DE112008003448T5

DE112008003448T5 - Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen von rückgeführtem Abgas in einem Verbrennungsmotor

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Publication number: DE112008003448T5
Application number: DE112008003448T
Authority: DE
Inventors: Qi Farmington Hills Ma; Man-Feng Troy Chang
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2028-12-13
Also published as: DE112008003448B4; US20090164105A1; CN101903636A; CN101903636B; US7848872B2; WO2009085643A3; WO2009085643A2

Abstract

Verfahren zum Steuern von AGR-Gasstrom in einem Verbrennungsmotor während laufenden Betriebs, umfassend:
Ermitteln eines Motorbetriebspunkts;
Ermitteln eines bevorzugten AGR-Anteils für eine Zylinderladung beruhend auf dem Motorbetriebspunkt;
Ermitteln eines Vorwärtskopplungsbefehls zum Steuern eines externen AGR-Gasdurchflusses zu einem Motoransaugkrümmer beruhend auf dem bevorzugten AGR-Anteil für die Zylinderladung;
Schätzen eines AGR-Verhältnisses in dem Ansaugkrümmer; und
Steuern des externen AGR-Gasdurchflusses beruhend auf dem geschätzten AGR-Verhältnis in dem Ansaugkrümmer und dem Vorwärtskopplungsbefehl zum Steuern des externen AGR-Gasdurchflusses.

Description

Technisches Gebiet
Diese Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren.
Hintergrund
Verbrennungsmotoren führen Abgas zu Einlasssystemen von Motoren zurück, um Spitzenverbrennungstemperaturen zu senken, um Motorrohemissionen zu steuern. Bekannte Systeme verwirklichen eine solche Rückführung unter Verwenden von Abgasstrom-Steuersystemen, die sich in dem Brennraum befinden, sowie von externen Rückführungssystemen, die als Abgasrückführungs(AGR)-Systeme bezeichnet werden. Der AGR-Gasdurchfluss, die Motoransauglufteigenschaften sowie Druck- und Temperaturdynamik im Motoreinlass beeinflussen das Massenverhältnis von AGR-Gas und Frischluft in dem Einlass und in einer Zylinderladung, was somit Verbrennungstemperatur, Motorleistung und Motorrohemissionen beeinflusst. Die Wirkung auf das Massenverhältnis von AGR-Gas und Frischluft nimmt bei hohen AGR-Verdünnungswerten zu, die zum Beispiel während eines mageren Leerlaufbetriebs eines Fremdzündungsmotors mit Direkteinspritzung auftreten können.
Zusammenfassung
Ein Verfahren zum Steuern von AGR-Gasstrom in einem Verbrennungsmotor während laufenden Betriebs umfasst das Ermitteln eines Motorbetriebspunkts und eines bevorzugten AGR-Anteils für eine Zylinderladung beruhend auf dem Motorbetriebspunkt. Es wird ein Feedforward- bzw. Vorwärtskopplungsbefehl zum Steuern eines externen AGR-Gasdurchflusses zu einem Motoransaugkrümmer beruhend auf dem bevorzugten AGR-Anteil für die Zylinderladung ermittelt. Es wird ein AGR-Verhältnis in dem Ansaugkrümmer ermittelt. Und der externe AGR-Gasdurchfluss wird beruhend auf dem geschätzten AGR-Verhältnis in dem Ansaugkrümmer und dem Vorwärtskopplungs- bzw. Vorwärtssteuerungsbefehl zum Steuern des externen AGR-Gasdurchflusses gesteuert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nun werden eine oder mehrere Ausführungsformen beispielhaft unter Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben, wobei:
1 ein schematisches Diagramm eines Motors gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein schematisches Diagramm eines algorithmischen Flussdiagramms gemäß der vorliegenden Offenbarung ist
Eingehende Beschreibung
Unter Bezug nun auf die Zeichnungen, bei denen das Gezeigte lediglich dem Zweck des Veranschaulichens bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht dem Zweck des Beschränkens derselben dient, zeigt 1 schematisch einen Verbrennungsmotor 10 und ein zugehöriges Steuermodul 5, die gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung konstruiert wurden. Der beispielhafte Motor 10, durch den die Offenbarung veranschaulicht wird, umfasst einen Mehrzylinder-Viertaktmotor mit Fremdzündung und Direkteinspritzung, der in einem wiederkehrenden Verbrennungszyklus, der Ansaug-, Verdichtungs-, Arbeits- und Auspufftakt umfasst, betreibbar ist. Die Offenbarung kann bei verschiedenen Verbrennungsmotorsystemen und Verbrennungszyklen angewendet werden.
Der Motor 10 umfasst mehrere Zylinder mit darin gleitend bewegbaren Hubkolben 14, die Brennräume 16 veränderlichen Volumens ausbilden. Jeder Kolben 14 ist mit einer sich drehenden Kurbelwelle 12 verbunden, durch die eine lineare Hubbewegung in Drehbewegung umgewandelt wird. Ein Kurbelwellensensor 42 überwacht die Drehstellung und Drehzahl der Kurbelwelle. Ein oder mehrere Einlassventile 20 steuern den Luftstrom von einem Einlasskanal 29 in jeden der Brennräume 16. Ein oder mehrere Auslassventile 18 steuern mittels eines Auslasskanals 39 den Strom von Abgasen von jedem der Brennräume 16 zu einem Abgaskrümmer. Die Öffnungs- und Schließvorgänge des Einlass- und Auslassventils 20 und 18 werden vorzugsweise mit einer doppelten Nockenwelle (wie abgebildet) gesteuert, deren Drehungen mit der Drehung der Kurbelwelle 12 verbunden und indiziert sind. Ein Abgassensor 50 überwacht das Abgas, einschließlich z. B. eines Zustands eines Parameters, der mit einem Rohemissions-Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder einem Bestandteil des Abgases korrelierbar ist.
Ein Lufteinlasssystem umfasst Luftstromleitungen und Vorrichtungen zum Steuern und Überwachen des Luftstroms zu dem Einlasskanal 29. In dieser Ausführungsform lenkt das Lufteinlasssystem einen Ansaugluft strom zu einem Ansaugkrümmer 30, der die Ansaugluft in den Einlasskanal 29 leitet und fördert, der durch das Einlassventil/die Einlassventile 20 zu dem Brennraum 16 führt. Die Vorrichtungen zum Steuern und Überwachen des Luftstroms in dem Ansaugkrümmer 30 umfassen vorzugsweise: einen Luftmengensensor 32, eine Drosselklappe 34, einen Drucksensor 36 und einen Temperatursensor 33. Der Luftmengensensor 32 überwacht den Luftmassenstrom und die Ansauglufttemperatur. Die Drosselklappe 34 umfasst vorzugsweise eine elektronisch gesteuerte Vorrichtung, die den Luftstrom zu dem Motor 10 als Reaktion auf ein Steuersignal (,ETC') von dem Steuermodul 5 steuert. Der Drucksensor 36 überwacht den Ansaugkrümmerunterdruck und den Luftdruck. Der Temperatursensor 33 ist dafür ausgelegt, die Ansaugkrümmer-Lufttemperatur zu überwachen.
Ein externer Stromdurchlass 40 führt Abgas von dem Auslasskanal 39 zu dem Ansaugkrümmer 30 des Lufteinlasssystems zurück, wobei er ein Luftstrom-Steuerventil aufweist, das ein Abgasrückführungs(,AGR')-Ventil 38 umfasst. Ein zweiter Temperatursensor 35 ist dafür ausgelegt, die Temperatur des rückgeführten Abgases, vorzugsweise bei oder nahe dem AGR-Ventil 38, zu überwachen. Das AGR-Ventil 38 umfasst vorzugsweise ein steuerbares Ventil mit veränderlichem Durchfluss, das von einem pulsweiten-modulierten Solenoid gesteuert wird, das mit dem Steuermodul 5 funktionell verbunden ist. Das Steuermodul 5 erzeugt ein Pulsweiten-Steuersignal (,EGR_PW'), um den Strom von rückgeführtem Abgas oder externem Abgas durch das AGR-Ventil 38 zu steuern. Das AGR-Ventil 38 erzeugt vorzugsweise ein Ausgangssignal, das von dem Steuermodul 5 im Zusammenhang mit dem Betrieb überwacht wird. Ein externer AGR-Gasdurchfluss durch das AGR-Ventil 38 zu dem Ansaugkrümmer 30 kann beruhend auf einem Druckabfall über dem AGR-Ventil 38, einer Temperatur des externen AGR-Gases und einer Öffnungsnutzfläche des AGR-Ventils 38 ermittelt werden. Das Steuermodul 5 umfasst eine vorbestimmte Kalibrierung, die aus einem Pulsweiten-Steuersignal zum Steuern des AGR-Ventils 38 und einem entsprechenden Maß der Öffnungsnutzfläche des AGR-Ventils 38 besteht. Bei Betrieb steuert das Steuermodul 5 die Öffnungsnutzfläche durch Steuern des Pulsweiten-Steuersignals zu dem AGR-Ventil 38. Somit steuert das Steuermodul 5 den externen AGR-Gasdurchfluss durch Steuern des Pulsweiten-Steuersignals zu dem AGR-Ventil 38. Beispielsweise schließt ein Pulsweiten-Steuersignal von 0% das AGR-Ventil 38, d. h. kein Strom, und ein Pulsweiten-Steuersignal von 100% öffnet das AGR-Ventil 38 weit, was zu einem maximalen externen AGR-Gasdurchfluss für den Druckabfall über dem AGR-Ventil 38 führt. Der Systembetrieb, durch den das Steuermodul 5 das Pulsweiten-Steuersignal ermittelt, um den externen AGR-Gasdurchfluss zu steuern, wird unter Bezug auf 2 beschrieben.
Eine Kraftstoffeinspritzanlage umfasst mehrere Kraftstoffinjektoren 28, die jeweils ausgelegt sind, um als Reaktion auf ein Steuersignal (,INJ_PW') von dem Steuermodul 5 eine Kraftstoffmasse direkt in einen der Brennräume 16 einzuspritzen. Die Kraftstoffinjektoren 28 werden von einem (nicht gezeigten) Kraftstoffverteilungssystem mit druckbeaufschlagtem Kraftstoff versorgt. Alternativ kann jeder Kraftstoffinjektor 28 dafür positioniert sein, Kraftstoff in den Einlasskanal 29 stromaufwärts des Brennraums 16 einzuspritzen, wobei Kraftstoff und Luft bei Öffnen des Einlassventils/der Einlassventile 20 in den Brennraum 16 strömen. In jedem Brennraum 16 wird während jedes Zylindervorgangs eine Zylinderladung gebildet, die aus der eingespritzten Kraftstoffmasse, der Ansaugluft, dem AGR-Gas und etwaigen Restgasen besteht, die in dem Brennraum 16 zurückbleiben. Ein Fremdzündungssystem, das ein Zündungsmodul (nicht gezeigt) und eine Zündkerze 24 umfasst, erzeugt in dem Brennraum 16 Zündenergie zum Zünden oder Unterstützen des Zündens jeder Zylinderladung als Reaktion auf ein Zündsignal (,INJ'), das von dem Steuermodul 5 ausgegeben wird.
Das Steuermodul 5 ermittelt beruhend auf einer Fahrereingabe (,APP') zu einem Gaspedal mittels eines Gaspedalsensors 52 eine Drehmomentforderung des Fahrers nach Motorleistung, einschließlich Motordrehmoment und -drehzahl.
Das Steuermodul 5 umfasst einen digitalen Mehrzweckcomputer, der einen Mikroprozessor oder eine zentrale Recheneinheit, Speichermedien mit einem nicht flüchtigem Speicher, der einen Festspeicher (ROM) und einen elektrisch programmierbaren Festspeicher (EPROM) einschließt, einen Arbeitsspeicher (RAM), einen Hochgeschwindigkeitstaktgeber, eine Analog-Digital(A/D)- und Digital-Analog(D/A)-Schaltungsanordnung sowie eine Schaltungsanordnung und Einrichtungen für Eingabe/Ausgabe (I/O) und eine geeignete Schaltungsanordnung zur Signalaufbereitung und Pufferung umfasst. Das Steuermodul 5 weist einen Satz von Steueralgorithmen mit residenten Programmbefehlen und Kalibrierungen auf, die im nicht flüchtigen Speicher gespeichert sind und ausgeführt werden, um die jeweiligen Funktionen zum Steuern des Motors 10 vorzusehen. Die Algorithmen werden typischerweise während voreingestellter Schleifenzyklen ausgeführt, so dass jeder Algorithmus mindestens einmal pro Schleifenzyklus ausgeführt wird. Algorithmen werden von der zentralen Recheneinheit ausgeführt und dienen dazu, Eingaben von den vorstehend erwähnten Erfassungseinrichtungen zu überwachen und Steuerungs- und Diagnoseroutinen auszuführen, um einen Betrieb der Aktuatoren unter Verwendung voreingestellter Kalibrierungen zu steuern. Schleifenzyklen werden typischerweise in regelmäßigen Intervallen, z. B. alle 3,125, 6,25, 12,5, 25, 25 und 100 Millisekunden während eines laufenden Motor- und Fahrzeugbetriebs ausgeführt. Alternativ können Algorithmen als Reaktion auf das Eintreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
Bei Betrieb überwacht das Steuermodul 5 Eingaben von den verschiedenen Sensoren, um Zustände von Motorparametern zu ermitteln. Das Steuermodul 5 führt einen darin gespeicherten algorithmischen Code aus, um die vorstehend erwähnten Aktuatoren zu steuern, um die Zylinderladung zu bilden, einschließlich Steuern von Drosselklappenstellung, Fremdzündungszeitpunkt, Masse und Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung, Stellung des AGR-Ventils, um den Strom von rückgeführten Abgasen zu steuern, und Zeitsteuerung und Phaseneinstellung von Einlass- und/oder Auslassventilen bei derart ausgestatteten Motoren.
2 stellt schematisch den Betrieb des Systems dar, wie er an dem in 1 dargestellten beispielhaften Motor 10 ausgeführt wird, um den externen AGR-Gasdurchfluss zu steuern. Das Steuermodul 5 ermittelt beruhend auf der Drehmomentforderung des Fahrers und anderen Drehmomentforderungen einen Motorbetriebspunkt, der aus einer Betriebsdrehzahl und -drehmomentleistung besteht, z. B. Motornebenaggregatsteuerungen und Leistungsforderungen von einem Hybridsteuermodul, wenn der Motor 10 ein Element eines Hybridantriebsstrangs ist. Die Drehmomentforderung des Fahrers wird beruhend auf der Fahrereingabe (,APP') zu dem Gaspedal 52 ermittelt. Ein Motorsteuergerät ermittelt Befehle für die verschiedenen Motoraktuatoren, um den Motorbetrieb zu steuern, um den Motorbetriebspunkt [205] zu erreichen. Dies umfasst das Steuern der Kraftstoffmasse von dem Kraftstoffinjektor 28 mittels des Steuersignals INJ_PW, das Steuern der Drosselstellung für die Drosselklappe 34 mittels des Steuersignals ECT und das Steuern von Fremdzündungssteuerzeiten für die Zündkerze 24 mittels des Steuersignals IGN. Ein angeordneter AGR-Anteil für eine Zylinderladung wird beruhend auf dem Motorbetrieb, der den Motorbetriebspunkt umfasst, ermittelt. Vorzugsweise wird der angeordnete AGR-Anteil so festgelegt, dass er ein maximaler AGR-Anteil ist, den der Motor 10 ohne übermäßige Verbrennungsinstabilität hinneh men kann. Der angeordnete AGR-Anteil für die Zylinderladung wird unter Verwenden bekannter Gleichungen [210] in ein angeordnetes AGR-Verhältnis in dem Ansaugkrümmer 30 umgewandelt. Das Steuermodul 5 führt eine Berechnung aus, um eine Öffnungsnutzfläche des AGR-Ventils 38 zu berechnen, um den AGR-Gasdurchfluss zum Erreichen des angeordneten AGR-Verhältnisses in dem Ansaugkrümmer 30 [220] zu steuern. Die Öffnungsnutzfläche des AGR-Ventils 38 wird beruhend auf der AGR-Gastemperatur (,T_egr'), dem Abgasdruck (,Abgasdruck'), dem Ansaugkrümmerdruck (,p_m') und dem angeordneten AGR-Verhältnis (,Angeordnetes R_EGR') 220 ermittelt. Diese wird zu einem Vorwärtskopplungs-AGR-Befehl (,EGR_OL') umgewandelt, um das AGR-Ventil 38 beruhend auf der vorbestimmten Kalibrierung des AGR-Ventils 38 [230] zu steuern. Der Vorwärtskopplungsbefehl zum Steuern des AGR-Ventils 38 beruht auf einer Ermittlung des angeordneten AGR-Verhältnisses in dem Ansaugkrümmer 30 und soll nicht einen Rückmeldungssensor ersetzen, der eine Stellung oder eine andere Rückmeldung für das AGR-Ventil 38 vorsieht.
Das Steuermodul 5 führt einen algorithmischen Code aus, um das AGR-Verhältnis in dem Ansaugkrümmer 30 während des laufenden Motorbetriebs beruhend auf Eingaben der Ansaugkrümmer-Lufttemperatur (,T_m'), dem Luftmassenstrom (,m ._th'), Ansaugtemperatur (,T_a') und Ansaugkrümmerdruck (,p_m') zu schätzen [240]. Diese Eingaben werden aus dem Überwachen von Signalausgängen von den hierin beschriebenen Motorsensoren erhalten. Das AGR-Verhältnis in dem Ansaugkrümmer 30 wird durch Ausführen des algorithmischen Codes ermittelt, der aus nachstehend beschriebenen Gleichungen besteht. Das AGR-Verhältnis wird verwendet, um den Betrieb des AGR-Ventils 38 zu steuern, wodurch der externe AGR-Gasdurchfluss in den Ansaugkrümmer 30 und jeden Brennraum 16 zum Bilden jeder Zylinderladung gesteuert wird.
Das AGR-Verhältnis in dem Ansaugkrümmer 30 kann wie in Gleichung 1 berechnet werden:
wobei:

m_c,EGR: eine Masse von rückgeführtem Abgas umfasst und
m_c,air: eine Frischluftmasse umfasst.

Eine gesamte Massenladung, die in jeden Brennraum 16 eindringt, umfasst die Summe der Masse rückgeführten Abgases und die Masse an Frischluft, die zusammen den Gasanteil der Zylinderladung umfassen. Die Druckdynamik in dem Ansaugkrümmer 30 wird wie in Gleichung 2 beruhend auf der allgemeinen Gasgleichung modelliert, um das AGR-Verhältnis zu modellieren: pm = Ra·Tm·mm/Vm [2]wobei:

p_m: den Ansaugkrümmerdruck bezeichnet,
R_a: die Gaskonstante von Luft bezeichnet,
T_m: die Ansaugkrümmertemperatur bezeichnet,
m_m: die Gasmasse in dem Ansaugkrümmer 30 bezeichnet und
V_m: das Ansaugkrümmervolumen bezeichnet.

Bei Gleichung 2 wird partielle Differentialanalyse angewendet, um ein umfassenderes Verständnis zu erhalten, einschließlich Ermitteln einer Zeitrate einer Änderung eines Luftpartialdrucks in dem Ansaugkrümmer 30, d. h. p ._ma. Die Zeitratenänderung des Luftpartialdrucks in dem Ansaugkrümmer während dynamischen Motorbetriebs wird wie in Gleichung 3 ermittelt:
wobei:

T_m: die Ansaugkrümmer-Lufttemperatur an dem Temperatursensor 33 umfasst;
P_m: den Ansaugkrümmerdruck an dem Drucksensor 36 umfasst,
V_m: das Volumen des Ansaugkrümmers 30 umfasst,
m ._th: den Luftmassenstrom an dem Luftmengenmesser 32 umfasst,
T_a: die Ansauglufttemperatur an dem Luftmengensensor 32 umfasst,
m ._m,a: den partiellen Luftmassenstrom in den Brennraum 16 umfasst,
κ: einen isentropen Exponent umfasst,
η: einen volumetrischen Wirkungsgrad umfasst,
ω: eine Motorwinkelgeschwindigkeit, gemessen mit dem Kurbelwinkelsensor 42, umfasst,
V_d: ein volumetrisches Fördervolumen des Motors umfasst,
R: die universelle Gaskonstante umfasst und
p_m,a: den Luftpartialdruck in dem Ansaugkrümmer 30 umfasst.

Die Zeitratenänderung der Ansaugkrümmer-Lufttemperatur während dynamischen Motorbetriebs kann wie in Gleichung 4 beschrieben ermittelt werden:
wobei:

R_a: die Gaskonstante von Luft umfasst;,
T_egr: die Temperatur des AGR-Gases an Sensor 35 umfasst und
m ._c: den Luftmassenstrom in den Brennraum 16 umfasst.

Der Ansaugkrümmerdruck kann beruhend auf der Zeitratenänderung des Luftpartialdrucks während dynamischen Motorbetriebs ermittelt werden. Die Ansaugkrümmertemperatur kann beruhend auf der Zeitratenänderung der Ansaugkrümmer-Lufttemperatur während dynamischen Motorbetriebs ermittelt werden Das geschätzte AGR-Verhältnis (,Geschätztes R_EGR') in dem Ansaugkrümmer 30 wird wie in Gleichung 5 beruhend auf dem Luftpartialdruck und der Ansaugkrümmer-Lufttemperatur ermittelt:
Die Gleichungen werden zu Maschinencode zur Ausführung in dem Steuermodul 5 während eines der Schleifenzyklen während laufenden Betriebs des Motors 10 reduziert. Somit werden während des laufenden Motorbetriebs Zustände für den Ansaugkrümmerdruck, die Ansaugtemperatur, die Ansaugkrümmer-Lufttemperatur, die AGR-Gastemperatur und die Ansauglufttemperatur gemessen. Die Zeitratenänderungen des Luftpartialdrucks in dem Ansaugkrümmer und die Ansaugkrümmer- Lufttemperatur werden schrittweise durch Ausführen von Gleichungen 3 und 4 ermittelt. Das geschätzte AGR-Verhältnis in dem Ansaugkrümmer 30 kann zu einem AGR-Anteil umgewandelt werden, denn jede Zylinderladung wird beruhend auf dem Luftpartialdruck in dem Ansaugkrümmer und der Ansaugkrümmer-Lufttemperatur durch Ausführen von Gleichung 5 ermittelt.
Das geschätzte AGR-Verhältnis und das angeordnete AGR-Verhältnis werden integriert und gefiltert, um eine AGR-Korrektur (,EGR_CORR') [250] zu ermitteln, die zu dem Vorwärtskopplungs-AGR-Befehl EGR_OL [260] addiert wird. Der Vorwärtskopplungs-AGR-Befehl und die AGR-Korrektur werden addiert [260], um den endgültigen Befehl (,EGR_PW') zum Steuern des AGR-Ventils 38 zu ermitteln, wodurch der AGR-Gasdurchfluss so gesteuert wird, dass der angeordnete AGR-Anteil für jede Zylinderladung erreicht wird.
Der bezüglich 2 beschriebene Systembetrieb wird während laufenden Motorbetriebs regelmäßig und wiederkehrend ausgeführt, wodurch eine Ermittlung des AGR-Verhältnisses für jede Zylinderladung bewirkt wird, um den AGR-Anteil für jede Zylinderladung zu steuern. Der Algorithmus zum Schätzen des AGR-Verhältnisses wird vorzugsweise ständig ausgeführt, wenn ein offenes AGR-Ventil 38 angeordnet wird, um einen aktiven Ausgleich für das Vorwärtskopplungs-AGR-Steuerschema vorzusehen.
Die Offenbarung beschreibt bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und Abwandlungen derselben. Weitere Abwandlungen und Änderungen können Dritten beim Lesen und Verstehen der Beschreibung in den Sinn kommen. Daher soll die Offenbarung nicht auf die besondere(n) Ausführungsform(en) beschränkt sein, die als die zum Ausführen dieser Offenba rung in Betracht gezogene beste Methode offenbart wurde(n), sondern die Offenbarung beinhaltet alle Ausführungsformen, die in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen.
Zusammenfassung
Ein Verfahren zum Steuern von AGR-Gasstrom in einem Verbrennungsmotor während laufenden Betriebs umfasst das Ermitteln eines Motorbetriebspunkts und eines bevorzugten AGR-Anteils für eine Zylinderladung beruhend auf dem Motorbetriebspunkt. Es wird ein Vorwärtskopplungsbefehl zum Steuern eines externen AGR-Gasdurchflusses zu einem Motoransaugkrümmer beruhend auf dem bevorzugten AGR-Anteil für die Zylinderladung ermittelt. Ein AGR-Verhältnis in dem Ansaugkrümmer wird ermittelt. Und der externe AGR-Gasdurchfluss wird beruhend auf dem geschätzten AGR-Verhältnis in dem Ansaugkrümmer und dem Vorwärtskopplungsbefehl zum Steuern des externen AGR-Gasdurchflusses gesteuert.

Claims

Verfahren zum Steuern von AGR-Gasstrom in einem Verbrennungsmotor während laufenden Betriebs, umfassend: Ermitteln eines Motorbetriebspunkts; Ermitteln eines bevorzugten AGR-Anteils für eine Zylinderladung beruhend auf dem Motorbetriebspunkt; Ermitteln eines Vorwärtskopplungsbefehls zum Steuern eines externen AGR-Gasdurchflusses zu einem Motoransaugkrümmer beruhend auf dem bevorzugten AGR-Anteil für die Zylinderladung; Schätzen eines AGR-Verhältnisses in dem Ansaugkrümmer; und Steuern des externen AGR-Gasdurchflusses beruhend auf dem geschätzten AGR-Verhältnis in dem Ansaugkrümmer und dem Vorwärtskopplungsbefehl zum Steuern des externen AGR-Gasdurchflusses.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schätzen des AGR-Verhältnisses in dem Ansaugkrümmer auf einem Ansaugkrümmerdruck, einer Ansauglufttemperatur, einer Ansaugkrümmer-Lufttemperatur und einem Luftpartialdruck in dem Ansaugkrümmer beruht.
Verfahren nach Anspruch 2, welches weiterhin das Ermitteln der Ansaugkrümmer-Lufttemperatur beruhend auf einer Schätzung einer Änderung der Ansaugkrümmer-Lufttemperatur umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, welches weiterhin das Schätzen der Änderung der Ansaugkrümmer-Lufttemperatur beruhend auf einem Luftmassenstrom, einer AGR-Gastemperatur und der Ansauglufttemperatur umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, welches das Überwachen von Signaleingängen von Sensoren umfasst, um die Ansaugkrümmer-Lufttemperatur, den Luftmassenstrom, die Ansauglufttemperatur, einen Ansaugkrümmerdruck und die AGR-Gastemperatur vorzusehen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Motorbetriebspunkt einen Motordrehzahl- und Motorlastbetriebspunkt bei einer Motorleerlaufbedingung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin das Anpassen des Vorwärtskopplungsbefehls zum Steuern des externen AGR-Gasdurchflusses beruhend auf dem geschätzten AGR-Verhältnis in dem Ansaugkrümmer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, welches weiterhin das Anpassen des Vorwärtskopplungsbefehls zum Steuern des externen AGR-Gasdurchflusses beruhend auf dem geschätzten AGR-Verhältnis in dem Ansaugkrümmer umfasst, um den bevorzugten AGR-Anteil für die Zylinderladung zu erreichen.
Verfahren zum Steuern eines Fremdzündungsverbrennungsmotors mit Direkteinspritzung, umfassend: Ermitteln eines Motorbetriebspunkts; Überwachen einer Lufttemperatur in einem Ansaugkrümmer, einer AGR-Gastemperatur, eines Luftmassenstroms der Ansaugluft, eines Ansaugkrümmerdrucks und einer Ansauglufttemperatur; Ermitteln eines bevorzugten AGR-Anteils für eine Zylinderladung für den Motorbetriebspunkt; Schätzen eines AGR-Verhältnisses in dem Ansaugkrümmer; und Steuern des Betriebs eines AGR-Ventils beruhend auf dem geschätzten AGR-Verhältnis in dem Ansaugkrümmer.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Schätzen des AGR-Verhältnisses in dem Ansaugkrümmer das Schätzen eines Luftpartialdrucks in dem Ansaugkrümmer und der Lufttemperatur in dem Ansaugkrümmer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Schätzen der Lufttemperatur in dem Ansaugkrümmer das Schätzen einer Änderung der Lufttemperatur in dem Ansaugkrümmer beruhend auf dem Luftmassenstrom der Ansaugluft, der AGR-Gastemperatur, der Ansauglufttemperatur und dem Ansaugkrümmerdruck umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Schätzen der Änderung der Lufttemperatur in dem Ansaugkrümmer weiterhin umfasst: Reduzieren einer mathematischen Gleichung zum Berechnen einer Zeitratenänderung der Lufttemperatur des Ansaugkrümmers zu einem ausführbaren Maschinencode; Überwachen von Eingaben von Sensoren, die ausgelegt sind, um die Lufttemperatur in dem Ansaugkrümmer, die AGR- Gastemperatur, den Luftmassenstrom der Ansaugluft, den Ansaugkrümmerdruck und die Ansauglufttemperatur zu überwachen; und regelmäßiges Ausführen des Maschinencodes.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Schätzen eines Luftpartialdrucks in dem Ansaugkrümmer auf dem Luftmassenstrom und der Temperatur der Ansaugluft, der Lufttemperatur in dem Ansaugkrümmer und dem Ansaugkrümmerdruck beruht.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Steuern des Betriebs des AGR-Ventils beruhend auf dem geschätzten AGR-Verhältnis in dem Ansaugkrümmer das Steuern eines externen AGR-Gasdurchflusses beruhend auf dem geschätzten AGR-Verhältnis in dem Ansaugkrümmer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, welches weiterhin das Anpassen eines Vorwärtskopplungsbefehls zum Steuern des externen AGR-Gasdurchflusses beruhend auf dem geschätzten AGR-Verhältnis in dem Ansaugkrümmer umfasst, um den bevorzugten AGR-Anteil für die Zylinderladung zu erreichen.
Verfahren zum Steuern eines externen AGR-Gasdurchflusses zu einem Ansaugkrümmer eines Verbrennungsmotors während laufenden Betriebs, umfassend: Messen einer Lufttemperatur in dem Ansaugkrümmer, einer Ansauglufttemperatur, eines Ansaugkrümmerdrucks und eines Luftmassenstrom; Schätzen eines Luftpartialdrucks in dem Ansaugkrümmer und der Lufttemperatur in dem Ansaugkrümmer während des laufenden Betriebs; Schätzen eines AGR-Verhältnisses in dem Ansaugkrümmer beruhend auf der Lufttemperatur in dem Ansaugkrümmer, der Ansauglufttemperatur, dem Ansaugkrümmerdruck und dem Luftpartialdruck in dem Ansaugkrümmer; und Steuern des Betriebs eines AGR-Ventils beruhend auf dem geschätzten AGR-Verhältnis in dem Ansaugkrümmer.
Verfahren nach Anspruch 16, weiterhin umfassend: Ermitteln eines Motorbetriebspunkts; Ermitteln eines bevorzugten AGR-Anteils für eine Zylinderladung beruhend auf dem Motorbetriebspunkt; Ermitteln eines Vorwärtskopplungsbefehls zum Steuern des Betriebs des AGR-Ventils zum Steuern von externem AGR-Gasdurchfluss beruhend auf dem bevorzugten AGR-Anteil für die Zylinderladung; und Anpassen des Vorwärtskopplungsbefehls zum Steuern des Betriebs des AGR-Ventils beruhend auf dem geschätzten AGR-Verhältnis in dem Ansaugkrümmer.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Schätzen der Lufttemperatur in dem Ansaugkrümmer beruhend auf einem Zylinder-Luftmassenstrom, einer AGR-Gastemperatur, einem Luftmassenstrom der Ansaugluft und der Ansauglufttemperatur.
Verfahren nach Anspruch 18, welches das Steuern des Betriebs des AGR-Ventils umfasst, um den bevorzugten AGR-Anteil für die Zylinderladung zu erreichen.