DE10303705A1 - Method for operating an internal combustion engine using direct fuel injection - Google Patents
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Abstract
Bei dem Verfahren zum Betreiben einer mit Kraftstoffdirekteinspritzung arbeitenden und mit einer Aufladevorrichtung versehenen Brennkraftmaschine (10), die einen variablen Ventiltrieb (31) aufweist, wird die Ventilüberschneidung der Gaswechselventile für einen Volllastbetrieb oder zumindest volllastnahen Betrieb der Brennkraftmaschine durch Einstellen der Gaswechselventilsteuerzeiten auf stationäre Sollwerte eingestellt und bei einer erhöhten Lastanforderung in den aufgeladenen Betrieb erfolgt eine dynamische Korrektur der stationären Sollwerte in Richtung zu höheren Ventilüberschneidungswerten nach Ladungswechsel-OT. Die dynamischen Korrekturwerte werden mittels eines ersten Faktors gewichtet, welcher in Abhängigkeit der Druckdifferenz zwischen Drucksollwert und tatsächlichem Druck (PUT_MES) im Ansaugkanal ist (11) und mittels eines zweiten Faktors gewichtet, welcher die Temperatur (T_MON) des Abgaskatalysators (21) berücksichtigt.In the method for operating an internal combustion engine (10) which operates with direct fuel injection and is provided with a charging device and has a variable valve drive (31), the valve overlap of the gas exchange valves for full-load operation or at least near-full-load operation of the internal combustion engine is set to stationary setpoint values by adjusting the gas exchange valve control times and with an increased load requirement in the charged operation, the stationary setpoints are dynamically corrected in the direction of higher valve overlap values after charge change TDC. The dynamic correction values are weighted by means of a first factor which is dependent on the pressure difference between the pressure setpoint and the actual pressure (PUT_MES) in the intake duct (11) and by means of a second factor which takes into account the temperature (T_MON) of the exhaust gas catalytic converter (21).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer mit einer Aufladevorrichtung versehenen und mit Kraftstoffdirekteinspritzung arbeitenden Brennkraftmaschine, die einen variablen Ventiltrieb aufweist.The invention relates to a method for operating a with a charging device and with Direct fuel injection internal combustion engine that has a variable valve train.
Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung (DI, Direct Injection) beinhalten ein großes Potential zur Reduktion des Kraftstoffverbrauches bei relativ geringem Schadstoffausstoß. Im Gegensatz zur Saugrohreinspritzung wird bei einer Direkteinspritzung Kraftstoff mit hohem Druck direkt in die Verbrennungsräume der Brennkraftmaschine eingespritzt.Direct injection internal combustion engines (DI, Direct Injection) have great potential for reduction of fuel consumption with relatively low pollutant emissions. In contrast In the case of direct injection, fuel is used for intake manifold injection with high pressure directly into the combustion chambers of the internal combustion engine injected.
Hierzu sind Einspritzsysteme mit zentralem Druckspeicher (Common-Rail) bekannt. In solchen Common-Rail-Systemen wird mittels einer Hochdruckpumpe ein vom elektronischen Steuergerät der Brennkraftmaschine über Drucksensor und Druckregler geregelter Kraftstoffdruck in der Verteilerleiste (Common-Rail) aufgebaut, der weitgehend unabhängig von Drehzahl und Einspritzmenge zur Verfügung steht. Über einen elektrisch ansteuerbaren Injektor wird der Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt. Dieser erhält seine Signale von dem Steuergerät. Durch die funktionelle Trennung von Druckerzeugung und Einspritzung kann der Einspritzdruck unabhängig vom aktuellen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine weitgehend frei gewählt werden.For this purpose, injection systems are included central pressure accumulator (common rail) known. In such common rail systems is by means of a high pressure pump from the electronic control unit of the internal combustion engine via pressure sensor and pressure regulator regulated fuel pressure in the manifold (Common Rail) built, the largely independent of speed and injection quantity is available. About an electric controllable injector, the fuel is injected into the combustion chamber. This receives its signals from the control unit. Through the functional separation of pressure generation and injection the injection pressure can be independent largely free from the current operating point of the internal combustion engine chosen become.
Es ist bekannt, zur Leistungs- und Drehmomentsteigerung von Brennkraftmaschinen eine Aufladeeinrichtung vorzusehen, welche die Ladungsmenge durch Vorverdichtung vergrößert. Dabei fördert ein Lader die Frischluft in den Zylinder der Brennkraftmaschine. Bei der mechanischen Aufladung wird der Verdichter direkt von der Brennkraftmaschine angetrieben (z.B.It is known for performance and Torque increase of internal combustion engines a supercharger to provide, which increases the amount of charge by pre-compression. there promotes a charger takes the fresh air into the cylinder of the internal combustion engine. With mechanical charging, the compressor is directly from the Internal combustion engine driven (e.g.
Kompressoraufladung), während bei einer Abgasturboaufladung eine mit dem Abgas der Brennkraftmaschine beaufschlagte Turbine (Abgasturbine) einen im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine liegenden Verdichter antreibt.Compressor charging) while at an exhaust gas turbocharger with the exhaust gas of the internal combustion engine acted upon turbine (exhaust gas turbine) one in the intake tract of the internal combustion engine drives lying compressor.
Bei Abgasturboaufladung ist das dynamische Anlaufverhalten teilweise verzögert. Die Verzögerung entsteht insbesondere beim Übergang vom Teillastbetrieb zum Vollastbetrieb und wird gelegentlich auch als „Turboloch" bezeichnet. Bei diesem Übergang des Betriebspunkts kommt es zu einer ungleichmäßigen Drehmomentabgabe.This is dynamic with turbocharging Startup behavior partially delayed. The delay arises especially during the transition from part-load operation to full-load operation and is occasionally also referred to as "turbo lag" this transition of the operating point there is an uneven torque output.
Moderne Brennkraftmaschinen weisen zur Senkung der Ladungswechselverluste variable Ventiltriebe mit ein- und mehrstufiger oder stufenloser Variabilität auf. Die variable Ventilsteuerung der Ein- und Auslassventile bietet die Möglichkeit die Ventilsteuerzeiten innerhalb der physikalischen Grenzen des vorhandenen Aktuatorprinzips (mechanisches System, hydraulisches System, elektrisches System, pneumatisches System oder eine Kombination der genannten Systeme) mehr oder weniger frei einzustellen. Dadurch können Verbrauchseinsparungen, niedrigere Rohemissionen und ein höheres Drehmoment erreicht werden. Eine variable Nockenwellenverstellung ist beispielsweise in der WO 99/43930 beschrieben.Modern internal combustion engines have variable valve train with reduced charge exchange losses single and multi-stage or stepless variability. The The variable valve control of the intake and exhaust valves offers possibility the valve timing within the physical limits of the existing actuator principle (mechanical system, hydraulic System, electrical system, pneumatic system or a combination of the systems mentioned) more or less freely set. Thereby can Consumption savings, lower raw emissions and higher torque can be achieved. A variable camshaft adjustment is for example described in WO 99/43930.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Betriebsweise einer mit Aufladung betriebenen und mit Kraftstoffdirekteinspritzung arbeitenden, einen variablen Ventiltrieb aufweisenden Brennkraftmaschine, insbesondere deren Ansprechverhalten bei Instationärvorgängen verbessert werden kann, ohne dass dabei eine Schädigung des Abgaskatalysators aufgrund zu hohen Temperaturen auftritt.The invention is based on the object specify a procedure by which the operation of a with charging operated and working with direct fuel injection, one variable valve train internal combustion engine, in particular whose response behavior can be improved during transient processes, without doing any harm of the catalytic converter occurs due to excessive temperatures.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, wie es in Anspruch 1 definiert ist.This task is accomplished through a process solved, as defined in claim 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bilden den Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous further developments of the inventive method form the subject of the subclaims.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die den Brennräumen der Brennkraftmaschine zugeführte Luft mittels einer Aufladevorrichtung vorverdichtet und Kraftstoff direkt in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt. Das Abgas der Brennkraftmaschine wird mittels eines Abgaskatalysators gereinigt und mit Hilfe einer Einrichtung kann Ventilüberschneidung der Gaswechselventile der Brennkraftmaschine variiert werden. Die Ventilüberschneidung der Gaswechselventile für einen Volllastbetrieb oder zumindest volllastnahen Betrieb der Brennkraftmaschine wird durch Einstellen der Gaswechselventilsteuerzeiten auf stationäre Sollwerte eingestellt. Bei einer erhöhten Lastanforderung in den aufgeladenen Betrieb der Brennkraftmaschine erfolgt eine dynamische Korrektur der stationären Sollwerte in Richtung zu höheren Werten. Die dynamischen Korrekturwerte werden mittels eines ersten Faktors gewichtet, welcher in Abhängigkeit der Druckdifferenz zwischen Drucksollwert und tatsächlichem Druck im Ansaugkanal festgelegt ist und mittels eines zweiten Faktors gewichtet, welcher die Temperatur des Abgaskatalysators berücksichtigt. Anschließend werden die derart korrigierten Sollwerte eingestellt.In the method according to the invention becomes the combustion chambers fed to the internal combustion engine Air pre-compressed by means of a supercharger and fuel directly into the combustion chambers injected into the internal combustion engine. The exhaust gas from the internal combustion engine is cleaned by means of an exhaust gas catalytic converter and with the help of a Device can overlap valve the gas exchange valves of the internal combustion engine can be varied. The valve overlap of gas exchange valves for full-load operation or at least operation of the internal combustion engine close to full load is done by setting the gas exchange valve timing to stationary setpoints set. With an increased Load request in the charged operation of the internal combustion engine the stationary setpoints are dynamically corrected in the direction of higher Values. The dynamic correction values are calculated using a first Factor weighted, which depends on the pressure difference between pressure setpoint and actual Pressure in the intake duct is fixed and weighted by means of a second factor, which takes into account the temperature of the catalytic converter. Then be the setpoints corrected in this way are set.
Dadurch ergibt sich ein verbessertes Ansprechverhalten des Abgasturboladers und damit ein verbessertes Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine. Das bei Abgasturboaufladung verzögerte Anlaufverhalten, insbesondere beim Übergang vom Teillastbetrieb zum Volllastbetrieb, gelegentlich auch als „Turboloch" bezeichnet, kann damit sicher verhindert werden.This results in an improved responsiveness of the exhaust gas turbocharger and thus a verb sert response of the internal combustion engine. The start-up behavior delayed in the case of exhaust gas turbocharging, in particular during the transition from part-load operation to full-load operation, sometimes also referred to as “turbo lag”, can thus be reliably prevented.
Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens erschließen sich aus der Beschreibung des Ausführungsbeispieles, das nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert wird. Die einzige Figur zeigt ein stark vereinfachtes Blockschaltbild einer aufgeladenen und mit Kraftstoffdirekteinspritzung ar beitenden Brennkraftmaschine mit einem variablen Ventiltrieb, bei der das erfindungsgemäße Verfahren angewandet wird.Further advantages of the method according to the invention tap itself from the description of the embodiment, the following based on the drawing explained becomes. The only figure shows a very simplified block diagram a charged and working with direct fuel injection Internal combustion engine with a variable valve train, in which the inventive method is applied.
In der Figur ist in Form eines Blockschaltbildes
eine aufgeladene Otto-Brennkraftmaschine
Über
einen Ansaugkanal
Die Brennkraftmaschine
Ausgangsseitig ist die Brennkraftmaschine
Die Temperatur des Abgaskatalysators
Mit dem Signal λEx der
Lambdasonde
Zur Erhöhung der Zylinderfüllung und
damit zur Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine
Ein Temperatursensor
Zur Abschaltung einzelner Zylinder
der Brennkraftmaschine
Ferner weist die Brennkraftmaschine
Die zur Verbrennung nötige Kraftstoffeinspritzmenge MFF wird in herkömmlicher Weise aus einem Lastparameter, nämlich der angesaugten Luftmasse MAF_KGH und der Drehzahl N berechnet und mehreren Korrekturen (Temperatureinfluss, Lambdaregler, usw.) unterworfen.The amount of fuel injection required for combustion MFF becomes more conventional Way from a load parameter, namely the intake air mass MAF_KGH and the speed N calculated and subjected to several corrections (temperature influence, lambda controller, etc.).
Ein aufgeladener, homogen betriebener DI-Ottomotor bietet im volllastnahen Betrieb die Möglichkeit Frischluft direkt in den Abgastrakt zu spülen. Voraussetzung dazu sind ein positives Druckgefälle zwischen Ein- und Auslassseite zum Zeitpunkt des Ladungswechsels OT (Oberer Totpunkt) sowie eine ausreichende Ventilüberschneidung VO (Valve Overlap) zwischen Auslass- und Einlassventil. Die Ventilüberschneidung VO, ausgedrückt in °KW (Kurbelwelle) lässt sich bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel über ein IVVT-System (Infinitely Variable Valve Timing) stufenlos einstellen. Zur Kennzeichnung dieses Systems werden im folgenden den verwendeten Parametern der Ausdruck IVVT vorangestellt.A charged, homogeneously operated DI petrol engines offer fresh air in full-load operation to flush directly into the exhaust system. A prerequisite for this is a positive pressure drop between the inlet and outlet side at the time of the charge change OT (top dead center) as well as a sufficient valve overlap VO (valve overlap) between exhaust and intake valve. The valve overlap VO, expressed in ° KW (crankshaft) let yourself in the described embodiment over a Infinitely variable valve timing (IVVT) system. To identify this system, the following are used Parameters preceded by the expression IVVT.
Durch die Direkteinspritzung von Kraftstoff ist sichergestellt, dass der Beginn der Einspritzung nach dem Schließen des Auslassventils erfolgt. Es wird so nur Frischluft ohne Kraftstoff zur Abgasseite gespült.Through the direct injection of Fuel ensures that the start of injection after closing of the exhaust valve. It is only fresh air without fuel flushed to the exhaust side.
Durch die zusätzliche Spülluft wird der Massenstrom durch die abgasseitig angeordnete Abgasturbine erhöht, wodurch sich die erzielbare Maximalleistung und das dynamische Verhalten eines Abgasturboladers deutlich verbessern. So kann insbesondere für geringe Motordrehzahlen das Ansprechverhalten eines Abgasturboladers verbessert werden.The mass flow becomes due to the additional purge air increased by the exhaust gas turbine arranged on the exhaust gas, whereby the achievable maximum performance and dynamic behavior of an exhaust gas turbocharger significantly improve. So in particular for low Engine speeds improve the response behavior of an exhaust gas turbocharger become.
Im volllastnahen Betrieb einer aufgeladenen Brennkraftmaschine bewirkt eine positive Druckdifferenz zwischen Einlass- und Auslassseite in Kombination mit einer entsprechenden Ventilüberschneidung VO dass Frischluft zur Abgasseite gespült wird. Die Spülluftmenge erhöht den Durchsatz durch die Brennkraftmaschine ohne an der Verbrennung teilzunehmen. Es treten insbesondere folgende Vorteile für das Betriebsverhalten auf:
- – Bei einem Lambdawert λEX = 1 findet bei Spülluft eine Verbrennung im Zylinder mit einem Lambdawert λCyl < 1 statt. Durch die Verbrennung im Fetten wird die Klopfneigung reduziert.
- – λCyl < 1 bewirkt einen sehr hohen CO- und HC-Anteil im Abgas. Gleichzeitig sorgt der Spülluftanteil für einen hohen Restsauerstoffgehalt und bewirkt so einen internen Sekun därlufteffekt. Die resultierende Abgaszusammensetzung bewirkt eine hohe Exothermie im Abgaskatalysator und beschleunigt so seine Aufheizung.
- – Durch Spülen wird der Restgasanteil im Brennraum und somit die Klopfneigung vermindert. Die Minimierung des Restgasanteils ist bei Betrieb an der Volllast von entscheidender Bedeutung um eine maximale Zylinderfüllung zu erreichen und diese Füllung auch effektiv, d.h. mit günstiger Verbrennungsschwerpunktlage, umzusetzen.
- – Die zusätzliche Spülluftmenge erhöht den Massenstrom durch die Turbine, wodurch bei niedrigen Motordrehzahlen sowohl das Ansprechverhalten, als auch die erreichbare Maximalleistung gesteigert werden können.
- - With a lambda value λ EX = 1, there is combustion in the cylinder with purge air with a lambda value λ Cyl <1. Burning in fat reduces the tendency to knock.
- - λ Cyl <1 causes a very high proportion of CO and HC in the exhaust gas. At the same time, the purge air content ensures a high residual oxygen content and thus creates an internal secondary air effect. The resulting exhaust gas composition causes a high level of exothermicity in the exhaust gas catalytic converter and thus accelerates its heating.
- - By flushing, the residual gas content in the combustion chamber and thus the knock tendency is reduced. The minimization of the residual gas portion is of crucial importance during operation at full load in order to achieve a maximum cylinder charge and to implement this charge effectively, ie with a favorable combustion center.
- - The additional amount of purge air increases the mass flow through the turbine, which means that the response as well as the achievable maximum output can be increased at low engine speeds.
Das Verhältnis der im Zylinder verbleibenden Luftmasse zur gesamten während eines Arbeitsspieles angesaugten Luftmasse wird als TE (Trapping Efficiency) bezeichnet.The ratio of the air mass remaining in the cylinder to the total during a work cycle Air mass sucked in is called TE (Trapping Efficiency).
Die gesamte angesaugte Luftmasse
setzt sich zusammen aus der Luftmasse MCyl,
die im Zylinder verbleibt und der Spülluftmasse MScav,
also derjenigen Luftmasse, die durch den Zylinder gespült wird.
Aus dem oben angegebenen Zusammenhang folgt, dass TE ≤ 1 ist. Je
größer die
Spülluftmasse
MScav ist, desto kleiner ist der Wert für die Trapping
Efficiency TE. D.h. der Luftmassenmesser
Bei einem IVVT-System (Infinitely Variable Valve Timing, stufenlose Verstellung der Nockenwellenposition) lässt sich die Trapping Effeciency TE über die Einlass- und Auslass-Nockenwellenposition stufenlos zwischen einem Minimalwert (maximale Spülluft) und dem Wert 1 (keine Spülluft, MScav = 0) verstellen.With an IVVT system (Infinitely Variable Valve Timing, stepless adjustment of the camshaft position), the trapping efficiency TE can be steplessly adjusted between a minimum value (maximum purge air) and the value 1 (no purge air, M Scav = 0) via the intake and exhaust camshaft position ) adjust.
Das im Abgas gemessene Lambda λEx stimmt,
aufgrund der nicht an der Verbrennung teilnehmenden Spülluftmasse
MScav, nicht mit dem Verbrennungslambda λCyl überein.
Es gilt folgender Zusammenhang
Die maximal zulässige Monolithtemperatur T_MON_MAX
des Abgaskatalysators stellt eine Begrenzung für die maximal zulässige Spülluftmenge
dar. Durch den Lambdawert λEx = 1, der mittels der Lambdaregelungseinrichtung
Der stationäre IVVT-Sollwert CAM_IN_FL_STAT_SP für den volllastnahen Betrieb für die Verstellung der Einlassnockenwelle und der stationäre IVVT-Sollwert CAM_EX_FL_STAT_SP für den volllastnahen Betrieb für die Verstellung der Auslassnockenwelle werden jeweils im Hinblick auf die erreichbare Volllast und die maximal zulässige Monolithtemperatur T_MON_MAX abgestimmt. Diese Temperatur T_MON_MAX darf aus Gründen der Dauerhaltbarkeit des Abgaskatalysators nicht auf Dauer überschritten werden. Sie ist insbesondere vom verwendeten Mate rial des Abgaskatalysators abhängig. Sie ist vom Hersteller vorgegeben und beträgt für einen handelsüblichen Abgaskatalysator typischerweise 950°C.The stationary IVVT setpoint CAM_IN_FL_STAT_SP for the full load operation for the adjustment of the intake camshaft and the stationary IVVT setpoint CAM_EX_FL_STAT_SP for full load operation for the adjustment of the exhaust camshaft are both in view on the achievable full load and the maximum permissible monolith temperature T_MON_MAX Voted. This temperature T_MON_MAX may for reasons of The durability of the catalytic converter is not permanently exceeded become. It is particularly from the material used of the catalytic converter dependent. It is specified by the manufacturer and is for a commercial one Catalytic converter typically 950 ° C.
Die Werte CAM_IN_FL_STAT_SP und CAM_EX_FL_STAT_SP, sowie die daraus resultierende Ventilüberschneidung VO stellen also die Sollwerte für die Einstellung der Gaswechselventile für maximale Leistung der Brennkraftmaschine unter Berücksichtigung der maximal zulässigen Monolithtemperatur T_MON_MAX des Abgaskatalysators dar, die im stationären Betrieb der Brennkraftmaschine zulässig sind.The values CAM_IN_FL_STAT_SP and CAM_EX_FL_STAT_SP, as well as the resulting valve overlap VO the setpoints for the setting of the gas exchange valves for maximum performance of the internal combustion engine considering the maximum allowable Monolith temperature T_MON_MAX of the catalytic converter, which is in steady-state operation the internal combustion engine permitted are.
Der Wert T_MON_MAX würde für niedrige
Drehzahlen (typischerweise N <=
2000 1/min) bei minimaler Trapping Effeciency TE (maximale Spülluftmenge) überschritten.
Da bei maximaler Spülluftmenge,
erreicht durch maximale Ventilüberschneidung
VO nach Ladungswechsel – OT
(Oberer Totpunkt auch eine maximale Monolithtemperatur T_MON_MAX überschritten
wird, müssen
die stationären
IVVT-Sollwerte begrenzt werden.
Die stationären Sollwerte (Set Point, SP)
für Volllast
(Full Load, FL) für
die Einstellung der Gaswechselventile, angegeben in °KW (Kurbelwelle)
sind in Abhängigkeit
der Drehzahl N, der Kühlmitteltemperatur TCO
und der Luftmasse MAF_KGH festgelegt und sind entweder in je einem
dreidimensionalen Kennfeld KF_1 bzw. KF_2 oder in mehreren, verknüpften Kennfeldern
in der Speichereinrichtung
Die Monolithtemperatur T_MON kann
in Abhängigkeit
von Grundgrößen der
Brennkraftmaschine mittels eines beliebigen, bekannten dynamischen
Temperaturmodells bestimmt werden. Ein Temperaturmodel für die Monolithtemperatur
T_MON eines Abgas katalysators ist beispielsweise in der
Als Eingangsgrößen für das Temperaturmodell können in Abhängigkeit der gewünschten Genauigkeit alle oder eine Auswahl der folgend genannten Parameter herangezogen werden:
- –Drehzahl N der Brennkraftmaschine
- –Luftmasse MAF_KGH,
- –Zündwinkel IGA,
- –Lambdawert im Abgas λEx,
- –Fahrzeuggeschwindigkeit VS (wegen Fahrtwind-Kühlung),
- –Kühlmitteltemperatur TCO,
- –Abschaltpattern PAT_SCC, wenn die Brennkraftmaschine mit einer Einrichtung zur Zylinderabschaltung ausgestattet ist,
- –Trapping Effeciency TE.
- –Speed N of the internal combustion engine
- - MAF_KGH air mass,
- –IGA ignition angle,
- –Lambda value in exhaust gas λ Ex ,
- –Vehicle speed VS (due to airstream cooling),
- –Coolant temperature TCO,
- - Switch-off pattern PAT_SCC, if the internal combustion engine is equipped with a device for cylinder deactivation,
- –Trapping Effeciency TE.
Alternativ hierzu ist auch eine direkte
Messung von T_MON im Monolithen mittels des Temperatursensors
Die stationären IVVT-Sollwerte sind durch die maximale Monolithtemperatur T_MON_MAX begrenzt. Bei einem positiven Lastsprung in den aufgeladenen Betrieb (Saugrohrdruck > Umgebungsdruck) können jedoch kurzzeitig IVVT-Sollwerte eingestellt werden, welche aus Gründen der maximalen Monolithtemperatur T_MON_MAX nicht dauerhaft möglich sind.The stationary IVVT setpoints are through the maximum monolith temperature T_MON_MAX is limited. With a positive Load jump in charged operation (intake manifold pressure> ambient pressure) can, however IVVT setpoints are set briefly, which for reasons of maximum monolith temperature T_MON_MAX are not permanently possible.
Ein Betrieb mit maximal möglicher
Ventilüberschneidung
VO ist kurzzeitig (typischerweise für einige Sekunden) möglich, da
aufgrund der thermischen Trägheit
des Abgassystems der Wert für
die maximale Monolithtemperatur T_MON_MAX erst nach längerer Zeit
erreicht und überschritten
wird. Zur Verbesserung des Turbolader- und Motoransprechverhaltens
ist aber ein solch kurzzeitiger Betrieb mit erhöhter Ventilüberschneidung VO ausreichend.
Die Ventilüberschneidung
VO wird über
eine temporäre
Korrektur der stationären
Volllast IVVT-Sollwerte CAM_EX_FL_STAT_SP, CAM_IN_FL_STAT SP eingestellt.
Der dynamische Korrekturwert für
das Einlassventil wird als CAM_IN_SP_DYN_COR, der dynamische Korrekturwert
für das
Auslassventil wird als CAM_EX_SP_DYN_COR bezeichnet.
Diese Korrekturwerte, angegeben in °KW (Kurbelwelle)
sind in Abhängigkeit
der Drehzahl N, der Kühlmitteltemperatur
TCO und der Luftmasse MAF_KGH festgelegt und sind entweder in je
einem dreidimensionalen Kennfeld KF_3 bzw. KF_4, oder in mehreren,
verknüpften
Kennfeldern in der Speichereinrichtung
Tritt ein positiver Lastsprung in
den aufgeladenen Betrieb (Saugrohrdruck > Umgebungsdruck) ein, so wird der beispielsweise
von einem Saugrohrmodell vorgegebene Drucksollwert stromaufwärts der
Drosselklappe PUT SP sprunghaft auf den Zielwert, welcher höher als
das Umgebungsdruckniveau liegt, ansteigen. Der tatsächliche
Druck PUT MES stromaufwärts
der Drosselklappe
Die Korrektur erfolgt über die
Faktoren
Diese Faktoren sind abhängig von
der Druckdifferenz PUT_DIF = PUT_SP – PUT_MES in entsprechenden
Kennfeldern KF_5 bzw. KF_6 in der Speichereinrichtung
Je kleiner die Druckdifferenz PUT_DIF = PUT_SP – PUT_MES ist, desto näher werden die Faktoren CAM_EX_DYN_COR_FRC und CAM_IN_DYN_COR_FAC an den Wert Null herangeführt.The smaller the pressure difference PUT_DIF = PUT_SP - PUT_MES is the closer the factors CAM_EX_DYN_COR_FRC and CAM_IN_DYN_COR_FAC introduced the value zero.
Wie bereits erwähnt, ist ein längerer Betrieb mit dynamischen Korrekturen CAM_EX_SP_DYN_COR, CAM_IN_SP_DYN_COR aus Gründen der maximalen Monolithtemperatur T_MON_MAX nicht möglich. Abhängig vom Temperaturniveau im Monolithen zum Zeitpunkt des Lastsprungs, kann es vorkommen, das T_MON_MAX überschritten wird, bevor der Solllastwert erreicht wurde. In diesem Fall müssen die dynamischen Korrekturen CAM_EX_SP_DYN_COR, CAM_IN_SP_DYN_COR frühzeitig auf Null gesetzt werden. Der Solllastwert wird auch in diesem Fall eingestellt, jedoch nicht mit höchstmöglicher Dynamik.As already mentioned, it is a longer operation with dynamic corrections CAM_EX_SP_DYN_COR, CAM_IN_SP_DYN_COR for reasons the maximum monolith temperature T_MON_MAX not possible. Depending on the Temperature level in the monolith at the time of the load jump, can it happen that the T_MON_MAX exceeded before the target load value has been reached. In this case, the dynamic corrections CAM_EX_SP_DYN_COR, CAM_IN_SP_DYN_COR early be set to zero. The target load value is also in this case set, but not with the highest possible Dynamics.
Die Korrektur erfolgt über die
Faktoren CAM_EX_TEMP_COR_FAC und CAM_IN_TEMP_COR_FAC. Diese Faktoren
sind abhängig
von der Monolithtemperatur T_MON in entsprechenden Kennfeldern KF_7
bzw. KF_8 in der Speichereinrichtung
Der korrigierte IVVT-Sollwert für die Auslassnockenwelle
CAM_EX_FL SP ergibt sich somit aus der Summe des stationären Sollwertes
für Volllast
CAM_EX_FL_STAT_SP und der mit dem von der Druckdifferenz abhängigem Korrekturfaktor
CAM_EX_DYN_COR_FAC und dem temperaturabhängigen Korrekturfaktor CAM_EX_TEMP_COR_FAC
gewichteten dynamischen Korrektur des Sollwertes CAM_EX_SP_DYN_COR.
Der korrigierte IVVT-Sollwert für die Einlassnockenwelle
CAM_IN_FL_SP ergibt sich somit aus der Summe des stationären Sollwertes
für Volllast
CAM_IN_FL_STAT_SP und der mit dem von der Druckdifferenz abhängigem Korrekturfaktor
CAM_IN_SP_DYN_COR_FAC und dem temperaturabhängigen Korrekturfaktor CAM_IN_TEMP_COR_FAC
gewichteten dynamischen Korrektur des Sollwertes CAM_IN_SP_DYN_COR.
Ist sowohl der von der Druckdifferenz abhängige Korrekturfaktor, als auch der temperaturabhängige Korrekturfaktor gleich Null (Druckdifferenz P_DIF= Null und T_MON = T_MON_MAX), so ist auch die dynamische Korrektur Null und es wird der IVVT Sollwert auf den stationären Sollwert gesetzt, der für Dauerbetrieb möglich ist.Is both that of the pressure difference dependent Correction factor, as well as the temperature-dependent correction factor the same Zero (pressure difference P_DIF = zero and T_MON = T_MON_MAX), is also the dynamic correction zero and it becomes the IVVT setpoint on the stationary Setpoint set for Continuous operation possible is.
Ein IVVT-Lageregler der Einrichtung
Die Erfindung wurde anhand eines Beispiels erläutert, bei dem Ventilüberschneidung VO mittels eines sogenannten IVVT-Systems, d.h. durch stufenlose Verstellung sowohl der Einlass- als auch der Auslassnockenwelle eingestellt wird.The invention was based on a Example explains at the valve overlap VO by means of a so-called IVVT system, i.e. through continuous adjustment both the intake and exhaust camshafts are adjusted becomes.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist aber jede Einrichtung geeignet, mit deren Hilfe die Ventilüberschneidung geändert werden kann.To carry out the method according to the invention but any device is suitable, with the help of the valve overlap changed can be.
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