DE10327055A1 - Determining exhaust feedback mass flow of internal combustion engine involves deriving it from measured fresh air mass flow using adapted cylinder mass flow characteristic - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bestimmung des Abgasrückführmassenstroms eines Verbrennungsmotors, beispielsweise eines Dieselmotors. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung, wobei mit Hilfe der somit gewonnenen Information über den Abgasrückführmassenstrom die Abgasrückführrate korrekt bestimmt werden kann.The The present invention relates to a method and a device for determining the exhaust gas recirculation mass flow an internal combustion engine, such as a diesel engine. Especially The present invention relates to such a method and Such a device, wherein with the help of the thus obtained information about the exhaust gas recirculation mass flow the exhaust gas recirculation rate correct can be determined.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bestimmung von Modellparametern eines Modells für physikalische Größen wie beispielsweise dem Abgasrückführmassenstrom oder einem Zylindermassenstrom in einem Verbrennungsmotor. Mit einem derartigen Modell können die physikalischen Größen in Abhängigkeit von gemessenen Betriebsparametern des Verbrennungsmotors bestimmt werden, ohne dass eine direkte Messung erforderlich ist.Farther The present invention relates to a method and a device for determining model parameters of a model for physical Sizes like for example, the exhaust gas recirculation mass flow or a cylinder mass flow in an internal combustion engine. With a such model can the physical quantities in dependence determined by measured operating parameters of the internal combustion engine without direct measurement.
Für eine insbesondere emissionsoptimale Regelung eines Verbrennungsmotors, z. B. eines aufgeladenen Dieselmotors, ist die genaue Kenntnis einer möglichst großen Anzahl von Betriebsparametern des Motorsystems von entscheidender Bedeutung. Ein derartiger Betriebsparameter ist bei einem Verbrennungsmotor mit Abgasrückführung beispielsweise der Abgasrückführmassenstrom, d. h. der Massenstrom des von dem Verbrennungsmotor ausgestoßenen Abgases, welches über eine Abgasrückführleitung einer Mischstelle zugeführt wird, wo das Abgas mit angesaugter Frischluft gemischt wird, um das daraus resultierende Frischluft/Abgasgemisch den Brennräumen des Verbrennungsmotors zuzuführen. Auch die so genannte Abgasrückführrate, d.h. der Quotient aus dem angesaugten Frischluftmassenstrom und dem Abgasrückführmassenstrom, ist für die Einhaltung von Abgasbestimmungen wichtig.For a particular Emission-optimal control of an internal combustion engine, eg. B. one charged diesel engine, the exact knowledge of one is possible huge Number of operating parameters of the engine system of decisive Importance. Such an operating parameter is in an internal combustion engine with exhaust gas recirculation, for example the exhaust gas recirculation mass flow, d. H. the mass flow of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine, which over an exhaust gas recirculation line fed to a mixing point where the exhaust gas is mixed with fresh intake air the resulting fresh air / exhaust gas mixture the combustion chambers of Supply combustion engine. Also the so-called exhaust gas recirculation rate, i.e. the quotient of the intake fresh air mass flow and the exhaust gas recirculation mass flow, is for Compliance with emission regulations is important.
Ein anderer Betriebsparameter bzw. eine physikalische Größe, welche für die Regelung des Verbrennungsmotors relevant ist, ist beispielsweise die Zylinderfüllung. Ein Modell, welches die Zylinderfüllung und andere Größen im Frischluft- und/oder Abgastrakt des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von (zu messenden) Betriebsparametern beschreibt, wird auch als Füllungsmodell bezeichnet.One other operating parameters or a physical size, which for the Control of the internal combustion engine is relevant, for example the cylinder filling. A model showing the cylinder filling and other sizes in the fresh air and / or exhaust tract of the internal combustion engine in dependence of (to be measured) operating parameters is also called filling model designated.
Derzeit ist der Abgasrückführmassenstrom nur mit teuren oder kurzlebigen Sensoren messbar. Empirisch oder physikalisch basierte Modelle, mit denen der Abgasrückführmassenstrom aus anderen Betriebsparametern des Motorsystems abgeleitet werden kann, weisen eine unzureichende Genauigkeit auf.Currently is the exhaust gas recirculation mass flow measurable only with expensive or short-lived sensors. Empirical or physically based models with which the exhaust gas recirculation mass flow derived from other operating parameters of the engine system can, have an insufficient accuracy.
Derartige Modelle zur Bestimmung einer physikalischen Größe wie dem Abgasrückführmassenstrom enthalten üblicherweise eine Anzahl von Modellparametern, welche anhand einzelner Messungen dieser physikalischen Größe in Abhängigkeit von jeweiligen Werten der Betriebsparametern angepasst werden, so dass das Modell das Verhalten der jeweiligen physikalischen Größe in Abhängigkeit von den Betriebsparametern über einen gewünschten Bereich möglichst genau beschreibt. Ein derartiges Modell kann durch eine Funktion y(a →,x →) dargestellt werden, wobei y die physikalische Größe ist, der Vektor a → als Komponenten die n Modellparameter und der Vektor x → als Komponenten die Betriebsparameter enthält. Prinzipiell kann ein derartiges Modell auch mehr als eine physikalische Größe beschreiben, y(a →,x →) würde dann mehrere physikalische Größen bezeichnen.such Models for determining a physical quantity, such as exhaust gas recirculation mass flow, typically include a number of model parameters based on individual measurements this physical quantity in dependence be adjusted by respective values of the operating parameters, so that the model depends on the behavior of the respective physical quantity from the operating parameters via a desired one Area as possible exactly describes. Such a model can be represented by a function y (a →, x →) where y is the physical quantity, the vector a → as components the n model parameters and the vector x → as components the operating parameters contains. In principle, such a model can also do more than a physical one Describe size, y (a →, x →) would then designate several physical quantities.
Dabei
ergibt sich aus jeder der einzelnen Messungen eine Gleichung. Durch
Lösen des
sich aus allen diesen Messungen ergebenden Gleichungssystems aus
m Gleichungen
Bei
einer entsprechend großen
Anzahl von Messungen (insbesondere wenn m > n, also die Anzahl der Messungen die
Anzahl der Modellparameter übersteigt)
ist das Gleichungssystem (
Dieses
Problem wurde bisher gelöst,
indem entweder eine entsprechende Anzahl m-n von Gleichungen ignoriert
wurde oder – dazu äquivalent – eine entsprechende
Anzahl von Gleichungen derart angepasst wurde, dass die Widersprüche entfallen
und das Gleichungssystem (
Dies hat insbesondere dann Nachteile, wenn die verschiedenen Messungen yi von unterschiedlich genauen Sensoren oder an Arbeitspunkten unterschiedlicher Genauigkeit gewon nen wurden. Indem einfach eine bestimmte Anzahl von Messungen ignoriert (bzw. angepasst) werden, kann es sein, dass gerade die ungenauesten Messungen letztlich das Modell bestimmen. Wenn nicht gerade die ungenauesten bzw. im Fall von dynamischen Werteveränderungen langsamsten Messungen ignoriert werden, führt dies zu einer Verschlechterung der Genauigkeit bzw. Dynamik des Modells gegenüber einer idealen Verarbeitung der Messdaten.This has disadvantages, in particular, if the different measurements y i were obtained from sensors of different accuracy or at operating points of different accuracy. By simply ignoring (or adjusting) a certain number of measurements, it may be that even the most inaccurate measurements ultimately determine the model. Failure to ignore the most inaccurate or, in the case of dynamic value changes, slowest measurements will degrade the accuracy or dynamics of the model over ideal processing of the measurement data.
Auch die Bestimmung der Abgasrückführrate ist bei herkömmlicher Vorgehensweise stark fehlerbehaftet.Also the determination of the exhaust gas recirculation rate is in conventional Procedure strongly erroneous.
Implizit
wird zu ihrer Bestimmung durch Prüfstandsmessungen zunächst aus
verschiedenen Betriebsparametern der in den jeweiligen Zylinder
oder Brennraum des Verbrennungsmotors angesaugte Gesamt- oder Zylindermassenstrom
dmzyl bestimmt. Hierzu kommen als Betriebsparameter
insbesondere der Druck und die Temperatur in der Verbindung (dem
so genannten Saugrohr) zwischen der zuvor genannten Mischstelle
und dem Zylinder sowie die Einspritzmenge des Luft/Kraftstoffgemisches
und die Motordrehzahl in Frage, wobei durch die Prüfstandsmessungen
der Zylindermassenstrom, welcher im Prinzip der Summe aus dem Frischluftmassenstrom
dmHFM und dem Abgasrückführmassenstrom dmAGR entspricht,
abhängig
von diesen Betriebsparametern in Form eines Kennfelds ermittelt
wird, d.h. es ist somit bekannt, bei welchen Betriebsparameterwerten
welcher Zylindermassenstrom auftritt. Der angesaugte Frischluftmassenstrom
wird mit Hilfe eines Luftmassensensors, beispielsweise eines Heißfilm-Luftmassensensors,
im Ansaugtrakt gemessen. Der Abgasrückführmassenstrom dmAGR ergibt
sich aus dem Zylindermassenstrom dmzyl und
dem im laufenden Betrieb gemessenen Frischluftmassenstrom dmHFM als Differenz:
Die
gesuchte Abgasrückführrate rAGR folgt dann durch Quotientenbildung:
Nur der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass die tatsächliche Implementierung zwar etwas von dem zuvor beschriebenen Verfahren abweichen kann, sich jedoch grundsätzlich auf diesen Algorithmus zurückführen lässt.Just the completeness It should be noted that the actual implementation is true something may differ from the procedure described above however basically attributed to this algorithm.
Das zuvor beschriebene Verfahren reagiert empfindlich auf Toleranzen der Messsignale und fertigungsbedingte Toleranzen des Einlassbereichs. Eine Differenz der absoluten Fehler der beiden bestimmten Massenströme dmHFM und dmzyl geht direkt in den Abgasrückführmassenstrom dmAGR ein, der als relativ kleine Differenz zweier relativ großer Größen und daher mit hoher Empfindlichkeit bestimmt wird, wobei sich beispielsweise der Fehler bei der Erfassung des Zylindermassenstroms dmzyl im Wesentlichen aus Herstellungstoleranzen der Ladeluftstrecke und Messfehlern des Ladedruck- und Ladetemperatursensors zusammensetzt, während der Fehler bei der Erfassung des Frischluftmassenstroms dmHFM im Wesentlichen auf Messfehler des Luftmassensensors zurückgeht. Ein Fehler von –5% bei der Bestimmung des Zylindermassenstroms dmzyl und ein Fehler von +5% bei der Bestimmung des Frischluftmassenstroms dmHFM liefern fehlerhaft einen zusätzlichen Abgasrückführmassenstrom dmAGR von 10% des Frischluftmassenstroms.The method described above is sensitive to tolerances of the measurement signals and production-related tolerances of the inlet area. A difference of the absolute errors of the two specific mass flows dm HFM and dm cyl is directly in the exhaust gas recirculation mass flow dm AGR , which is determined as a relatively small difference of two relatively large sizes and therefore with high sensitivity, for example, the error in the detection of the cylinder mass flow dm cyl essentially composed of manufacturing tolerances of the charge air path and measurement errors of the boost pressure and charging temperature sensor, while the error in the detection of the fresh air mass flow dm HFM essentially due to measurement error of the air mass sensor. An error of -5% in the determination of the cylinder mass flow dm cyl and an error of + 5% in the determination of the fresh air mass flow dm HFM erroneously provide an additional exhaust gas recirculation mass flow dm AGR of 10% of the fresh air mass flow .
Damit wird nicht nur der Abgasrückführmassenstrom dmAGR, sondern auch die Abgasrückführrate rAGR fehlerbehaftet bestimmt, und zukünftige strengere Abgasbestimmungen können unter Umständen nicht eingehalten werden.Thus, not only the exhaust gas recirculation mass flow dm AGR but also the exhaust gas recirculation rate r AGR is determined to be faulty, and future stricter exhaust gas determinations may not be met.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine entsprechend ausgestaltete Vorrichtung zur Bestimmung des Abgasrückführmassenstroms eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, womit eine möglichst genaue Bestimmung des Abgasrückführmassenstroms und insbesondere eine möglichst genaue Bestimmung der Abgasrückführrate möglich ist.Of the The present invention is therefore based on the object, a method and a correspondingly designed device for determination the exhaust gas recirculation mass flow to provide an internal combustion engine, which one possible accurate determination of the exhaust gas recirculation mass flow and in particular one possible accurate determination of the exhaust gas recirculation rate is possible.
Weiterhin liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen, mit der Modellparameter eines Modells für einen Verbrennungsmotor möglichst genau bestimmt werden können.Farther The present invention is based on the object, a method and provide a corresponding device with the model parameters a model for an internal combustion engine as possible can be determined exactly.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. 7 bzw. eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 16 bzw. 18 gelöst. Die Unteransprüche definieren jeweils bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.These Tasks are performed according to the invention a method having the features of claim 1 or 7 or a Device with the features of claim 16 or 18 solved. The under claims each define preferred and advantageous embodiments of the present invention.
Zur Bestimmung des Abgasrückführmassenstroms wird erfindungsgemäß wie bei der zuvor beschriebenen herkömmlichen Vorgehensweise der Frischluftmassenstrom gemessen, um davon abhängig unter Auswertung des Zylindermassenstroms, welcher den Abgasrückführmassenstrom und den Frischluftmassenstrom umfasst, den Abgasrückführmassenstrom im laufenden Betrieb des Verbrennungsmotors zu ermitteln. Dabei wird jedoch im laufenden Betrieb eine den Zylindermassenstrom in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern des Verbrennungsmotors beschreibende Kennlinie, welche z.B. vor Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors durch Prüfstandsmessungen ermittelt worden ist, so an den für verschiedene Betriebspunkte des Verbrennungsmotors gemessenen und somit bekannten Frischluftmassenstrom angepasst, d.h. adaptiert, dass die obige Gleichung (2) den bis auf einen prozentualen Fehler des zum Messen des Frischluftmassenstroms eingesetzten Luftmassenmessers richtigen Abgasrückführmassenstrom in den entsprechenden Betriebspunkten liefert. Im Prinzip kann auch auf die vorhergehenden Prüfstandsmessungen verzichtet werden. Die Startwerte für die Kennlinie sind beliebig und beeinflussen lediglich die Dauer der Adaption.to Determination of exhaust gas recirculation mass flow is according to the invention as in the conventional one described above Procedure of fresh air mass flow measured to depend on it Evaluation of the cylinder mass flow, which the exhaust gas recirculation mass flow and the fresh air mass flow includes the exhaust gas recirculation mass flow to be determined during operation of the internal combustion engine. It will However, during operation, the cylinder mass flow in dependence descriptive of various operating parameters of the internal combustion engine Characteristic which is e.g. before commissioning of the internal combustion engine through test bench measurements has been determined, so at the for various operating points the internal combustion engine measured and thus known fresh air mass flow adapted, i. adapted that the above equation (2) the bis to a percentage error of measuring the fresh air mass flow used air mass meter correct exhaust gas recirculation mass flow in the appropriate Operating points. In principle, can also on the previous ones test bench measurements be waived. The starting values for the characteristic are arbitrary and only affect the duration of the adaptation.
Mit Hilfe dieser adaptierten Kennlinie des Zylindermassenstroms und des jeweils gemessenen Frischluftmassenstroms kann dann zuverlässig der Abgasrückführmassenstrom bestimmt werden, wobei im Gegensatz zu dem eingangs beschriebenen Stand der Technik Fehler des Ladelufttemperatursensors, des Ladedrucksensors oder Fertigungstoleranzen der Ladeluftstrecke im Betrieb des jeweiligen Fahrzeugs automatisch herauskalibriert werden und somit in keinen der bestimmten Gasmassenströme mehr eingehen. Zudem kann auf einen Fahrerwunsch rascher reagiert werden, da eine sehr schnelle Anpassung der erforderlichen Betriebsparameter des Verbrennungsmotors möglich ist, d.h. die vorliegende Erfindung ermöglicht nicht nur eine erhöhte statische Zuverlässigkeit, sondern auch einen verbesserten dynamischen Betrieb.With Help this adapted characteristic of the cylinder mass flow and the measured fresh air mass flow can then reliably the Exhaust gas recirculation mass flow be determined, in contrast to the above-described State of the art Fault in the charge air temperature sensor, the boost pressure sensor or manufacturing tolerances of the charge air passage during operation of the respective Vehicle automatically be calibrated out and thus in no the specific gas mass flows to enter more. In addition, responding to a driver's request faster because of a very fast adaptation of the required operating parameters the internal combustion engine possible is, i. The present invention not only allows for increased static Reliability, but also improved dynamic operation.
Da die Kennlinie des Zylindermassenstroms derart abgeglichen wird, dass der prozentuale Fehler des Zylindermassenstroms und des Frischluftmassenstroms gleich groß ist, weist auch der Abgasrückführmassenstrom den gleichen prozentualen Fehler auf. Bei der Quotientenbildung zur Bestimmung der Abgasrückführrate wird dieser prozentuale Fehler herausgekürzt und somit eliminiert, so dass die Abgasrückführrate erfindungsgemäß im Prinzip fehlerfrei bestimmt werden kann.There the characteristic of the cylinder mass flow is adjusted in such a way that the percentage error of the cylinder mass flow and the fresh air mass flow is the same size also has the exhaust gas recirculation mass flow the same percentage error. In the quotient formation for determining the exhaust gas recirculation rate this percentage error cut out and thus eliminated, so that the exhaust gas recirculation rate according to the invention in principle can be determined without errors.
Zur Bestimmung von Modellparametern eines Modells für eine physikalische Größe, wie beispielsweise dem Zylindermassenstrom, in einem Verbrennungsmotor, wobei das Modell die physikalische Größe in Abhängigkeit von den Modellparametern und Betriebsparametern des Verbrennungsmotors darstellt, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, mindestens einen Wert der physikalischen Größe bei mindestens einem Satz von Werten der Betriebsparameter zu messen und die Modellparameter so zu bestimmen, dass ein Fehlermaß, welches eine Abweichung des mindestens einen gemessenen Wertes der physikalischen Größe von einem korrespondierenden durch das Modell mit jeweils dem gleichen Satz von Werten der Betriebsparametern ermittelten Wert der physikalischen Größe beschreibt, minimiert wird.to Determining model parameters of a model for a physical quantity, such as for example, the cylinder mass flow, in an internal combustion engine, where the model is the physical quantity depending on the model parameters and operating parameters of the internal combustion engine is proposed according to the invention, at least one value of the physical quantity for at least one set of Measure values of the operating parameters and the model parameters so to determine that a measure of error, which is a deviation of the at least one measured value of physical size of one corresponding by the model with each the same sentence value of the physical value determined from values of the operating parameters Size describes is minimized.
Das Messen des mindestens einen Wertes der physikalischen Größe kann dabei direkt oder indirekt während des Betriebes des Verbrennungsmotors oder beispielsweise auch vor dem Einbau des Verbrennungsmotors in ein Kraftfahrzeug an einem entsprechenden Prüfstand erfolgen.The Measuring the at least one value of the physical quantity can doing so directly or indirectly during the operation of the internal combustion engine or for example also before the installation of the internal combustion engine in a motor vehicle on a appropriate test bench respectively.
Bevorzugt wird als Fehlermaß dabei die Summe der Quadrate der Differenzen des mindestens einen gemessenen Wertes und des entsprechenden durch das Modell ermittelten Wertes verwendet. Wenn wie oben im Gleichungssystem (1) y das Modell, yi gemessene Werte der physikalischen Größe bei Werten x →i der Betriebsparameter und a → die Modellparameter darstellen, wobei der Index i von 1 bis m läuft und m die Zahl der Messungen angibt, ergibt sich also das Fehlermaß F zu: Preferably, the sum of the squares of the differences of the at least one measured value and the corresponding value determined by the model is used as the error measure. If, as in equation system (1) above, y represents the model, y i measured values of the physical quantity at values x → i of the operating parameters and a → the model parameters, where the index i runs from 1 to m and m indicates the number of measurements, Thus, the error measure F results in:
Die Verwendung und Minimierung eines derartigen Fehlermaßes wird auch als Verfahren der kleinsten Quadrate bezeichnet. Dann muss bei einem Minimum des Fehlermaßes F in Abhängigkeit von den Modellparameter die Ableitung von F nach den Modellparametern verschwinden. Somit lässt sich folgendes Gleichungssystem für die Modellparameter aufstellen: The use and minimization of such a measure of error is also referred to as a least squares method. Then, with a minimum of the error measure F, depending on the model parameters, the derivative of F must disappear according to the model parameters. Thus, the following equation system can be set up for the model parameters:
Die Summation in Gleichung (5) kann auch mit Hilfe einer Tiefpassfilterung realisiert werden. Dies führt dazu, dass bei fortlaufender Messung neuer Messpunkte yi alte Werte „vergessen" werden und so eine Anpassung an sich verändernde Eigenschaften des Verbrennungsmotors erreicht werden kann.The summation in equation (5) can also be realized with the aid of low-pass filtering. As a result, old values are "forgotten" as a result of continuous measurement of new measuring points y i and an adaptation to changing characteristics of the internal combustion engine can thus be achieved.
Zudem kann jede Differenz yi – y(a →,x →i) mit einem Gewichtungsfaktor bi multipliziert werden, um verschiedene Genauigkeiten der Werte yi zu berücksichtigen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Messungen yi von Sensoren mit unterschiedlicher Genauigkeit und/oder unterschiedlicher Dynamik stammen, da so verschieden große Messfehler berücksichtigt werden können.Be y (a →, x → i) by a weighting factor b i multiplied to different accuracies of the values of y i to be considered - In addition, each difference y i can. This is particularly advantageous when the measurements y i originate from sensors with different accuracy and / or different dynamics, since measurement errors of different magnitudes can thus be taken into account.
Das Modell ist bevorzugt linear in den Modellparametern. Damit ist insbesondere das Gleichungssystem (5) ein lineares Gleichungssystem, welches mit Hilfe bekannter Algorithmen wie des Gauß-Algorithmus gelöst werden kann. Dabei kann das Modell beispielsweise ein Polynom in den Betriebsparametern, aber auch eine hyperbolische Reihe oder eine Summe harmonischer Funktionen sein, je nachdem, ob eine aperiodische oder periodische physikalische Größe beschrieben wird. Die Modellparameter stellen dann jeweils die Koeffizienten dar.The Model is preferably linear in the model parameters. This is in particular the equation system (5) a linear system of equations, which be solved using known algorithms such as the Gauss algorithm can. For example, the model may have a polynomial in the operating parameters, but also a hyperbolic series or a sum of harmonic ones Functions, depending on whether an aperiodic or periodic physical size described becomes. The model parameters then each represent the coefficients represents.
Das Modell muss aber nicht in Form einer expliziten Gleichung vorliegen, es kann sich auch um eine von den Modellparametern abhängige Kennlinie handeln.The But the model does not have to be in the form of an explicit equation it can also be a characteristic that depends on the model parameters act.
Der Vollständigkeit halber sollte darauf hingewiesen werden, dass die beiden zuvor beschriebenen Erfindungsaspekte der Bestimmung des Abgasrückführmassenstroms und der Bestimmung der Modellparameter im Prinzip voneinander unabhängig sind, jedoch selbstverständlich auch in Kombination in einem Motorsteuergerät für einen Verbrennungsmotor eingesetzt werden können.Of the completeness half it should be noted that the two previously described Invention aspects of the determination of the exhaust gas recirculation mass flow and the determination the model parameters are in principle independent of each other, but of course also used in combination in an engine control unit for an internal combustion engine can be.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend näher anhand der beigefügten Zeichnung unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel erläutert.The The present invention will become more apparent by referring to the attached drawings explained with reference to a preferred embodiment.
Die einzige Figur zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Simulationsmodells zur Simulierung des Gasstroms in einem Kraftfahrzeug bzw. einem entsprechenden Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung.The single figure shows a simplified representation of a simulation model for simulating the gas flow in a motor vehicle or a corresponding internal combustion engine according to the present invention.
In
der Figur ist ein Verbrennungsmotor
Die
von dem Verdichter
Des
Weiteren ist ein Steuergerät
Mit
den Bezugszeichen
Vor
Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors
Dabei bezeichnen p0, p1, p2 verschiedene Messwerte oder Betriebsparameter, welche in das Modell eingehen, während a0, a1, a2 Modellparameter oder Koeffizienten, welche das Modell beschreiben, bezeichnen. Der physikalische Zusammenhang der einzelnen Betriebsparameter und Koeffizienten muss nicht notwendigerweise als Gleichung bekannt sein. Es genügt auch lediglich das Vorhandensein einer in ein Polynom abbildbaren Kennlinie bzw. eines Kennfelds oder Kennraums.In this case, p 0 , p 1 , p 2 designate different measured values or operating parameters which enter into the model, while a 0 , a 1 , a 2 designate model parameters or coefficients which describe the model. The physical relationship of the individual operating parameters and coefficients need not necessarily be known as an equation. It is also sufficient only the presence of a mapable in a polynomial characteristic or a map or Kennraums.
Im
laufenden Betrieb des Verbrennungsmotors
Das
Steuergerät
adaptiert diese Kennlinie im laufenden Betrieb derart, dass in jedem
Betriebspunkt des Verbrennungsmotors
So
kann beispielsweise der Frischluftmassenstrom dmHFH stets
dann gemessen werden, wenn das in der Abgasrückführung
Der Zusammenhang gemäß Gleichung (7) wird wie beschrieben angestrebt. Infolge zufälliger Fehler ist dies jedoch unter Umständen nicht erreichbar, zumindest nicht für alle Messungen im überbestimmten Fall, so dass daher ein statistisches Verfahren, z.B. die Methode der kleinsten Quadrate, zum Einsatz kommen kann, um die Standardabweichung der rechten von der linken Gleichungsseite der Gleichung (7) zu minimieren.Of the Relationship according to equation (7) is sought as described. However, this is due to random error in certain circumstances not reachable, at least not for all measurements in the overdetermined Case, so that therefore a statistical method, e.g. the method of least squares, can be used to the standard deviation to the right of the left equation side of equation (7) minimize.
Ein
derartiger überbestimmter
Fall tritt beispielsweise ein, wenn die dargestellte Messung des
Frischluftmassenstroms dmHFM und die über Gleichung
(7) damit verbundene Messung des Zylindermassenstroms dmzyl so oft wiederholt wird, dass die Zahl
der Messungen die Anzahl der Parameter a0,
a1, ... übersteigt.
Gemäß Gleichung
(4) ergibt sich dann ein Fehlermaß F als zu minimierender Ausdruck,
nämlich wobei der Index i die i-te
Messung von insgesamt m Messungen bezeichnet. Daraus kann wiederum
gemäß Gleichung
(5) durch Ableiten ein Gleichungssystem zur Bestimmung der einzelnen
Modellparameter ermittelt werden. Entsprechende Algorithmen zum
Aufstellen und Lösen
des Gleichungssystems sind dabei beispielsweise in dem Steuergerät
Der
Abgleich der Kennlinie des Zylindermassenstroms kann jedoch auch
bei geöffnetem
Abgasrückführventil
Der Abgleich der Kennlinie des Zylindermassenstroms dmzyl kann beispielsweise durch entsprechende Adaption der Koeffizienten a0, a1, a2 ... des Modells gemäß Gleichung (6) im laufenden Betrieb erfolgen.The adjustment of the characteristic curve of the cylinder mass flow dm cyl can, for example, be carried out by corresponding adaptation of the coefficients a 0 , a 1 , a 2 ... Of the model according to equation (6) during operation.
Bei
Abgleich der Kennlinie für
den Zylindermassenstrom dmzyl liefert die
obige Gleichung (2) unter Verwendung dieser abgeglichenen bzw. adaptierten
Kennlinie für
alle Betriebsbedingungen, insbesondere für relativ kleine Abgasrückführraten,
den bis auf einen möglicherweise
vorhandenen prozentualen Fehler des Heißfilm-Luftmassenmessers
Besonders vorteilhaft ist das zuvor beschriebene Abgleichverfahren auch in Hinblick auf die Bestimmung der Abgasrückführrate rAGR gemäß Gleichung (3). Da die Kennlinie des Zylindermassenstroms dmzyl wie beschrieben gerade so abgeglichen wird, dass die prozentualen Fehler des Zylindermassenstroms dmzyl und des Frischluftmassenstroms dmHFM gleich groß sind, weist auch der gemäß Gleichung (2) daraus ableitbare Abgasrückführmassenstrom dmAGR den gleichen prozentualen Fehler auf. Bei der Quotientenbildung gemäß Gleichung (3) zur Bestimmung der Abgasrückführrate rAGR kürzt sich dieser prozentuale Fehler heraus und wird somit eliminiert, d.h. die Abgasrückführrate rAGR kann im Prinzip fehlerfrei bestimmt werden.The previously described balancing method is also particularly advantageous with regard to the determination of the exhaust gas recirculation rate r AGR according to equation (3). Since the characteristic curve of the cylinder mass flow dm cyl as described is just adjusted so that the percentage error of the cylinder mass flow dm cyl and the fresh air mass flow dm HFM are equal, also derived according to equation (2) derived from exhaust gas recirculation mass flow dm AGR the same percentage error. In the quotient formation according to equation (3) for determining the exhaust gas recirculation rate r AGR , this percentage error is reduced and is thus eliminated, ie the exhaust gas recirculation rate r AGR can be determined without errors in principle.
- 11
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 22
- Turbineturbine
- 33
- Schnittstelleinterface
- 44
- Steuergerätcontrol unit
- 55
- Einspritzsysteminjection
- 66
- Heißfilm-LuftmassenmesserHot-film air mass meter
- 77
- Verdichtercompressor
- 88th
- LadeluftkühlerIntercooler
- 99
- Ersatzvolumenspare volume
- 1010
- Einlass-SammlerInlet header
- 1111
- Auslass-SammlerOutlet header
- 1212
- Abgasanlageexhaust system
- 1313
- VentilValve
- 1414
- Turboladerwelleturbocharger shaft
- 1515
- Leitschaufelverstellung der TurbineGuide Vane the turbine
- 1616
- AbgasrückführleitungExhaust gas recirculation line
- 1717
- AbgasrückführventilExhaust gas recirculation valve
- dmAGR dm AGR
- AbgasrückführmassenstromExhaust gas recirculation mass flow
- dmHFM dm HFM
- FrischluftmassenstromFresh air mass flow
- dmzyl dm cyl
- ZylindermassenstromCylinder mass flow
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