DE10321192A1 - Controlling internal combustion engine, especially a diesel, involves assessing dynamic operating condition of engine and adjusting fuel supply or injection starting point depending on working point - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren und eine Steuerung für einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Dieselmotor.The The invention relates to a control method and a control for a Internal combustion engine, especially a diesel engine.
Bei einem Verbrennungsmotor findet die Verbrennung in einem abgeschlossenen System, dem Zylinder, statt. Die Qualität der Verbrennung wird zum einen durch den Zustand des Luft-Gasgemisches beim Schließen des Einlassventils des Zylinders und zum anderen durch die Koordination der Einspritzung bestimmt.at an internal combustion engine takes place in a closed combustion System, the cylinder, instead. The quality of the combustion becomes one due to the condition of the air-gas mixture when the Inlet valve of the cylinder and secondly through coordination the injection determined.
Wesentliche Größen des Zustands des Luft-Gasgemisches sind Druck, Temperatur und Sauerstoffanteil. Die Koordination der Einspritzung wird im Wesentlichen durch Förderbeginn und Förderdauer der Kraftstoffzufuhr bzw. den Verbrennungsbeginn und die umgesetzte Energie beeinflusst. Qualitätsmerkmale einer Verbrennung sind unter anderem die in den Abgasen enthaltenen Stickoxide und Partikel, der Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors und das bei der Verbrennung entstehende Geräusch.basics Sizes of The state of the air-gas mixture is pressure, temperature and oxygen content. The coordination of the injection is essentially the start of delivery and funding period the fuel supply or the start of combustion and the converted Affects energy. quality features a combustion include those contained in the exhaust gases Nitrogen oxides and particles, the fuel consumption of the internal combustion engine and the noise generated during combustion.
Der Einspritzbeginn bestimmt im Wesentlichen den Verbrennungsbeginn und damit die Emissionen des Verbrennungsmotors. Um einen Kompromiss zwischen geringem Kraftstoffverbrauch und der Einhaltung der Grenzwerte für Emissionen (Abgase und Geräusche) zu erhalten, sollte der Einspritzbeginn mit einer Genauigkeit von etwa +/– 1 ° KW eingehalten werden. Bei Dieselmotoren enthalten EDC (Electronic Diesel Control)-Anlagen hierzu eine integrierte Magnetventilverstellfunktion, die den Förderbeginn einer Einspritzpumpe in der Abhängigkeit von der Drehzahl, Last und Motortemperatur verstellen kann.The The start of injection essentially determines the start of combustion and thus the emissions of the internal combustion engine. A compromise between low fuel consumption and compliance with the limit values for emissions (Exhaust gases and noises) to get the start of injection with an accuracy of about +/- 1 ° KW observed become. In diesel engines contain EDC (Electronic Diesel Control) systems an integrated solenoid valve adjustment function that starts the delivery an injection pump in dependence of the speed, load and engine temperature.
In der derzeit bei Dieselmotorsteuerungen vorgenommenen Koordination von Stelleingriffen auf das Gassystem des Motors, insbesondere auf die Abgasrückführung (AGR) und Ladedruckregelung, und auf das Einspritzsystem, insbesondere auf den Förderbeginn und die Förderdauer der Kraftstoffzufuhr, wird davon ausgegangen, dass bei allen Betriebszuständen des Dieselmotors die Sollwerte des Gassystems (Abgasrückführung/Ladedruck) erreicht werden, die einen geringen Kraftstoffverbrauch und geringe Emissionen sicherstellen. Das Zeitverhalten des Gassystems bewirkt allerdings, dass die Sollwerte der Abgasrückführung- und Ladedruckregelung, insbesondere in dynamischen Übergangsphasen wie bei einer Beschleunigung, nicht eingestellt werden können. Daher kann das optimale Emissionsverhalten der stationären Applikation nicht bei allen Betriebszuständen des Dieselmotors erzielt werden.In the coordination currently undertaken for diesel engine controls interventions on the gas system of the engine, in particular on exhaust gas recirculation (EGR) and boost pressure control, and on the injection system, in particular on the start of funding and the funding period the fuel supply, it is assumed that in all operating states of the Diesel engine the target values of the gas system (exhaust gas recirculation / boost pressure) can be achieved with low fuel consumption and low Ensure emissions. The time behavior of the gas system causes however, that the target values of the exhaust gas recirculation and boost pressure control, in particular in dynamic transition phases like acceleration, cannot be adjusted. Therefore cannot achieve the optimal emission behavior of the stationary application for all operating conditions of the diesel engine can be achieved.
Mit der vorliegenden Erfindung sollen daher ein Steuerungsverfahren und eine Steuerung für einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Dieselmotor, geschaffen werden, die ein gutes Emissionsverhalten auch in dynamischen Übergangsphasen eines Dieselmotors aufweisen.With The present invention is therefore intended to be a control method and a controller for an internal combustion engine, in particular a diesel engine that have good emissions behavior even in dynamic transition phases of a Have diesel engine.
Dies wird durch ein Steuerungsverfahren und eine Steuerung für einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen nach Anspruch 1 bzw. 8 ermöglicht. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This is controlled by a control method and a control for one Internal combustion engine with the features of claim 1 and 8, respectively. preferred Embodiments of the invention result from the dependent claims.
Stationäre Messungen am Motorprüfstand haben gezeigt, dass durch Ändern des Einspritz- und damit Verbrennungsbeginns Emissionsverschlechterungen, die durch variierende Massenströme bei der Abgasrückführung und der Motorfüllung entstehen, zumindest teilweise kompensiert werden können. Beispielsweise kann in dynamischen Übergangsphasen eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Dieselmotors, ein Frischluftmangel auftreten, wenn der Frischluftmengensollwert nicht erreicht wird. Bei einem applizierten Verbrennungsbeginn von beispielsweise 9°KW sind dann zwar die Stickoxidemissionen relativ gering, die Partikelemissionen allerdings aufgrund des Frischluftmangels vergleichsweise hoch. Damit verschlechtert sich die Gesamtqualität der Verbrennung.Stationary measurements on the engine test bench shown that by changing of the injection and thus Combustion begins to deteriorate due to varying emissions mass flows in exhaust gas recirculation and the engine filling arise, can be at least partially compensated. For example can in dynamic transition phases an internal combustion engine, especially a diesel engine, a lack of fresh air occur when the fresh air volume setpoint is not reached. At an applied start of combustion of, for example, 9 ° KW are then the nitrogen oxide emissions are relatively low, the particle emissions however comparatively high due to the lack of fresh air. As a result, the overall quality of the combustion deteriorates.
Durch eine Erkennung der in dynamischen Phasen auftretenden Abweichungen von Sollwerten kann das Emissionsverhalten durch eine Änderung des Verbrennungsbeginns derart kompensiert werden, dass die Qualität der Verbrennung bezüglich der Stickoxidemissionen und der Opazität ähnlich der Verbrennungsqualität in stationären Phasen des Verbrennungsmotors ist. Dies gilt im Übrigen für alle Abweichungen von Sollwerten während dynamischer Übergangsphasen des Motors. In ungünstigen Fahrzuständen kann es unter Umständen vorkommen, dass ein verändertes Emissionsverhalten in dynamischen Motorbetriebsphasen nicht vollständig kompensiert werden kann, beispielsweise bei einem Luftüberschuss. In diesem Fall kann durch Spätverstellung des Verbrennungsbeginns die Verschlechterung des Emissionsverhaltens verringert werden. Bei Verbrennungsmotoren ändern sich also die qualitativen Zusammenhänge zwischen Emissionen, insbesondere zwischen Stickoxid- und Partikelemissionen betriebspunktabhängig.By a detection of the deviations occurring in dynamic phases emission values can be changed by changing the The beginning of combustion is compensated in such a way that the quality of the combustion in terms of nitrogen oxide emissions and opacity similar to the combustion quality in stationary phases of the internal combustion engine. This also applies to all deviations from target values while dynamic transition phases of the motor. In unfavorable driving conditions under certain circumstances happen that a changed Emission behavior in dynamic engine operating phases cannot be fully compensated for can, for example in the event of excess air. In this case through late adjustment at the start of combustion the deterioration in emission behavior be reduced. The quality of combustion engines changes relationships between emissions, especially between nitrogen oxide and particle emissions depending on the operating point.
Der Erfindung liegt insbesondere der Gedanke zu Grunde, einen dynamischen Betriebszustand eines Verbrennungsmotors zu bewerten und abhängig vom Betriebspunkt den Förder- oder Einspritzbeginn einzustellen. Der Betriebspunkt des Verbrennungsmotors wird beispielsweise durch die Last des Motors, die Drehzahl des Motors, Umweltbedingungen, die Motortemperatur und dergleichen beeinflusst. Durch die Bewertung des dynamischen Betriebszustands des Verbrennungsmotors kann der Förder- oder Einspritzbeginn derart angepasst werden, dass auch in dynamischen Übergangsphasen, wie beispielsweise bei einer Beschleunigung, die Abweichungen von Sollwerten zumindest teilweise kompensiert werden können.The invention is based in particular on the idea of evaluating a dynamic operating state of an internal combustion engine and adjusting the start of delivery or injection depending on the operating point. The operating point of the internal combustion engine is influenced, for example, by the load of the engine, the speed of the engine, environmental conditions, the engine temperature and the like. By evaluating the dynamic operating state of the internal combustion engine, the The start of delivery or injection are adapted such that the deviations from setpoints can be at least partially compensated for even in dynamic transition phases, such as during acceleration.
Der dynamische Betriebszustand wird vorzugsweise bewertet, indem die Abweichung von mindestens einem Parameter des Gassystems des Verbrennungsmotors von einem Sollwert gemessen wird. Wie bereits oben erwähnt, entstehen Emissionsverschlechterungen insbesondere während dynamischer Übergangsphasen des jeweiligen Verbrennungsmotors, vor allem aufgrund variierender Massenströme im Gassystem. Erfindungsgemäß können die Schwankungen der Massenströme gemessen und zur Bewertung des dynamischen Betriebszustands herangezogen werden.The dynamic operating condition is preferably assessed by the Deviation from at least one parameter of the gas system of the internal combustion engine is measured from a setpoint. As mentioned above, arise Worsening emissions especially during dynamic transition phases of the respective internal combustion engine, especially due to varying mass flows in the gas system. According to the Fluctuations in mass flows measured and used to evaluate the dynamic operating state become.
Insbesondere kann die Abweichung der Abgasrückführungsregelung von einem Sollwert gemessen werden. Da direkte Abgasrückführmassenstrom- und Füllungsmessungen derzeit nicht möglich sind, eignet sich diese Messung insbesondere für Motorsteuerungen, die auf einem Füllungsmodell basieren, beispielsweise die Seriensteuerung EDC16 der Anmelderin oder eine auf einem zylinderdruckbasierten Motormodell aufbauende Motorsteuerung. Die quantitative Dynamikerkennung bzw. Sollwertabweichung kann hierbei über die Abgasrückführungsrate und Motorfüllung oder Frischluftmasse gemessen werden.In particular can be the deviation of the exhaust gas recirculation control be measured from a setpoint. Since direct exhaust gas recirculation mass flow and filling measurements are currently not possible This measurement is particularly suitable for motor controls that are based on a filling model based, for example, the series control EDC16 of the applicant or one based on a cylinder pressure-based engine model Motor control. The quantitative dynamic detection or setpoint deviation can over here the exhaust gas recirculation rate and engine filling or fresh air mass can be measured.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, die Abweichung der Ladedruckregelung von einem Sollwert zu messen. Diese Messung bietet sich ebenfalls bei auf einem Füllungsmodell basierenden Motorsteuerungen an.alternative or additionally is it also possible measure the deviation of the charge pressure control from a setpoint. This measurement is also available on a filling model based engine controls.
Zur Bewertung des dynamischen Betriebszustands kann auch die Abweichung der Frischluftmenge von einem Sollwert gemessen werden. Bei Motorsteuerungen, die kein Füllungsmodell verwenden, wie beispielsweise die Seriensteuerung EDC15P+ der Anmelderin, kann eine quantitative Dynamikerkennung bzw. Sollwertabweichung beispielsweise über einen Heißfilm-Luftmassensensor erfolgen, der im Frischluftzuführungssystem des Verbrennungsmotors angeordnet ist.to Evaluation of the dynamic operating condition can also be the deviation the fresh air volume can be measured from a setpoint. With motor controls, which is not a filling model use, such as the series control EDC15P + from the applicant, can a quantitative dynamic detection or setpoint deviation for example about a hot film air mass sensor take place in the fresh air supply system of the internal combustion engine is arranged.
Schließlich kann auch die Abweichung der Motorfüllung von einem Sollwert gemessen werden, um eine dynamische Phase der Motors erkennen zu können.Finally, can also the deviation of the engine charge from a setpoint to be measured to a dynamic phase of Motors to be able to recognize.
Die gemessene Abweichung mindestens eines Parameters wird vorzugsweise von einer Filterschaltung, beispielsweise einem numerischen Filter, gefiltert; aus dem gefilterten Signal wird von einer Korrekturfunktion, die der Filterschaltung nachgeschaltet ist, ein Korrektursignal gebildet, das zur Korrektur des Förder- oder Einspritzbeginns verwendet wird.The measured deviation of at least one parameter is preferred filtered by a filter circuit, for example a numerical filter; from the filtered signal is a correction function that a correction signal is formed downstream of the filter circuit, to correct the funding or start of injection is used.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Steuerung für ein Verbrennungsmotor-Einspritzsystem, die derart ausgebildet ist, dass ein dynamischer Betriebszustand des Verbrennungsmotors bewertet und betriebspunktabhängig der Förder- oder Einspritzbeginn von Kraftstoff eingestellt wird. Die Steuerung kann beispielsweise Teil einer Motorsteuerungs-Software für den Verbrennungsmotor sein.According to one Another aspect relates to a control system for an internal combustion engine injection system, which is designed such that a dynamic operating state of the internal combustion engine and depending on the operating point Start of delivery or injection of fuel is set. The control can, for example Be part of an engine control software for the internal combustion engine.
Vorzugsweise sind Messmittel zum Bewerten des dynamischen Betriebszustands im Gassystem des Verbrennungsmotors vorgesehen, mit denen die Abweichung von mindestens einem Parameter des Gassystems von einem Sollwert gemessen werden kann.Preferably are measuring devices for evaluating the dynamic operating status in the Gas system of the internal combustion engine provided with which the deviation of at least one parameter of the gas system from a setpoint can be measured.
Insbesondere sind Messmittel vorgesehen, um die Abweichung der Abgasrückführungsregelung von einem Sollwert zu messen. Diese Messmittel sind beispielsweise im Abgasrückführungssystem des Verbrennungsmotors angeordnet und messen die Abgasrückführungsrate.In particular measuring means are provided to measure the deviation of the exhaust gas recirculation control from to measure a setpoint. These measuring devices are, for example, in Exhaust gas recirculation system of the Internal combustion engine arranged and measure the exhaust gas recirculation rate.
Es können auch Messmittel vorgesehen sein, um die Abweichung der Ladedruckregelung von einem Sollwert zu messen.It can measuring means can also be provided to measure the deviation of the charge pressure control to measure from a set point.
Schließlich können ferner Messmittel vorgesehen sein, um die Abweichung der Frischluftmenge von einem Sollwert zu messen. Massenströme werden vorzugsweise durch einen Heißfilm-Luftmassensensor gemessen.Finally, further Measuring means can be provided to measure the deviation of the fresh air quantity to measure a setpoint. Mass flows are preferably through a hot film air mass sensor measured.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Messmittel auch vorgesehen sein, um die Abweichung der Motorfüllung von einem Sollwert zu messen.In a further embodiment of the invention the measuring means can also be provided to measure the deviation of the engine charge to measure a setpoint.
Die Steuerung zeichnet sich vorzugsweise durch eine Filterschaltung, der die gemessene Abweichung mindestens eines Parameters eingangsseitig zugeführt wird, und durch eine der Filterschaltung nachgeschaltete Korrekturfunktion aus, die ein Korrektursignal erzeugt, das zur Korrektur des Förder- oder Einspritzbeginns verwendet wird.The Control is preferably characterized by a filter circuit, the measured deviation of at least one parameter on the input side supplied is, and by a correction function downstream of the filter circuit off, which generates a correction signal which is used to correct the conveying or Start of injection is used.
Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Anwendung bei Dieselmotoren, wobei die Erfindung jedoch grundsätzlich allgemein auf Verbrennungsmotoren anwendbar ist.The The invention is particularly suitable for use in diesel engines, however, the invention is generally generally applied to internal combustion engines is applicable.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen von erfindungsgemäßen Motorsteuerungen.Further advantages, features and possible uses of the present invention result from the following description of exemplary embodiments of Mo according to the invention door controls.
Die Zeichnungen zeigen inThe Drawings show in
In
Das
Korrektursignal
Aufgrund
dieser Abweichung ist eine Korrektur des Förderbeginns erforderlich, um
auch in dynamischen Phasen eines Dieselmotors geringe Emissionen
zu erzielen. Hierzu wird die Differenz
Da
bei der in
Die
in
Die
Steuerung weist ein Kennfeld
Das
Korrektursignal
Bei
den oben erläuterten
Motorsteuerungen erfolgt eine quantitative Dynamikerkennung bzw. Sollwertabweichung
insbesondere durch den Vergleich von Istwerten mit Sollwerten. Aus
den festgestellten Differenzen von Ist- und Sollwerten werden mittels
der numerischen Filter
An
dieser Stelle sei angemerkt, dass die numerischen Filter
- 10, 10''10 10 ''
- Kennfeldmap
- 1212
- Drehzahlrotational speed
- 1414
- EinspritzmengeInjection quantity
- 1515
- Mitteldruckmedium pressure
- 1616
- Ausgangssignaloutput
- 1717
- Ausgangssignaloutput
- 18, 18', 18''18 18 ', 18' '
- Korrektursignalcorrection signal
- 2020
- Multiplikatormultiplier
- 22, 22'22 22 '
- Sollwertsetpoint
- 24, 24'24 24 '
- Istwertactual value
- 2626
- Subtrahierersubtractor
- 28, 28'28 28 '
- Abweichungdeviation
- 30, 30', 30''30 30 ', 30' '
- Numerischer Filternumeric filter
- 32, 32', 32''32 32 ', 32' '
- Korrekturfunktioncorrection function
- 3434
- FörderbeginnsteuersignalFeed start control signal
- 3535
- Verbrennungsbeginn-SteuersignalCombustion start control signal
- 36, 36', 36''36 36 ', 36' '
- FörderbeginnkorrekturwertStart of delivery correction value
- 38, 38'38 38 '
- FörderbeginnsteuersignalFeed start control signal
- 3939
- Verbrennungsbeginn-SteuersignalCombustion start control signal
- 4040
- Addiereradder
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