschiedlichen Zylindern.In the representation of 1 c slightly different torque curves result from the combustion of the mixture in the different cylinders.

Für jeden Zylinder Z ist ein Diagnosezeitfenster 112 für eine Durchführung eines Verfahrens nach einer bespielhaften Ausführung der Erfindung vorgesehen. Das jeweilige Diagnosezeitfenster beinhaltet einen Kurbelwinkelbereich ausgehend von einer Stellung zwischen einer ersten und einer zweiten, zündnahen Einspritzung E2.A diagnosis time window 112 for carrying out a method according to an exemplary embodiment of the invention is provided for each cylinder Z. The respective diagnosis time window includes a crank angle range starting from a position between a first and a second injection E2 close to ignition.

In 2 ist eine Skizze eines beispielhaften Diagramms 150 einer Drehzahlentwicklung 101 eines Viertakter-Zyklus (= ein Zylinder-Arbeitsspiel: oberer Totpunkt Ladungswechsel (LOT) → Einlass → unterer Totpunkt (UT) → Verdichtung → oberer Totpunkt Zündung (ZOT) → Expandieren → UT → Auslass) des Verbrennungsmotors 1 dargestellt.In 2 is a sketch of an exemplary diagram 150 of a speed development 101 of a four-stroke cycle (= one cylinder working cycle: top dead center gas exchange (LOT) → intake → bottom dead center (UT) → compression → top dead center ignition (ZOT) → expand → UT → outlet ) of the internal combustion engine 1 is shown.

Das Diagramm 150 zeigt den Verlauf 101 der Motordrehzahl n über ein Arbeitsspiel eines 4-Zylinder-Ottomotor. Markiert sind die Zündzeitpunkte (ZZP) sowie ein beispielhaft mögliches Diagnose-Zeitfenster 112 für den zu diagnostizieren Zylinder Z1 in der Kompression. Ferner ist ein Zeitpunkt bzw. eine Kurbelwinkelstellung bei der zweiten, zündnahen Einspritzung E2 markiert. Darunter sind die zugehörigen Arbeitstakte der Zylinder Z1-Z4 abgebildet.Diagram 150 shows curve 101 of engine speed n over one working cycle of a 4-cylinder gasoline engine. The ignition times (ZZP) and an exemplary possible diagnosis time window 112 for the cylinder Z1 to be diagnosed in the compression are marked. A point in time or a crank angle position at the second injection E2 close to ignition is also marked. The associated working strokes of the cylinders Z1-Z4 are shown below.

Beispielhaft ist in dem Ausführungsbeispiel das Diagnosezeitfenster 112 für den Zylinder Z1 von 20°KW vor Beginn der zweiten Einspritzung E2 bis 2°KW vor Beginn der zweiten Einspritzung E2 definiert. Die Grenzen sind abhängig von einem anliegenden Motorbetriebspunkt und können flexibel auf diesen adaptiert werden, sodass der Zeitpunkt bzw. eine Kurbelwinkelstellung bei der zweiten, zündnahen Einspritzung E2 im Diagnosezeitfenster enthalten ist. Die dynamische Anpassung der Grenzen des Diagnosezeitfensters 112 ist auch für den dynamischen Fahrbetrieb in Abhängigkeit von Randbedingungen wie einem Zündwinkel und dem Zylinderdruckverlauf möglich.In the exemplary embodiment, the diagnosis time window 112 for the cylinder Z1 is defined by way of example from 20° CA before the start of the second injection E2 to 2° CA before the start of the second injection E2. The limits depend on an existing engine operating point and can be flexibly adapted to this, so that the point in time or a crank angle position for the second, near-ignition injection E2 is included in the diagnosis time window. The dynamic adjustment of the limits of the diagnosis time window 112 is also possible for dynamic driving depending on boundary conditions such as an ignition angle and the cylinder pressure profile.

Im Ausführungsbeispiel mit einer zündungsnahen Einspritzung E2 bei 675°KW wird daher das Diagnose-Zeitfenster 112 festgelegt zu: 655°KW - 673°KW, bezogen auf eine Kurbelwinkelangabe des Zylinders Z1. In der Darstellung der 1c und 2 - die sich auf den gesamten Verbrennungsmotor mit vier Zylindern bezieht, entspricht dieser Kurbelwinkelwert -65° bis -47° bezüglich des oberen Totpunkts der Zündung (ZOT).In the exemplary embodiment with an injection E2 close to ignition at 675° CA, the diagnostic time window 112 is therefore set at: 655° CA-673° CA, based on a crank angle specification for cylinder Z1. In the representation of 1c and 2 - which relates to the entire internal combustion engine with four cylinders, this crank angle value corresponds to -65° to -47° with respect to top dead center of ignition (TDC).

Ein Diagnosezeitpunkt KWΔT innerhalb des Diagnose-Zeitfensters 112 wird bestimmt zu einer Kurbelwinkelstellung, bei welcher die Temperaturabsenkung durch die zweite Einspritzung E2 voll umgesetzt ist. Praktisch fällt in der Umsetzung mit dem Steuermittel 2 die Kurbelwinkelstellung von E2 mit der Kurbelwinkelstellung KWΔT, insbesondere durch entsprechende vereinfachende Annahmen, die zu 4 weiter ausgeführt sind.A diagnosis point in time KW ΔT within the diagnosis time window 112 is determined at a crank angle position at which the temperature reduction through the second injection E2 is fully implemented. In practice, in the implementation with the control means 2, the crank angle position of E2 coincides with the crank angle position KW ΔT , in particular due to corresponding simplifying assumptions 4 are further elaborated.

In 3 ist das Detail X aus 2, also die Drehzahlentwicklung 101 über den Kurbelwinkel KW während des Diagnose-Zeitfensters 112 mit den Grenzpunkten P1 und P2 des Diagnose-Zeitfensters von Zylinder Z1 eingetragen. Für den Zylinderdruck P1 im Zylinder Z1 gilt zum Messpunkt P1 p1(t1, n1), für den Zylinderdruck p2 zum Messpunkt P2 p2 (t2, n2). Kurz vor der Zündung ZZP1 erfolgt noch die zündnahe Einspritzung E2, um die Temperatur im Zylinder Z1 zu senken.In 3 the detail X is off 2 , ie the speed development 101 over the crank angle KW during the diagnosis time window 112 with the limit points P1 and P2 of the diagnosis time window of cylinder Z1 are entered. For cylinder pressure P 1 in cylinder Z1, p 1 (t 1 , n 1 ) applies at measuring point P1, and p 2 (t 2 , n 2 ) for cylinder pressure p 2 at measuring point P2. Shortly before the ignition ZZP1, the ignition-close injection E2 takes place in order to lower the temperature in the cylinder Z1.

Die 2 bis 6 erläutern ein Ausführungsbeispiel erfindungsgemäßer Verfahren zur Bestimmung einer Absenkung ΔT eines Temperaturniveaus Tz im Zylinder Z1 im Fahrbetrieb mit Hilfe der Kurbelwellendrehzahl n des Kurbelwellentriebs KT.the 2 until 6 explain an exemplary embodiment of the method according to the invention for determining a reduction ΔT in a temperature level Tz in the cylinder Z1 while driving using the crankshaft speed n of the crankshaft drive KT.

4 zeigt ein schematisches Diagramm des Temperaturniveaus (sprich einer Temperaturentwicklung) Tz im ausgewählten Zylinder Z1 über die Drehung der Kurbelwelle in °KW, mit zweiter Einspritzung E2 (Strichlinie TE2(KW)) und zum Vergleich ohne zweite Einspritzung (durchgezogene Linie T(KW)). Für die bessere Übersichtlichkeit zeigt das Diagramm nur geschleppte Kurvenverläufe ohne Verbrennungseinflüsse auf die Temperaturentwicklung. 4 shows a schematic diagram of the temperature level (i.e. a temperature development) Tz in the selected cylinder Z1 over the rotation of the crankshaft in °KW, with second injection E2 (dashed line T E2 (KW)) and for comparison without second injection (solid line T(KW) ). For the sake of clarity, the diagram only shows dragged curves without combustion influences on the temperature development.

Der klassische Verlauf einer Temperaturkurve über °KW ist mit der durchgezogenen Linie veranschaulicht. Ohne eine zündungsnahe, zweite Einspritzung entsteht ein klassischer und um den Zündungs-Oberen-Totpunkt (ZOT) im Wesentlichen symmetrischer Temperaturverlauf T(KW), wobei der Absolutwert von T̅ mit der KW-Stellung veränderlich ist.The classic course of a temperature curve over °CA is illustrated with the solid line. Without a second injection close to ignition, a classic temperature curve T(KW) that is essentially symmetrical around the ignition top dead center (ZOT) occurs, with the absolute value of T̅ changing with the position of the crankshaft.

Bei einer „Zündspritze“ - also einer zündungsnahen, zweiten Einspritzung E2 - wird eine kleine Menge Kraftstoff nahe am Zündzeitpunkt ZZP1 eingespritzt. Sobald die Verdampfung des Kraftstoffs beginnt, wird der weiteren Gasmasse im Brennraum Wärme entzogen, was für eine Abnahme der mittleren Zylindertemperatur Tz im weiteren Verlauf sorgt, analog der strichlinierten Kurve TE2(KW), wobei der Absolutwert von TE2 mit der KW-Stellung veränderlich ist.In the case of an "ignition injection" - i.e. a second injection E2 close to ignition - a small quantity of fuel is injected close to the ignition point ZZP1. As soon as the fuel begins to evaporate, heat is extracted from the other gas mass in the combustion chamber, which causes the mean cylinder temperature Tz to decrease over the further course, analogous to the dashed curve TE2 (KW), with the absolute value of TE2 with the KW position is changeable.

Diese Abnahme der mittleren Temperatur Tz beeinflusst auch die beginnende Verbrennung ab Gemischzündung bei ZZP1. Da die Gasmasse bei einer niedrigeren Starttemperatur umgesetzt wird, wird mit der zündungsnahen, zweiten Einspritzung die Spitzentemperatur in der Expansionsphase gesenkt. Wie stark dieser Effekt eintritt, hängt von der Abkühlung ΔT des Temperaturniveaus Tz ab, das auf die Einspritzung E2 folgt.This decrease in the mean temperature Tz also influences the beginning of combustion from mixture ignition at ZZP1. Since the gas mass is converted at a lower starting temperature, the peak temperature in the expansion phase is reduced with the second injection close to ignition. The extent to which this effect occurs depends on the cooling ΔT of the temperature level Tz that follows injection E2.

Der Umfang der Abkühlung ΔT kann als Input für einen Regler zum Klopfvorhalt dienen, mittels dem effizientere Zündwinkel einregelbar sind; also ein Abstand zur Klopfgrenze verringerbar ist durch verbesserte (Vor-)Steuerung. Der Umfang der Abkühlung ΔT kann auch als Input für ein Temperaturmodell bei der Spitzentemperaturregelung in der Verbrennung dienen, zur Vermeidung von NOx-Rohemissionen in der Verbrennung, indem Temperatur-Peaks niedriger ausfallen.The extent of the cooling ΔT can be used as an input for a controller for knock advance, by means of which more efficient ignition angles can be adjusted; So a distance to the knock limit can be reduced by improved (pre-) control. The extent of the cooling ΔT can also serve as an input for a temperature model in the peak temperature control in the combustion to avoid raw NOx emissions in the combustion by lowering the temperature peaks.

5 zeigt ein Schaubild einer Massenbilanzierung (5a) und ein Schaubild einer Energiebilanzierung (5b) im ausgewählten Zylinder Z1. 5 shows a diagram of a mass balance ( 5a) and a diagram of an energy balance ( 5b) in the selected cylinder Z1.

In 5a ist eine Massenbilanzierung im Brennraum des Zylinders gezeigt, als Ausgangspunkt für die Bestimmung der Absenkung ΔT des Temperaturniveaus Tz: m = m t o t = m L u f t + m K r a f t s t o f f + m R e s t g a s

Figure DE102021130562A1_0001
In 5a a mass balance in the combustion chamber of the cylinder is shown as a starting point for determining the reduction ΔT in the temperature level Tz: m = m t O t = m L and f t + m K right a f t s t O f f + m R e s t G a s
Figure DE102021130562A1_0001

Dabei ist der Zusammenhang zwischen der Luft- und der Kraftstoffmasse wie folgt: m K r a f t s t o f f = m t o t λ L s t

Figure DE102021130562A1_0002
The relationship between the air mass and the fuel mass is as follows: m K right a f t s t O f f = m t O t λ L s t
Figure DE102021130562A1_0002

Formelzeichen Bedeutung

λ
gemessenes Verbrennungsluftverhältnis (<1 = „fett“, 1 = stöchiometrisch, >1 = „mager“)
Lst
kraftstoffabhängige chemische Konstante, sog. stöchiometrische Kraftstoff-Luft-Verhältnis, typisch zwischen 14-16kg/kg z.B. für häufige Ottokraftstoffe
symbol meaning
λ
Measured combustion air ratio (<1 = "rich", 1 = stoichiometric, >1 = "lean")
Lst
Fuel-dependent chemical constant, so-called stoichiometric fuel-air ratio, typically between 14-16kg/kg, for example for common petrols

Gleichung (2) in (1) ergibt m t o t = m L u f t ( 1 + 1 λ L s t ) + m R e s t g a s

Figure DE102021130562A1_0003
Equation (2) in (1) results m t O t = m L and f t ( 1 + 1 λ L s t ) + m R e s t G a s
Figure DE102021130562A1_0003

Im Ausführungsbeispiel erfolgt eine Substitution der Luftmasse über typische Motorsteuerungsgrößen: Die aktuelle Luftmasse im Zylinder wird zum Zwecke der korrekten Kraftstoffbeimengung in der Motorsteuerung geschätzt. Die bereits vorhandene Funktion dafür ist die sogenannte Lasterfassung. Sie schätzt eine relative Füllung „rf“ in Prozent. Die Füllung rf ist mit 100% definiert, wenn das max. Zylindervolumen bei Normbedingungen komplett mit Luft gefüllt wäre. m L u f t = r f p 0 V m a x R T 0

Figure DE102021130562A1_0004
In the exemplary embodiment, the air mass is substituted using typical engine control variables: the current air mass in the cylinder is estimated in the engine control for the purpose of the correct fuel admixture. The existing function for this is the so-called load detection. It estimates a relative filling "rf" in percent. The filling rf is defined as 100% if the max. cylinder volume were completely filled with air under standard conditions. m L and f t = right f p 0 V m a x R T 0
Figure DE102021130562A1_0004

Formelzeichen Bedeutung

rf
relative Luftfüllung des Zylinders in %
p0
Atmosphärendruck unter Normbedingungen (1013hPa)
Vmax
maximales Zylindervolumen im unteren Totpunkt der Kurbelwelle
R
ideale Gaskonstante
T0
Umgebungstemperatur unter Normbedingungen (293K)
symbol meaning
rf
relative air filling of the cylinder in %
p0
Atmospheric pressure under standard conditions (1013hPa)
V max
maximum cylinder volume at bottom dead center of the crankshaft
R
ideal gas constant
T0
Ambient temperature under standard conditions (293K)

Gleichung (4) in (3) ergibt m t o t r f p 0 V m a x R T 0 ( 1 + 1 λ L s t ) + m R e s t g a s

Figure DE102021130562A1_0005
Equation (4) in (3) results m t O t right f p 0 V m a x R T 0 ( 1 + 1 λ L s t ) + m R e s t G a s
Figure DE102021130562A1_0005

Die Restgasfraktion ergibt sich anteilig aus der Gesamtmasse zu m R e s t g a s = m t o t x r g

Figure DE102021130562A1_0006
The residual gas fraction results proportionately from the total mass m R e s t G a s = m t O t x right G
Figure DE102021130562A1_0006

Das Einsetzen von (6) in (5) und die Anwendung der idealen Gasgleichung für die Gesamtmasse in Gleichung (5) ergibt p V R T ( 1 x r g ) = r f p 0 V m a x R T 0 ( 1 + 1 λ L s t )

Figure DE102021130562A1_0007
Substituting (6) into (5) and applying the ideal gas equation for the total mass in equation (5) yields p V R T ( 1 x right G ) = right f p 0 V m a x R T 0 ( 1 + 1 λ L s t )
Figure DE102021130562A1_0007

Ein Auflösen der Gleichung nach der Temperatur T unter Kürzung von R ergibt T = p V T 0 ( 1 x r g ) p 0 V m a x r f ( 1 + 1 λ L s t )

Figure DE102021130562A1_0008
Solving the equation for the temperature T by reducing R yields T = p V T 0 ( 1 x right G ) p 0 V m a x right f ( 1 + 1 λ L s t )
Figure DE102021130562A1_0008

Unter Einführung der Konstante K0 für alle geeigneten Werte lassen sich die Gleichungen im Folgenden vereinfachen: K 0 ( α ) = V ( α ) T 0 p 0 V m a x 290 V ( α ) V m a x [ K b a r ]

Figure DE102021130562A1_0009
Introducing the constant K 0 for all appropriate values, the equations can be simplified as follows: K 0 ( a ) = V ( a ) T 0 p 0 V m a x 290 V ( a ) V m a x [ K b a right ]
Figure DE102021130562A1_0009

Formelzeichen Bedeutung

V(α)
Zylinder-Volumenwert zum Zeitpunkt der Temperaturermittlung
symbol meaning
V(α)
Cylinder volume value at the time of temperature determination

Setzt man nun Gleichung (9) in (8) ein, so erhält man für die Temperatur: T ( α ) = T ¯ = p K 0 ( α ) 1 r f 1 x r g 1 + 1 λ L s t

Figure DE102021130562A1_0010
If one now inserts equation (9) into (8), one obtains for the temperature: T ( a ) = T ¯ = p K 0 ( a ) 1 right f 1 x right G 1 + 1 λ L s t
Figure DE102021130562A1_0010

Die Gleichung (10) kann zur Bestimmung der Zylindertemperatur T̅̅ vor der Zündungs-Einspritzung E2 genutzt werden. Die inhärenten Größen bestimmen sich wie folgt: Größe direkt aus Motorsteuergerät Bestimmung p nein p= pdiag (Ermittlung anhand Drehzahlsignal des Verbrennungsmotors, beispielsweise wie nachfolgend oder in DE10 2018 209 252 A1 beschrieben) K0 ja Zylindervolumen des aktuellen °KW aus hinterlegter Lookup Table im Motorsteuergerät xrg ja/nein Entweder Wert aus Motorsteuergerät oder Konstantannahme bspw. xrg=0.12 rf ja Motorlastwert in % aus Lasterfassungsfunktion λ ja Verbrennungsluftverhältnis aus Lambdasonde Equation (10) can be used to determine cylinder temperature T̅̅ before the ignition injection E2. The inherent quantities are determined as follows: size directly from the engine control unit determination p no p= p diag (determination based on the speed signal of the combustion engine, for example as below or in DE10 2018 209 252 A1 described) K 0 Yes Cylinder volume of the current °CA from the lookup table stored in the engine control unit xrg Yes No Either a value from the engine control unit or a constant assumption, e.g. xrg=0.12 rf Yes Motor load value in % from load sensing function λ Yes Combustion air ratio from lambda probe

Falls die Einsparung von weiterer Rechenzeit online gewünscht ist, kann der rechte Bruch in Gleichung (10) auch noch weiter vereinfacht werden. Dies geschieht unter im Ergebnis hinnehmbarer Reduzierung der ansonsten erzielbaren Rechengenauigkeit.If it is desired to save further computing time online, the right-hand fraction in equation (10) can also be further simplified. This occurs with an acceptable reduction in the calculation accuracy that can otherwise be achieved.

Zu diesem Zweck wird das Wechselspiel der Parameter für einen entsprechenden Motorbetrieb abgeschätzt in ihren Extremen. Ein exemplarisches Zahlenset sieht im Ausführungsbeispiel aus wie folgt: Beschreibung K 1 -Verhalten xrg [-] λ [-] L st [-] K 1 : = 1 - x r g 1 + 1 λ L s t

Figure DE102021130562A1_0011
upper bookend 0.05 0.7 14 0.8620 lower bookend 0.25 1 16 0.7059 Bio-Ethanol 0.1 1 9 0.8100 Magerbrennverfahren 0.1 1.4 16 0.8615 For this purpose, the interplay of the parameters for a corresponding engine operation is estimated in its extremes. An example number set looks as follows in the example: Description of K 1 behavior xrg [-] λ [-] L st [-] K 1 : = 1 - x right G 1 + 1 λ L s t
Figure DE102021130562A1_0011
upper booking 0.05 0.7 14 0.8620 lower booking 0.25 1 16 0.7059 bio ethanol 0.1 1 9 0.8100 lean burn process 0.1 1.4 16 0.8615

Im Falle einer Konstantannahme für K1 bietet sich an K1~0.8; die Gleichung (10) vereinfacht sich demnach zu: T ( α ) = T ¯ = K 0 ( α ) K 1 p z y l , d i a g ( α ) r f

Figure DE102021130562A1_0012
In the case of a constant assumption for K 1 , K 1 ~0.8 is appropriate; Equation (10) therefore simplifies to: T ( a ) = T ¯ = K 0 ( a ) K 1 p e.g y l , i.e i a G ( a ) right f
Figure DE102021130562A1_0012

Die Gleichung (11) kann analog zur Gleichung (10) für die Bestimmung der Zylindertemperatur T̅̅ direkt vor der zündungsnahen Einspritzung E2 genutzt werden.Equation (11) can be analogous to equation (10) for determining cylinder temperature T̅̅ be used directly in front of the near-ignition injection E2.

Im Folgenden soll die Bestimmung der Abkühlung ΔT im Fahrbetrieb durch die zündungsnahe Einspritzung E2 mittels des Steuermittels 2 mit Hilfe der in 5b exemplarisch veranschaulichten Energiebilanzen im Steuergerät erläutert gemacht werden.In the following, the determination of the cooling .DELTA.T in driving operation by the near-ignition injection E2 by means of the control means 2 with the help of in 5b exemplarily illustrated energy balances in the control unit are explained.

Dazu werden zunächst einige Annahmen für die Berechnung der Abkühlung getroffen:

  • Annahme 1: Schlagartige Einspritzung - der SOI und der EOI werden aus Gründen der Vereinfachung instantan gemeinsam angenommen. Diese Prämisse ist aufgrund der klassischen Mengenaufteilung (große Einspritzung im Saugtakt, kleine Einspritzung in Zündungsnähe) realitätsnah. Es kann für einen modellierten instantanen Einspritzzeitpunkt E2 angenommen werden, dass sich dieser in der Hälfte zwischen SOI und EOI befindet.
  • Annahme 2: Schlagartige Verdampfung - es wird angenommen, dass der Verdampfungsvorgang für die gesamte Masse ohne Zeitdauer ist, sondern instantan erfolgt. Tendenziell werden die ermittelten Temperaturdeltas damit leicht überschätzt. Doch die Annahme ist aufgrund der vergleichsweise sehr kurzen Verdampfungsdauern (kleine Mengen, hohe Kompressionstemperaturen) ebenfalls akzeptierbar.
  • Annahme 3: Schlagartige Durchmischung - auf Basis von schlagartiger Einspritzung und schlagartiger Verdampfung ist eine instantane Durchmischung die logische Konsequenz aufgrund guter Diffussionseigenschaften der gasförmigen Bestandteile. Sie erleichtert die Bilanzierung von Gesamtmassen im Brennraum.
First of all, some assumptions are made for the calculation of the cooling:
  • Assumption 1: Sluggish injection - the SOI and the EOI are assumed to be instantaneous for the sake of simplicity. This premise is realistic due to the classic quantity distribution (large injection in the suction cycle, small injection near the ignition). It can be assumed for a modeled instantaneous injection timing E2 that it is halfway between SOI and EOI.
  • Assumption 2: Sudden vaporization - it is assumed that the vaporization process for the entire mass is instantaneous but does not take place in time. The determined temperature deltas tend to be slightly overestimated. But the assumption is also acceptable due to the comparatively very short evaporation times (small quantities, high compression temperatures).
  • Assumption 3: Sudden mixing - based on sudden injection and sudden evaporation, instantaneous mixing is the logical consequence due to the good diffusion properties of the gaseous components. It simplifies the balancing of total masses in the combustion chamber.

Aus den drei Annahmen lässt sich für die Energiebilanz der Zündspritze ableiten: (A): dQw~0 (Wandwärme); (B): pdV=0 (Arbeitsterm); (C): dHLeck = 0 (Leckagen)The energy balance of the ignition spray can be derived from the three assumptions: (A): d Qw ~0 (wall heat); (B): pdV=0 (work term); (C): dH leak = 0 (leaks)

Mit den Annahmen ergibt sich die folgende Bilanzierung der Energien des Gemischs im Brennraum: U m i x t = U ¯ + d U v a p m t o t c v ( T a f t e r ) T a f t e r = m t o t c v ( T ) + m K r a f t s t o f f ( h v a p h e v a p h h e a t u p )

Figure DE102021130562A1_0013
With the assumptions, the following balancing of the energies of the mixture in the combustion chamber results: u m i x t = u ¯ + i.e u v a p m t O t c v ( T a f t e right ) T a f t e right = m t O t c v ( T ) + m K right a f t s t O f f ( H v a p H e v a p H H e a t and p )
Figure DE102021130562A1_0013

Da sich die Abkühlung nur wenig auf die isochore Wärmekapazität cv auswirkt, kann für cv Einigkeit in allen Termen angenommen werden und die Gleichung (12) vereinfacht sich zu: Δ T = T ¯ = T a f t e r = m K r a f t s t o f f m t o t h h e a t u p + h e v a p h v a p c v ( T )

Figure DE102021130562A1_0014
Since cooling has little effect on the isochoric heat capacity c v , agreement can be assumed for c v in all terms and equation (12) simplifies to: Δ T = T ¯ = T a f t e right = m K right a f t s t O f f m t O t H H e a t and p + H e v a p H v a p c v ( T )
Figure DE102021130562A1_0014

Gleichung (10) stellt die mittlere Zylindertemperatur vor Einspritzung für Gleichung (13) zur Verfügung. Gleichung (13) kann damit die Abkühlung der Zylinderladung berechnen.Equation (10) provides the mean cylinder temperature before injection for Equation (13). Equation (13) can thus calculate the cooling of the cylinder charge.

Die benötigten Enthalpien können dazu wie folgt angenommen werden: The required enthalpies can be assumed as follows:

Die Aufwärmenthalpie hheatup = cp,KST flüssig · (Tevap - TKST) wird aufgewendet, um den Kraftstoff von seiner Ausgangstemperatur bis zur Verdampfungstemperatur zu erwärmen. Für die Evaluierung werden cp und Tevap aus einem Tabellenwerk für den jeweiligen Kraftstoff ausgelesen und im Steuergerät hinterlegt. Die Temperatur TKST, bei welcher der Kraftstoff (KST) flüssig eingespritzt wird, wird für die Vorsteuerung der Einspritzung zumeist vom Motor-SG mitgemessen und kann zur Verfügung gestellt werden.The heating enthalpy h heatup = c p,KST liquid · (T evap - T KST ) is used to heat the fuel from its initial temperature to the evaporation temperature. For the evaluation, c p and T evap are read from a table for the respective fuel and stored in the control unit. The temperature T KST at which the fuel (KST) is injected in liquid form is usually also measured by the engine control unit for the pilot control of the injection and can be made available.

Die Verdampfungsenthalpie hevap wird als Kraftstoffkonstante aus einem Tabellenwerk entnommen.The evaporation enthalpy h evap is taken from a table as a fuel constant.

Die Wärme des Dampfes vom Kraftstoff quantifiziert sich zu hvap = uvap() + R · T̅̅, wobei die innere Dampfenergie uvap und die Gaskonstante R ebenfalls einem Tabellenwerk entnommen werden können, für den jeweiligen Kraftstoff.The heat of the vapor from the fuel is quantified as h vap = u vap ( ) + R · T̅̅ , where the internal vapor energy u vap and the gas constant R can also be found in a table for the respective fuel.

In sehr grober, aber ausreichender Näherung kann für den flüssig eingespritzten Kraftstoff angenommen werden, dass die Differenz aus Brennwert und unterem Heizwert (beide aus Tabellenwerken erhältlich für gängige Kraftstoffe) mit der Kraftstofferwärmung und Verdampfung korrelieren: ( H o H u ) ( h h e a t u p + h e v a p )

Figure DE102021130562A1_0015
In a very rough but sufficient approximation, it can be assumed for liquid injected fuel that the difference between the calorific value and the lower calorific value (both available from tables for common fuels) correlate with the fuel heating and evaporation: ( H O H and ) ( H H e a t and p + H e v a p )
Figure DE102021130562A1_0015

Unter Hinnahme von akzeptablen Genauigkeitseinbußen kann damit die Gleichung (13) für die Steuergeräteanwendung wesentlich verschlankt werden zu, insbesondere wenn K3(T) = (H0 - Hu) im Bereich rund im TKST ermittelt wird. Δ T m K r a f t s t o f f m t o t K 3 ( T K S T ) u v a p ( T ) R T c v ( T )

Figure DE102021130562A1_0016
Equation (13) for the control device application can thus be reduced significantly, while accepting acceptable losses in accuracy, in particular if K 3 (T)=(H 0 −H u ) is determined in the range around T KST . Δ T m K right a f t s t O f f m t O t K 3 ( T K S T ) and v a p ( T ) R T c v ( T )
Figure DE102021130562A1_0016

Die Temperaturabsenkung ΔT durch die zweite, zündungsnahe Einspritzung E2 kann also bestimmt werden unter Zuhilfenahme von

  1. (i) Gleichung (10) durch Gleichung (13) mit größerer Genauigkeit, und/oder
  2. (ii) Gleichung (11) durch Gleichung (15) mit kleinerer, aber ausreichender Genauigkeit, die auf jeden Fall mit einer Rechenleistung zu bewerkstelligen ist, die für eine Echtzeit-Steuergeräteberechnung ausreicht.
The temperature reduction .DELTA.T by the second, near-ignition injection E2 can therefore be determined with the help of
  1. (i) Equation (10) by Equation (13) with greater accuracy, and/or
  2. (ii) Equation (11) by Equation (15) with smaller, but sufficient accuracy, which can be accomplished in any case with a computing power that is sufficient for a real-time control device calculation.

Sowohl Gleichung (10) als auch Gleichung (11) benötigt als variable Eingangsgröße eine Kenngröße p für den Druck im diagnostizierten Zylinder Z.Both Equation (10) and Equation (11) require a parameter p for the pressure in the diagnosed cylinder Z as a variable input variable.

Wie für diese Kenngröße p ein diagnostischer Zylinderdruck p̅zyl,diag ermittelt werden kann, kann der nachfolgenden Beschreibung zu den Gleichungen (16) - (31) entnommen werden, wobei φ1 dem Kurbelwinkel von P1 (beispielsweise KW=655°) und φ2 dem Kurbelwinkel von P2 (beispielsweise KW=673°) entspricht, und p̅zyl,diag = p̅zyl,diag,655-673 gilt.How a diagnostic cylinder pressure p̅ zyl,diag can be determined for this parameter p can be seen from the following description of equations (16) - (31), where φ 1 is the crank angle of P1 (e.g. KW=655°) and φ 2 corresponds to the crank angle of P2 (for example KW=673°), and p - cyl,diag = p - cyl,diag,655-673 applies.

Die Ermittlung basiert auf einer Druckbilanzierung des diagnostizierten Zylinders auf Basis des gemessenen Drehzahlverlaufs: d d t ( 1 2 J 0 ω 2 ) = ( M t a n M R M L ) ω

Figure DE102021130562A1_0017
The determination is based on a pressure balance of the diagnosed cylinder based on the measured speed curve: i.e i.e t ( 1 2 J 0 ω 2 ) = ( M t a n M R M L ) ω
Figure DE102021130562A1_0017

Formelzeichen Bedeutung

J0, J
Allg. / anteiliges Massenträgheitsmoment
φ
Winkelstellung der Kurbelwelle
ω
Winkelgeschwindigkeit
Mtan
Moment durch Gaskraft im Zylinder und oszillierender Massenkraft
MR
Moment durch Reibungsverluste
ML
Moment durch Lastabnahme
MM
Anteiliges Moment durch rotatorische Massenträgheit
nmot
Aktuell anliegende Motordrehzahl
symbol meaning
J0, J
General / proportional mass moment of inertia
φ
Angular position of the crankshaft
ω
angular velocity
Mtan
Moment due to gas force in the cylinder and oscillating mass force
MR
moment due to friction losses
ML
moment due to load reduction
mm
Partial moment due to rotational mass inertia
nmot
Current engine speed

Durch Differentation, Substitution und Einführung eines Massenmoments (Aufteilung der Trägheitsanteile) ergibt sich die Gleichung: J ω ˙ = i M i = M t a n M R M L M M

Figure DE102021130562A1_0018
Differentiation, substitution and introduction of a moment of inertia (division of the inertia components) results in the equation: J ω ˙ = i M i = M t a n M R M L M M
Figure DE102021130562A1_0018

Teilt man die Gleichung sinnvoll auf in einen „Gleichanteil“ und einen „Wechselanteil“ so erhält man folgende Subgleichungen: M t a n ¯ = M R ¯ M L ¯

Figure DE102021130562A1_0019
If the equation is meaningfully divided into a "direct component" and an "alternating component", the following sub-equations are obtained: M t a n ¯ = M R ¯ M L ¯
Figure DE102021130562A1_0019

Die Bilanzierung des Gleichanteils geht von einem stationären Betriebspunkt aus. Das mittlere bereitgestellte Moment hält die mittlere Drehzahl konstant, weil es korrespondiert mit den Momentenforderungen aus Last und Reibung.
„Wechselanteil“: J ω ˙ = M t a n ˜ M R ˜ M M ˜

Figure DE102021130562A1_0020
The balancing of the direct component is based on a stationary operating point. The average torque provided keeps the average speed constant because it corresponds to the torque requirements from load and friction.
“Change share”: J ω ˙ = M t a n ˜ M R ˜ M M ˜
Figure DE102021130562A1_0020

Eine Umwandlung von zeitbasierter Ableitung zur kurbelwinkelbasierter Differenzenbildung erfolgt mit Hilfe des Zusammenhangs ω = d φ d t = π n m o t 30 per ω ˙ ( π 30 ) 2 n m o t Δ n m o t Δ φ

Figure DE102021130562A1_0021
A conversion from time-based derivation to crank angle-based difference formation takes place with the help of the relationship ω = i.e φ i.e t = π n m O t 30 by ω ˙ ( π 30 ) 2 n m O t Δ n m O t Δ φ
Figure DE102021130562A1_0021

Die entscheidenden Größen aus Gleichung (16) werden für die Auswertung weiter detailliert. Der Zusammenhang für das resultierende Moment aus der innerzylindrischen Gaskraft und der ergibt sich zu: M t a n ˜ = [ A K [ p z y t ( φ ) p 0 ] m o s z s ¨ ( φ ) ] r k sin ( φ + β ) cos β

Figure DE102021130562A1_0022
The decisive quantities from equation (16) are further detailed for the evaluation. The relationship for the resulting moment from the inner-cylindrical gas force and results in: M t a n ˜ = [ A K [ p e.g y t ( φ ) p 0 ] m O s e.g s ¨ ( φ ) ] right k sin ( φ + β ) cos β
Figure DE102021130562A1_0022

Formelzeichen Bedeutung

AK
Kolbendeckfläche = const.
rK
Wirkradius der Kurbelwelle entspricht halben Hub = const.
1P1
Pleuellänge = const.
mosz
Oszillatorische Massenteil entspricht Kolbenbaugruppe und anteiliger Pleuelmasse = const.
pzyl
Im Zylinder vorherrschender Druck
p0
Referenzdruck, Kurbelgehäusedruck
β(φ)
Pleuelschwenkwinkel in Abhängigkeit der Kurbelwinkelstellung
s̈(φ)
Kolbenbeschleunigung in Abhängigkeit von der Kolbenstellung
symbol meaning
AK
Piston top area = const.
rK
Effective radius of the crankshaft corresponds to half the stroke = const.
1P1
connecting rod length = const.
mosz
Oscillating mass part corresponds to piston assembly and proportionate connecting rod mass = const.
pcyl
Pressure prevailing in the cylinder
p0
Reference pressure, crankcase pressure
β(φ)
Connecting rod swivel angle depending on the crank angle position
s̈(φ)
Piston acceleration as a function of piston position

Eine weitere Detaillierung der variablen Faktoren aus Gleichung (18) ergibt: s ¨ ( φ , φ ˙ , φ ¨ ) = r k φ ¨ sin φ + r k φ ˙ 2 cos φ + r k 2 φ ¨ λ p t sin ( 2 φ ) + r k φ ˙ 2 λ p t cos ( 2 φ )

Figure DE102021130562A1_0023
Further detailing the variable factors from Equation (18) yields: s ¨ ( φ , φ ˙ , φ ¨ ) = right k φ ¨ sin φ + right k φ ˙ 2 cos φ + right k 2 φ ¨ λ p t sin ( 2 φ ) + right k φ ˙ 2 λ p t cos ( 2 φ )
Figure DE102021130562A1_0023

Unter der Annahme einer konstanten mittleren Drehzahl nmot (Quasistationarität) vereinfacht sich der Zusammenhang für die Kolbenbeschleunigung zu: s ¨ r e d ( φ , φ ˙ ) = r k φ ˙ 2 ( cos φ + λ pt cos ( 2 φ ) )

Figure DE102021130562A1_0024
Assuming a constant mean speed nmot (quasi-stationarity), the relationship for the piston acceleration is simplified to: s ¨ right e i.e ( φ , φ ˙ ) = right k φ ˙ 2 ( cos φ + λ pt cos ( 2 φ ) )
Figure DE102021130562A1_0024

Die Annahme führt zu einem Fehler, der vernachlässigt werden kann. Der Einfluss der Winkelbeschleunigung hat über das gesamte Kennfeld eine vernachlässigbar kleine Abweichung zur Folge. β ( φ ) = arcsin ( λ p t sin φ )

Figure DE102021130562A1_0025
(19.5)The assumption leads to an error that can be neglected. The influence of the angular acceleration results in a negligibly small deviation over the entire map. β ( φ ) = arcsin ( λ p t sin φ )
Figure DE102021130562A1_0025
(19.5)

Schubstangenverhältnis λ p t = r k l p i

Figure DE102021130562A1_0026
p z y i = p ¯ z y i
Figure DE102021130562A1_0027
push rod ratio λ p t = right k l p i
Figure DE102021130562A1_0026
p e.g y i = p ¯ e.g y i
Figure DE102021130562A1_0027

Bezug zum Umgebungsdruck p 0 = p u m g

Figure DE102021130562A1_0028
oder wie im weiteren auch genutzt der Bezug zum Kurbelgehäusedruck p 0 = p K u r b G e h = p u m g D P S
Figure DE102021130562A1_0029
wobei DPS für den Unterdruck (Druckdifferenz) im Saugrohr steht.relation to the ambient pressure p 0 = p and m G
Figure DE102021130562A1_0028
or as also used in the following the reference to the crankcase pressure p 0 = p K and right b G e H = p and m G D P S
Figure DE102021130562A1_0029
where DPS stands for the vacuum (pressure difference) in the intake manifold.

Das Reibmoment aus Gleichung (13) kann verschiedenartig dargestellt werden. Es kann entweder ein Modell eingeführt werden, welches Messdaten für einen bestimmten Betriebspunkt der Diagnose widerspiegelt. Ein zielführender Ansatz hierbei wäre eine funktionale Verknüpfung des Terms mit der Drehzahl, der Last und der Öltemperatur.The friction torque from Equation (13) can be represented in different ways. Either a model can be introduced which reflects measurement data for a specific operating point of the diagnosis. A goal-oriented approach here would be a functional linking of the term with the speed, the load and the oil temperature.

Im Folgenden wird allerdings davon ausgegangen, dass die Diagnose in fest definierten Stationärlastpunkten durchgeführt wird. Dadurch lässt sich das Reibmoment für diesen Lastpunkt als unveränderlich annehmen. M R ¯ = c o n s t .

Figure DE102021130562A1_0030
In the following, however, it is assumed that the diagnosis is carried out at firmly defined steady-state load points. As a result, the friction torque for this load point can be assumed to be constant. M R ¯ = c O n s t .
Figure DE102021130562A1_0030

Der gleiche Ansatz wird ebenfalls für das anteilige Moment durch rotatorische Massenträgheit und das Massenträgheitsmoment genutzt. M M ˜ = c o n s t .

Figure DE102021130562A1_0031
J = c o n s t .
Figure DE102021130562A1_0032
The same approach is also used for the proportional moment due to rotational mass inertia and the mass moment of inertia. M M ˜ = c O n s t .
Figure DE102021130562A1_0031
J = c O n s t .
Figure DE102021130562A1_0032

Eine geeignete Wahl von Diagnosekonstanten im stationären Betriebspunkt erlaubt eine einfache Applikation der Parameter im Nachhinein.A suitable choice of diagnosis constants in the stationary operating point allows a simple application of the parameters afterwards.

Die Auflösung von Gleichung (13) nach dem Gasmoment ergibt: M t a n ¯ = J ω ˙ + M R ¯ + M M ˜

Figure DE102021130562A1_0033
Solving equation (13) for the gas moment gives: M t a n ¯ = J ω ˙ + M R ¯ + M M ˜
Figure DE102021130562A1_0033

Nach Einsetzen der Zusammenhänge aus Gleichungen (24) bis (26) kann man auf folgende Vereinfachung mit der Applikationskonstante K_RM schlussfolgern: M t a n ¯ = J ω ˙ + K R M

Figure DE102021130562A1_0034
After inserting the relationships from equations (24) to (26), one can conclude the following simplification with the application constant K_RM: M t a n ¯ = J ω ˙ + K R M
Figure DE102021130562A1_0034

Applikation der Diagnose:Application of the diagnosis:

In 3 ist das Detail X aus 2, also die Drehzahlentwicklung 101 über den Kurbelwinkel KW während des Diagnose-Zeitfensters 112 mit den Messpunkten P1 und P2 in der Kompression von Zylinder Z1 eingetragen. Für den Zylinderdruck pP1 im Zylinder Z1 gilt zum Messpunkt P1 p1(t1, n1), für den Zylinderdruck pP2 zum Messpunkt P2 p2(t2,n2). Ersichtlich sinkt während des Diagnose-Zeitfensters 112 die gemessene Drehzahl n, sodass gilt n1 > n2.In 3 the detail X is off 2 , ie the speed development 101 via the crank angle KW during the diagnosis time window 112 with the measuring points P1 and P2 in the compression of cylinder Z1. For the cylinder pressure p P1 in the cylinder Z1 applies at the measuring point P1 p 1 (t 1 , n 1 ), for the cylinder pressure p P2 at the measuring point P2 p 2 (t 2 , n 2 ). It can be seen that the measured rotational speed n falls during the diagnosis time window 112, so that n 1 >n 2 applies.

Der Gradient der Winkelgeschwindigkeit aus Gleichung (27) wird erweitert. Die zu ermittelnde Drehzahl muss dabei gemittelt werden und Konstanten werden wieder gekennzeichnet. ω ˙ ( π 30 ) 2 n m o t ¯ Δ n m o t Δ φ ω ˙ ( π 30 ) 2 n m o t 2 + n m o t 1 2 n m o t 2 n m o t 1 φ 2 φ 1 ω ˙ 1 2 ( π 30 ) 2 n m o t 2 2 n m o t 1 2 φ 2 φ 1 ω ˙ K ω n m o t 2 2 n m o t 1 2 φ 2 φ 1

Figure DE102021130562A1_0035
The angular velocity gradient from equation (27) is expanded. The speed to be determined must be averaged and constants are marked again. ω ˙ ( π 30 ) 2 n m O t ¯ Δ n m O t Δ φ ω ˙ ( π 30 ) 2 n m O t 2 + n m O t 1 2 n m O t 2 n m O t 1 φ 2 φ 1 ω ˙ 1 2 ( π 30 ) 2 n m O t 2 2 n m O t 1 2 φ 2 φ 1 ω ˙ K ω n m O t 2 2 n m O t 1 2 φ 2 φ 1
Figure DE102021130562A1_0035

Der Term für das Tangentialmoment aus Gleichung (18) wird nachfolgend erweitert um die Zusammenhänge aus den Gleichungen (19) bis (23) und Konstanten werden gekennzeichnet. M t a n ˜ = [ ( p 1 + p 2 2 p u m g + 2 D P S ) 2 A K m o s z s ¨ ( φ ) ] r k sin ( φ + β ) cos β M t a n ˜ = [ ( p 1 + p 2 2 p u m g + 2 D P S ) 2 A K m o s z s ¨ ( φ ) ] K K

Figure DE102021130562A1_0036
mit einer Kinematikkonstanten für den Stationärpunkt, in welchem die Diagnose stattfindet K K = r K sin ( φ + β ) cos β
Figure DE102021130562A1_0037
The term for the tangential moment from equation (18) is subsequently expanded to include the relationships from equations (19) to (23) and constants are identified. M t a n ˜ = [ ( p 1 + p 2 2 p and m G + 2 D P S ) 2 A K m O s e.g s ¨ ( φ ) ] right k sin ( φ + β ) cos β M t a n ˜ = [ ( p 1 + p 2 2 p and m G + 2 D P S ) 2 A K m O s e.g s ¨ ( φ ) ] K K
Figure DE102021130562A1_0036
with a kinematic constant for the stationary point in which the diagnosis takes place K K = right K sin ( φ + β ) cos β
Figure DE102021130562A1_0037

Nach Einsetzen von Gleichung (26) und (25) in Gleichung (24), Auflösung nach den Zylinderdrücken und Zusammenfassung aller Konstanten ergibt sich: [ ( p 1 + p 2 2 p u m g + 2 D P S ) 2 A K m o s z s ¨ ( φ ) ] K K = J K ω n m o t 2 2 n m o t 1 2 φ 2 φ 1 + K R M p 1 + p 2 2 = J K ω K K A K n m o t 2 2 n m o t 1 2 φ 2 φ 1 + K R M K K A K + m o s z s ¨ ( φ ) A K + p u m g D P S p 1 + p 2 2 = K 1 n m o t 2 2 n m o t 1 2 φ 2 φ 1 + K 2 + m o s z s ¨ ( φ ) A K + p u m g D P S

Figure DE102021130562A1_0038
After inserting equations (26) and (25) into equation (24), solving for the cylinder pressures and combining all constants, the result is: [ ( p 1 + p 2 2 p and m G + 2 D P S ) 2 A K m O s e.g s ¨ ( φ ) ] K K = J K ω n m O t 2 2 n m O t 1 2 φ 2 φ 1 + K R M p 1 + p 2 2 = J K ω K K A K n m O t 2 2 n m O t 1 2 φ 2 φ 1 + K R M K K A K + m O s e.g s ¨ ( φ ) A K + p and m G D P S p 1 + p 2 2 = K 1 n m O t 2 2 n m O t 1 2 φ 2 φ 1 + K 2 + m O s e.g s ¨ ( φ ) A K + p and m G D P S
Figure DE102021130562A1_0038

Alle Druckgrößen und Drehzahlen in der Gleichung (30) sind messbar zu den Zeitpunkten P1 und P2. Eine geeignete, an sich bekannte Indiziermesstechnik löst die nötigen physikalischen Größen kurbelwinkelbasiert oder zumindest gemittelt über mehrere Arbeitsspiele auf. Zusätzlich oder alternativ zur Indiziermesstechnik kann auf Daten eines geeigneten Betriebsmodells, beispielsweise der Motorsteuerung, zurückgegriffen werden. Die Kinematikkonstante KK kann tabelliert und in Abhängigkeit von der Kolbenstellung eingesetzt werden.All pressure variables and speeds in equation (30) can be measured at points in time P1 and P2. A suitable indicator measurement technique known per se resolves the necessary physical variables based on the crank angle or at least averaged over several working cycles. In addition or as an alternative to the indication measurement technology, data from a suitable operating model, for example the engine control, can be accessed. The kinematic constant K K can be tabulated and used depending on the piston position.

Der Einfluss der Drehzahl nmot bezüglich der oszillatorischen Massen kann beispielsweise echtzeitfähig berechnet oder in Form einer Lookup-Tabelle eines geeignet hinterlegten Betriebsmodells bezüglich Drehzahl und Last auf dem Steuergerät abgelegt werden.The influence of the speed nmot with regard to the oscillatory masses can, for example, be calculated in real time or stored on the control unit in the form of a lookup table of a suitably stored operating model with regard to speed and load.

Die reduzierte Kolbenbeschleunigung (19) lässt sich für die beiden diskreten Punkte formulieren: s ¨ r e d ( φ , φ ˙ ) = r k [ π 30 ( n m o t 1 + n m o t 2 ) 2 ] 2 [ cos ( φ 1 + φ 2 2 ) + cos ( φ 1 + φ 2 ) ]

Figure DE102021130562A1_0039
The reduced piston acceleration (19) can be formulated for the two discrete points: s ¨ right e i.e ( φ , φ ˙ ) = right k [ π 30 ( n m O t 1 + n m O t 2 ) 2 ] 2 [ cos ( φ 1 + φ 2 2 ) + cos ( φ 1 + φ 2 ) ]
Figure DE102021130562A1_0039

Die Konstanten K1 und K2 können anhand von Referenzmessungen (Motorfunktion bzw. Ladungswechsel OK) bestimmt werden.The constants K 1 and K 2 can be determined using reference measurements (engine function or gas exchange OK).

Diagnoseablauf:Diagnosis process:

Nach Bestimmung der Applikationskonstanten K1 und K2 lässt sich die Gleichung (30) benutzen, um den diagnostischen Zylinderdruck aus der Drehzahländerung in der Kompression zu bestimmen: p ¯ z y i , d i a g = K 1 n m o t 2 2 n m o t 1 2 φ 2 φ 1 + K 2 + m o s z s ¨ r e d ( φ n m o t ) A K + p u m g D P S

Figure DE102021130562A1_0040
After determining the application constants K 1 and K 2 , Equation (30) can be used to determine the diagnostic cylinder pressure from the speed change in compression: p ¯ e.g y i , i.e i a G = K 1 n m O t 2 2 n m O t 1 2 φ 2 φ 1 + K 2 + m O s e.g s ¨ right e i.e ( φ n m O t ) A K + p and m G D P S
Figure DE102021130562A1_0040

Der diagnostische Zylinderdruck p̅zyl,diag ist ein Indiz für den Druckverlauf während des Kompressionstakts des Zylinders.The diagnostic cylinder pressure p̅ zyl,diag is an indication of the pressure curve during the compression stroke of the cylinder.

Auf diese Weise kann im Fahrbetrieb für das Diagnose-Zeitfenster 112 des diagnostizierten Zylinders Z der diagnostischen Zylinderdruck p̅zyl,diag = p̅zyl,diag,655-675 zum Zeitintervall t12 = t[P1;P2] ermittelt und für die Bestimmung der Absenkung des Temperaturniveaus ΔT verwendet werden.In this way, the diagnostic cylinder pressure p̅ zyl,diag = p̅ zyl,diag,655-675 can be determined during driving for the diagnostic time window 112 of the diagnosed cylinder Z at the time interval t12 = t[P1;P2] and used to determine the lowering of the Temperature levels ΔT are used.

Im Ausführungsbeispiel liegt während der Durchführung des Verfahrens ein Fahrbetrieb des Fahrzeugs vor, insbesondere ein Stationärbetrieb des Verbrennungsmotors 1. Eine Live-Motorsteuerungs-Funktion liest im Fahrbetrieb kontinuierlich Drehzahlwerte n für die Kurbelwelle KT aus und bestimmt daraus eine Drehzahlentwicklung - vgl. 1-3.In the exemplary embodiment, the vehicle is being driven while the method is being carried out, in particular the internal combustion engine 1 is in steady-state operation. During driving operation, a live engine control function continuously reads speed values n for the crankshaft KT and uses them to determine a speed development—cf. 1-3 .

Wie in 6 dargestellt, ist das im Ausführungsbeispiel durchgeführte Verfahren nachfolgend zunächst zusammenfassend beschrieben:

  • S10: Auswahl eines zu diagnostizierenden Zylinders Z1.
  • S20: Bestimmen eines Diagnose-Zeitfensters 112, das das zweite Einspritzen E2 von Kraftstoff in den ausgewählten Zylinder Z1 berücksichtigt.
  • S30: Ermitteln einer Drehzahlentwicklung 101 des Verbrennungsmotors 1 während des Diagnose-Zeitfensters 112 mit einer echtzeitfähigen Samplingqualität.
  • S40: in Abhängigkeit von der ermittelten Drehzahlentwicklung 101 im Diagnose-Zeitfenster 112 wird eine Druckkennzahl pdiag für den Druck im Brennraum des Zylinders im Diagnosezeitfenster 112 ermittelt.
  • S50: in Abhängigkeit von der ermittelten Druckkennzahl pdiag wird eine Referenztemperatur T̅̅ (für den Zustand vor der zweiten Einspritzung E2) im identifizierten Zylinder Z1 ermittelt.
  • S60: in Abhängigkeit von der ermittelten Referenztemperatur T̅̅ wird eine isochore Wärmekapazität cv ermittelt.
  • S70: Aufstellen einer Energiebilanz 1 n U Z 1
    Figure DE102021130562A1_0041
    im Zylinder Z1 für die zweite Einspritzung E2, wobei für die Energiebilanz ein Energiegehalt eines ungezündeten Zündgemischs Umixt nach der zweiten Einspritzung gegenübergestellt wird einer Summe eines Energiegehalts U̅ vor der zweiten Einspritzung E2 und einer Verdampfungswärme dUvap des bei der zweiten Einspritzung E2 eingespritzten Kraftstoffs.
  • S71: Auflösen der Energiebilanz nach der Temperaturänderung (sprich Temperaturabsenkung) ΔT. Einsetzen des ermittelten Werts für die eine isochore Wärmekapazität cv bei der ermittelten Referenztemperatur T̅.
  • S71: Durch Auflösen der Ermitteln der Absenkung ΔT des Temperaturniveaus in Abhängigkeit von der ermittelten Referenztemperatur und der ermittelten Nacheinspritztemperatur, insbesondere als Temperaturdifferenz der ermittelten Referenztemperatur und der ermittelten Nacheinspritztemperatur.
  • S80: Ermitteln einer Nacheinspritztemperatur Tafter aus den ermittelten Werten für die Referenztemperatur T̅̅ und die Temperaturabsenkung ΔT.
As in 6 shown, the method carried out in the exemplary embodiment is initially described in summary below:
  • S10: Selection of a cylinder Z1 to be diagnosed.
  • S20: Determination of a diagnosis time window 112, which takes into account the second injection E2 of fuel into the selected cylinder Z1.
  • S30: determining a speed development 101 of the internal combustion engine 1 during the diagnosis time window 112 with a real-time capable sampling quality.
  • S40: a pressure index p diag for the pressure in the combustion chamber of the cylinder in the diagnosis time window 112 is determined as a function of the speed development 101 determined in the diagnosis time window 112 .
  • S50: a reference temperature is determined as a function of the determined pressure index p diag T̅̅ (for the state before the second injection E2) determined in the identified cylinder Z1.
  • S60: depending on the determined reference temperature T̅̅ an isochoric heat capacity c v is determined.
  • S70: Draw up an energy balance 1 n u Z 1
    Figure DE102021130562A1_0041
    in cylinder Z1 for the second injection E2, whereby for the energy balance an energy content of an unignited ignition mixture U mixt after the second injection is compared with a sum of an energy content U̅ before the second injection E2 and a heat of vaporization dU vap of the fuel injected during the second injection E2.
  • S71: Resolving the energy balance after the temperature change (i.e. temperature reduction) ΔT. Insertion of the determined value for the one isochoric heat capacity c v at the determined reference temperature T̅.
  • S71: By resolving the determination of the reduction ΔT in the temperature level as a function of the determined reference temperature and the determined post-injection temperature, in particular as a temperature difference between the determined reference temperature and the determined post-injection temperature.
  • S80: Determination of a post-injection temperature T after from the determined values for the reference temperature T - and the temperature reduction ΔT.

Im Ausführungsbeispiel sind verschiedene Möglichkeiten zur Nutzung der bestimmten Werte der Temperaturabsenkung ΔT und/oder der Temperatur Tafter nach der zweiten Einspritzung E2 für Onboard-Diagnose 204 und/oder Offboard-Diagnose 208 und/oder Regelungsaufgaben 206 mittels der Motorsteuerung 2 vorgesehen (vgl. 6).In the exemplary embodiment, various options are provided for using the specific values of the temperature drop ΔT and/or the temperature T after after the second injection E2 for onboard diagnosis 204 and/or offboard diagnosis 208 and/or control tasks 206 using engine control 2 (cf. 6 ).

Dazu werden kontinuierlich im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs oder Stationärmotors die ermittelten Werte in einem nichtflüchtigen Speicher 202 des Motorsteuergeräts 2 abgelegt bzw. zur weiteren Nutzung hinterlegt. Wenn beispielsweise für jeden Zylinder Z zu jeder Zündung der zugehörige Wert für die Temperaturabsenkung ΔT und/oder die Temperatur Tafter ausgewertet wird, wird in den Speicher 202 zu jeder Zündung ein neuer Wert ΔT und/oder Tafter abgespeichert - insbesondere mit Zeitstempel und/oder Ausgangswerten für die Ermittlung und/oder Angabe des diagnostizierten Zylinders, beispielsweise Z1.For this purpose, the determined values are continuously stored in a non-volatile memory 202 of the engine control unit 2 or stored for further use while the motor vehicle or stationary engine is being driven. If, for example, the associated value for the temperature drop ΔT and/or the temperature T after is evaluated for each cylinder Z for each ignition, a new value ΔT and/or T after is stored in memory 202 for each ignition—in particular with a time stamp and/or or output values for determining and/or specifying the diagnosed cylinder, for example Z1.

Die abgespeicherten Werte ΔT und/oder Tafter können in Echtzeit, d.h. insbesondere sofort im Fahrbetrieb, beispielsweise einer Online-Diagnosekomponente 204 und/oder einer Motorregelung 206 der Motorsteuerung 2 bereitgestellt werden. Auch können die Werte ΔT und/oder Tafter zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise in der Werkstatt, einem Offboard-Diagnoserechner 208 zur Verfügung gestellt werden.The stored values ΔT and/or T after can be made available in real time, ie in particular immediately during driving, for example to an online diagnostic component 204 and/or an engine control system 206 of the engine controller 2 . The values ΔT and/or T after can also be made available to an offboard diagnostic computer 208 at a later point in time, for example in the workshop.

BezugszeichenlisteReference List

11
Verbrennungsmotorcombustion engine
22
Einrichtungfurnishings
44
Recheneinheitunit of account
66
Erfassungseinheit für die Drehzahl der KurbelwelleCrankshaft speed acquisition unit
77
Zylinderdruck-ErmittlungseinheitCylinder pressure determination unit
1010
Drehmomentverlauf des Verbrennungsmotors über einen MotorzyklusTorque curve of the combustion engine over one engine cycle
1616
Zylindertemperatur-ErmittlungseinheitCylinder temperature determination unit
1818
Lambdasonde lambda probe
150150
Diagramm DrehzahlentwicklungSpeed development diagram
101101
Drehzahlverlaufspeed curve
112112
Diagnose-Zeitfenster diagnostic time window
200200
Motorsteuergerätengine control unit
202202
SpeicherStorage
204204
Diagnosekomponente einer MotorsteuerungDiagnostic component of an engine control
206206
Steuerkomponente einer MotorsteuerungControl component of an engine control
208208
Offboard-Diagnoserechner Offboard diagnostic calculator
SxxSxx
Verfahrensschritte process steps
E2E2
zweite, zündnahe Einspritzungsecond, near-ignition injection
KTKT
Kurbeltriebcrank drive
KWweek
Kurbelwinkelcrank angle
LstLst
stöchiometrisches Kraftstoff-Luft-Verhältnis, Kraftstoff-spezifischstoichiometric fuel-air ratio, fuel specific
mm
Gasmasse im Zylindergas mass in the cylinder
MM
Drehmoment eines Zylinders in 1 Torque of a cylinder in 1
nn
Drehzahlrotational speed
pp
Zylinderdruckcylinder pressure
pzyl,diagpcyl, diag
Druckkennzahl, hier diagnostischer ZylinderdruckPressure index, here diagnostic cylinder pressure
PP
Messzeitpunkte zu Beginn und zu Ende des Diagnose-ZeitfenstersMeasurement times at the beginning and end of the diagnosis time window
p0p0
Atmosphärendruck unter Normbedingungen (1013hPa)Atmospheric pressure under standard conditions (1013hPa)
RR
ideale Gaskonstanteideal gas constant
rfrf
relative Luftfüllung Zylinder (% der Füllung bei Normbedingungen)Relative cylinder air charge (% of charge at standard conditions)
t12t12
Zeitintervall des Diagnose-ZeitfenstersTime interval of the diagnosis time window
T̅̅T̅̅
Referenztemperatur des Gasgemischs vor zweiter EinspritzungReference temperature of the gas mixture before the second injection
T0T0
Umgebungstemperatur unter Normbedingungen (293K)Ambient temperature under standard conditions (293K)
Taftertafter
abgesenkter Temperaturwertlowered temperature value
TzTz
Temperaturniveau im Zylinder ohne zweite EinspritzungTemperature level in the cylinder without a second injection
TE2TE2
Temperaturniveau im Zylinder mit zweiter EinspritzungTemperature level in the cylinder with the second injection
ΔTΔT
Absenkung des Temperaturniveauslowering of the temperature level
VV
Zylindervolumencylinder volume
VmaxV max
maximales Zylindervolumen im unteren Totpunkt der Kurbelwellemaximum cylinder volume at bottom dead center of the crankshaft
xrgxrg
Restgasanteilresidual gas content
ZZ
Zylindercylinder
ZZPZZP
Zündzeitpunkt eines Zylindersignition timing of a cylinder
λλ
Verbrennungsluftverhältniscombustion air ratio

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102018209252 A1 [0071]DE 102018209252 A1 [0071]

Claims (10)

Verfahren zur Bestimmung einer Absenkung (ΔT) eines Temperaturniveaus (Tz) in einem Zylinder (Z1, Z2, Z3, Z4) eines Verbrennungsmotors (1), wobei die Absenkung mittels eines zündungsnahen, zweiten Einspritzens oder eines ersten oder einzigen Einspritzens von Kraftstoff erreicht wird, aufweisend die Schritte: - Auswahl eines zu diagnostizierenden Zylinders (Z1), - Bestimmen eines Diagnose-Zeitfensters (112), das insbesondere vor dem zweiten Einspritzen von Kraftstoff in den ausgewählten Zylinder liegt, - Ermitteln einer Drehzahlentwicklung (101) des Verbrennungsmotors (1) während des Diagnose-Zeitfensters, insbesondere mit einer echtzeitfähigen Samplingqualität, gekennzeichnet durch den Schritt: - Ermitteln der Absenkung (ΔT) und/oder eines abgesenkten Absolutwerts (Tafter) des Temperaturniveaus (Tz) im ausgewählten Zylinder in Abhängigkeit von der ermittelten Drehzahlentwicklung.Method for determining a reduction (ΔT) in a temperature level (Tz) in a cylinder (Z1, Z2, Z3, Z4) of an internal combustion engine (1), the reduction being achieved by means of a second injection close to ignition or a first or single injection of fuel , having the steps: - selection of a cylinder (Z1) to be diagnosed, - determination of a diagnostic time window (112), which lies in particular before the second injection of fuel into the selected cylinder, - determination of a speed development (101) of the internal combustion engine (1 ) during the diagnosis time window, in particular with a real-time sampling quality, characterized by the step: - determining the reduction (ΔT) and/or a reduced absolute value (T after ) of the temperature level (Tz) in the selected cylinder as a function of the determined speed development. Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Schritte: - Ermitteln einer Referenztemperatur (T̅) im identifizierten Zylinder zum Zeitpunkt oder unmittelbar vor der, insbesondere zweiten, Einspritzung, und - Ermitteln der Absenkung (ΔT) des Temperaturniveaus in Abhängigkeit von der ermittelten Referenztemperatur.procedure according to claim 1 , characterized by the steps: - determining a reference temperature (T̅) in the identified cylinder at the time or immediately before, in particular the second, injection, and - determining the reduction (ΔT) of the temperature level as a function of the determined reference temperature. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenztemperatur (T̅) im identifizierten Zylinder in Abhängigkeit von einer Druckkennzahl (pdiag) für den Zylinder im Diagnosezeitfenster ermittelt wird, die von der Drehzahlentwicklung im Diagnose-Zeitfenster abhängt.procedure according to claim 2 , characterized in that the reference temperature (T̅) in the identified cylinder is determined as a function of a pressure index (p diag ) for the cylinder in the diagnosis time window, which depends on the speed development in the diagnosis time window. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenztemperatur in Abhängigkeit von einem Zylindervolumen (V), und/oder einem Restgasanteil (xrg), und/oder einem Verbrennungsluftverhältnis (λ) ermittelt wird.procedure according to claim 2 or 3 , characterized in that the reference temperature is determined as a function of a cylinder volume (V) and/or a residual gas content (xrg) and/or a combustion air ratio (λ). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Restgasanteil (xrg) und/oder das Verbrennungsluftverhältnis (λ) - als Konstante für einen, mehrere oder alle Betriebsfälle des Verbrennungsmotors vorbestimmt wird, und/oder - aus einem vorbefüllten Kennfeld in Abhängigkeit von einer Motorlast und der Motordrehzahl ausgelesen wird, und/oder - aus anderen Motor- und/oder Betriebs- und/oder Umgebungsgrößen berechnet wird, und/oder - mittels eines geeigneten Sensors gemessen wird.Method according to one of claims 2 until 4 , characterized in that the residual gas content (xrg) and/or the combustion air ratio (λ) - is predetermined as a constant for one, several or all operating cases of the internal combustion engine, and/or - is read out from a pre-filled characteristic diagram as a function of an engine load and the engine speed is, and/or - is calculated from other engine and/or operating and/or environmental variables, and/or - is measured by means of a suitable sensor. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte: - Aufstellen einer Energiebilanz im Zylinder für die, insbesondere zweite, Einspritzung, insbesondere unmittelbar, nach der, insbesondere zweiten, Einspritzung, und/oder - Ermitteln einer Nacheinspritztemperatur (Tafter) aus der aufgestellten Energiebilanz, und/oder - Ermitteln der Absenkung (ΔT) des Temperaturniveaus in Abhängigkeit von der ermittelten Referenztemperatur und der ermittelten Nacheinspritztemperatur.Method according to one of the preceding claims, characterized by the steps: - establishing an energy balance in the cylinder for the, in particular second, injection, in particular immediately after the, in particular second, injection, and/or - determining a post-injection temperature (T after ) from the established energy balance, and / or - determining the reduction (ΔT) of the temperature level as a function of the determined reference temperature and the determined post-injection temperature. Steuermittel (2) zur Bestimmung einer Absenkung eines Temperaturniveaus in einem Zylinder (Z1, Z2, Z3, Z4) eines Verbrennungsmotors (1), insbesondere ausgebildet in einem Motorsteuergerät für einen Verbrennungsmotor eines PKW, dazu eingerichtet, insbesondere mittels eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ermittelte und/oder in einem Speicher abgelegte, Werte der Absenkung (ΔT) eines Temperaturniveaus (T) zu übergeben - an eine Steuerkomponente (206) des Steuermittels für eine Echtzeitregelung von Funktionen des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von der übergebenen Werten, und/oder - an eine Diagnosekomponente (204) des Steuermittels für weitere Onboard-Diagnosefunktionen .Control means (2) for determining a reduction in a temperature level in a cylinder (Z1, Z2, Z3, Z4) of an internal combustion engine (1), in particular embodied in an engine control unit for an internal combustion engine of a passenger car, set up for this purpose, in particular by means of a method according to one of the preceding ones Claims to hand over values of the lowering (ΔT) of a temperature level (T) determined and/or stored in a memory - to a control component (206) of the control means for real-time regulation of functions of the internal combustion engine as a function of the transmitted values, and/or - To a diagnostic component (204) of the control means for further onboard diagnostic functions. Steuermittel gemäß Anspruch 7, aufweisend einen nichtflüchtigen Speicher (202), dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel dazu eingerichtet ist, eine oder mehrere, zu einem bzw. unterschiedlichen Diagnosezeitpunkten, insbesondere, ermittelte Ausprägungen der Absenkung des Temperaturniveaus in dem Speicher abzulegen.tax funds according to claim 7 , having a non-volatile memory (202), characterized in that the control means is set up to store one or more characteristics of the lowering of the temperature level determined at one or different diagnosis times, in particular, in the memory. Steuermittel gemäß Anspruch 8, dazu eingerichtet, in dem Speicher abgelegte Werte der Absenkung des Temperaturniveaus an einen Offboardrechner (208) für Offline-Diagnosefunktionen zu übergeben.tax funds according to claim 8 , set up to transfer values of the lowering of the temperature level stored in the memory to an offboard computer (208) for offline diagnostic functions. Verbrennungsmotor (1) mit mehreren Zylindern (Z), gekennzeichnet durch ein Steuermittel (2) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9.Internal combustion engine (1) with several cylinders (Z), characterized by a control means (2) according to one of Claims 7 until 9 .
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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