DE112014001776T5

DE112014001776T5 - Verfahren und System zur Steuerung eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE112014001776T5
Application number: DE112014001776.0T
Authority: DE
Inventors: Ola Stenlåås; Kenan Muric
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2016-02-25
Anticipated expiration: 2034-04-25
Also published as: WO2014175821A1; SE1350511A1; DE112014001776B4; BR112015024995A2; SE537308C2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (101), wobei der Verbrennungsmotor (101) mindestens einen Brennraum (201) und Elemente (202) für die Zufuhr von Kraftstoff zu dem Brennraum (201) umfasst, wobei die Verbrennung in dem Brennraum (201) in Verbrennungszyklen auftritt. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass während eines ersten Teils des ersten Verbrennungszyklus ein erster Parameterwert, der eine physikalische Größe für die Verbrennung in dem Brennraum darstellt, bestimmt wird, und auf Grundlage des ersten Parameterwerts ein erstes Maß von bei der Verbrennung während des ersten Verbrennungszyklus entstehenden Stickstoffoxiden NOx und auf Grundlage des ersten Maßes die Verbrennung während eines folgenden Teils des ersten Verbrennungszyklus gesteuert wird. Die Erfindung betrifft außerdem ein System und ein Fahrzeug.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein System und ein Fahrzeug sowie ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt, die das Verfahren gemäß der Erfindung ausführen.
Hintergrund der Erfindung
Die nachstehende Beschreibung des Hintergrunds bildet eine Beschreibung des Hintergrunds für die Erfindung und muss somit nicht unbedingt Stand der Technik darstellen.
Da für den Staat Verschmutzung und Luftqualität zunehmend eine Rolle spielen, wurden in vielen Ländern Emissionsnormen und -richtlinien für Abgase von Verbrennungsmotoren erlassen.
Diese Emissionsrichtlinien bestehen häufig in Anforderungen, die zulässige Grenzen für Abgasemissionen von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor definieren. Beispielsweise bestehen häufig Vorschriften für Stickstoffoxide (NO_x), Kohlenwasserstoffe (KW) und Kohlenmonoxid (CO). Diese Emissionsrichtlinien können beispielsweise auch das Vorhandensein von Partikeln in Abgasemissionen zum Gegenstand haben.
Um diese Emissionsrichtlinien zu erfüllen, werden die von der Verbrennung des Verbrennungsmotors erzeugten Abgase behandelt (gereinigt). Beispielsweise kann ein sogenannter katalytischer Reinigungsprozess verwendet werden, so dass Abgasreinigungsanlagen in beispielsweise Fahrzeugen und anderen Fortbewegungsmitteln üblicherweise einen oder mehrere Katalysatoren und/oder andere Komponenten umfassen. Beispielsweise umfassen die Abgasbehandlungsanlagen in Fahrzeugen mit einem Dieselmotor häufig Partikelfilter.
Das Vorkommen von unerwünschten Stoffen im Abgasstrom vom Verbrennungsmotor wird in einem großen Umfang durch den Verbrennungsprozess im Brennraum des Verbrennungsmotors verursacht, wenigstens teilweise in Abhängigkeit von der bei der Verbrennung verbrauchten Kraftstoffmenge. Aus diesem Grund und weil die Wirtschaftlichkeit insbesondere von Schwerlastfahrzeugen großteils von der Menge des verbrauchten Kraftstoffs abhängt, werden große Bemühungen unternommen, die Verbrennung von Verbrennungsmotoren effizienter zu gestalten, um Emissionen und Kraftstoffverbrauch zu reduzieren.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens, um einen Verbrennungsmotor zu steuern. Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, bei dem der Verbrennungsmotor mindestens einen Brennraum und Elemente für die Zufuhr von Kraftstoff zu dem Brennraum umfasst, wobei die Verbrennung in dem Brennraum in Verbrennungszyklen auftritt. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass:

– während eines ersten Teils eines ersten Verbrennungszyklus ein erstes Maß von Stickstoffoxiden NO_x, die aus der Verbrennung während des ersten Verbrennungszyklus entstehen, geschätzt wird und
– die Verbrennung während eines folgenden Teils des Verbrennungszyklus auf Grundlage des ersten Maßes gesteuert wird.

Wie zuvor erwähnt, hat die Effizienz des Verbrennungsmotors eine starke Auswirkung auf die Gesamtwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs, insbesondere bei Schwerlastfahrzeugen. Aus diesem Grund ist es häufig wünschenswert, dass die Verbrennung auf eine Weise gesteuert wird, die eine möglichst effiziente Verbrennung gewährleistet.
Zusätzlich kann die Verbrennung auch in Bezug auf die erwünschten Abgasmerkmale gesteuert werden. Beispielsweise können der Einspritzzeitpunkt und/oder die Menge des eingespritzten Kraftstoffs gesteuert werden, um den Verlauf der Verbrennung und somit die Temperatur und/oder die Zusammensetzung des Abgasstroms zu beeinflussen. Beispielsweise kann in bestimmten Fällen eine höhere Abgastemperatur auf Kosten der Effizienz des Verbrennungsmotors wünschenswert sein, um eine erwünschte Funktion einer oder mehrerer Komponenten der Nachbehandlungsanlage zu erzielen. Es kann auch der Fall sein, dass die Gesamteffizienz, einschließlich der Abgasnachbehandlung, sogar im Fall einer Verschlechterung der Effizienz des Verbrennungsmotors, beispielsweise aufgrund von geringerem Verbrauch von Reduktionsmittel, beispielsweise von Harnstoff, zur Reduzierung von Stickstoffoxiden NO_x, d. h. Stickstoffmonoxid NO bzw. Stickstoffdioxid NO₂, die im Allgemeinen in dem generischen Begriff Stickstoffoxide NO_x enthalten sind, in dem Abgasstrom, verbessert werden kann. In bestimmten Situationen kann eine Verschlechterung der Gesamteffizienz ebenfalls akzeptabel sein, um beispielsweise einen gewünschten Zustand in der Nachbehandlungsanlage zu erzielen.
Die vorliegende Erfindung betrifft das Steuern des Verbrennungsprozesses, wobei ein laufender Fortschritt des Verbrennungszyklus während der laufenden Verbrennung zum Erzielen eines gewünschten Ergebnisses der Verbrennung gesteuert werden kann. Insbesondere wird der Fortschritt der Verbrennung in Bezug auf einen resultierenden Stickstoffoxidgehalt während der Verbrennung gesteuert.
Eine Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung kann während eines ersten Teils eines ersten Verbrennungszyklus erreicht werden durch Vorhersagen eines ersten Maßes von Stickstoffoxiden NO_x durch Schätzung beispielsweise eines Gehalts und/oder einer Größe/Masse für das entstehende Stickstoffmonoxid (NO) und/oder Stickstoffdioxid (NO₂), die aus der Verbrennung während des ersten Verbrennungszyklus entstehen, und

– durch Steuern der Verbrennung während eines folgenden Teils des ersten Verbrennungszyklus mit dem Ziel, während des laufenden Verbrennungszyklus die entstehenden Stickstoffoxide NO_x während des ersten Verbrennungszyklus zu beeinflussen, auf Grundlage des ersten Maßes.

Ein erster Parameterwert, der eine physikalische Größe darstellt, die sich auf die Verbrennung in dem Brennraum bezieht, kann während des ersten Teils des Verbrennungszyklus bestimmt werden und auf Grundlage dieses ersten Parameterwerts kann ein erstes Maß geschätzt werden. Der erste Parameterwert bildet somit eine Darstellung einer tatsächlich herrschenden Bedingung für die physikalische Größe bei einem Zeitpunkt/einer Kurbelwinkelposition, wenn der erste Verbrennungszyklus initiiert worden ist. Der erste Parameterwert kann durch die Verwendung von Sensorelementen, wie beispielsweise Drucksensorelementen, bestimmt werden.
Durch diese Vorgehensweise können die Stickstoffoxide NO_x, die während der Verbrennung entstehen, so gesteuert werden, dass die erwünschte Steuerung, z. B. die Minimierung von Stickstoffoxiden NO_x, während der Verbrennung in hohem Maß erlangt werden kann. Zum Beispiel kann es für die Gesamtmenge von Stickstoffoxiden NO_x wünschenswert sein, bei einem Maximalwert gleich einer gewissen anzuwendenden Menge zu sein. Zum Beispiel können Stickstoffoxidemissionen mit dem Ziel gesteuert werden, so gut wie möglich gesetzlichen Bestimmungen bezüglich der Stickstoffoxidemissionen mit einer folglich positiven Wirkung auf den Kraftstoffverbrauch zu entsprechen.
Alternativ kann es wünschenswert sein, zu versuchen, die Stickstoffoxide NO_x, die bei der Verbrennung entstehen, im größtmöglichen Maß zu reduzieren/minimieren. Gemäß der Erfindung können die normalerweise bei der Verbrennung unerwünscht entstehenden Stickstoffoxide NO_x normalerweise bereits während des Verbrennungsprozesses gesteuert werden, z. B. um die Last für die Nachbehandlungsanlage zu reduzieren und z. B. um die Verwendung von reduzierenden (additiven) Agenzien, wie beispielsweise Harnstoff enthaltenden Additiven, zu reduzieren.
Eine Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung kann somit durch Bestimmen eines Parameterwerts, der eine physikalische Größe während der Verbrennung darstellt, z. B. einen Druck, der während eines ersten Teils des Verbrennungszyklus im Brennraum herrscht, d. h. wenn der Verbrennungszyklus begonnen hat, erreicht werden. Auf Grundlage dieses Parameterwerts, z. B. eines in einem Brennraum herrschenden Druckes, werden die während des Verbrennungszyklus entstehenden Stickstoffoxide NO_x nicht nur für den bereits abgelaufenen Teil des Verbrennungszyklus, sondern auch für den zukünftigen Teil des Verbrennungszyklus geschätzt, so dass die Verbrennung während des folgenden Teils des Verbrennungszyklus dann in Bezug auf entstehende Stickstoffoxide NO_x gesteuert werden kann, wo z. B. die Verbrennung während des folgenden Teils der Verbrennungszyklus mit dem Ziel gesteuert werden kann, im Vergleich zu den geschätzten entstehenden Stickstoffoxiden NO_x die entstehenden Stickstoffoxide NO_x zu reduzieren, so dass die Stickstoffoxide NO_x, die während des Verbrennungszyklus tatsächlich entstehen, z. B. in Bezug auf die geschätzten Stickstoffoxide NO_x reduziert werden können. Der Parameterwert kann so eingerichtet sein, dass er bestimmt wird, wenn die Verbrennung von Kraftstoff während des ersten Verbrennungszyklus begonnen hat.
Während der Steuerung der Verbrennung kann die Verbrennung so eingerichtet sein, dass sie in Bezug auf jegliche anzuwendende physikalische Größe, z. B. Druck und/oder Temperatur im Brennraum, gesteuert wird, wobei die entstehenden Stickstoffoxide NO_x durch Steuern der Größe, z. B. Druck und/oder Temperatur, gesteuert werden können, wobei die Steuerung auf Grundlage einer Korrelation zwischen dem Druck und/oder der Temperatur während der Verbrennung und den entstehenden Stickstoffoxiden NO_x ausgeführt wird. Die Steuerung kann z. B. so eingerichtet sein, dass sie auf Grundlage der Temperatur- und/oder Druckänderung geregelt wird, die der Verbrennungsprozess während des Verbrennungszyklus erfährt, d. h. die Steuerung kann auf Grundlage davon ausgeführt werden, wie die Verbrennungstemperatur während der Verbrennung variiert, wobei die Verbrennung z. B. in dem Ausmaß das möglich ist, ausgeführt werden kann, um einer anzuwendenden Druck-/Temperaturkurve zu folgen, wo diese Druck-/Temperaturkurve durch Beeinflussen der Verbrennung während eines laufenden Verbrennungszyklus gesteuert wird, so dass eine erwünschte Variation während der Verbrennung erlangt wird. Die Steuerung kann z. B. so eingerichtet sein, dass sie in Richtung einer empirischen oder sonstig bestimmten Druck-/Temperaturkurve (Verlauf) gesteuert wird, alternativ z. B. in Richtung einer Beschränkung der maximalen Temperatur und/oder des Maximaldrucks, der sich während der Verbrennung ergibt.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann das Bestimmen eines Parameterwerts, der dem erstem Parameterwert entspricht, bei mehreren Zeitpunkten/Kurbelwinkelpositionen während des ersten Verbrennungszyklus und das Schätzen eines jeweiligen Maßes von bei der Verbrennung während des ersten Verbrennungszyklus entstehenden Stickstoffoxiden für die mehreren Parameterwerte umfassen. Auf die Bestimmung des jeweiligen Parameterwerts hin kann die Verbrennung während dann eines folgenden Teils des ersten Verbrennungszyklus auf Grundlage eines jeweiligen geschätzten Maßes von Stickstoffoxiden gesteuert während. Der Parameterwert, der dem ersten Parameterwert entspricht, kann bei einer Anzahl von Zeitpunkten/Kurbelwinkelpositionen bestimmt werden, nachdem die Verbrennung von Kraftstoff während des ersten Verbrennungszyklus initiiert worden ist.
Die Regelung der Verbrennung kann ebenfalls zum einzelnen Ausführen für jeden Zylinder eingerichtet sein und es ist ebenfalls möglich, eine Verbrennung während eines folgenden Verbrennungszyklus auf Grundlage von Informationen von einem oder mehreren vorhergehenden Verbrennungsprozessen zu steuern.
Diese Art der Steuerung bietet den Vorteil, dass beispielsweise Unterschiede zwischen verschiedenen Zylindern erkannt und mit einer individuellen Anpassung von Parametern für einen bestimmten Zylinder, wie z. B. der Öffnungszeit der Einspritzdüse, erfasst und kompensiert werden können. Es können aber auch unterschiedliche Steueraktionen für verschiedene Zylinder wünschenswert sein, beispielsweise um bestimmte Zylinder in Richtung des Erfüllens eines bestimmten Kriteriums und andere Zylinder in Richtung anderer anzuwendenden Kriterien zu steuern, was ebenfalls gemäß der Erfindung erreicht werden kann. Ferner können einer oder mehrere der Zylinder zum Steuern gemäß der Erfindung eingerichtet sein, während die Verbrennung in den restlichen Zylindern auf eine herkömmliche oder andere anzuwendende Weise erfolgen kann.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Einspritzzeitplan bestimmt, der dazu führt, dass mindestens der Hälfte der geforderten Arbeit erreicht wird, um zu gewährleisten, dass die erreichte Arbeit nicht auf einen Pegel geregelt werden kann, der zu niedrig ist, wenn erzeugte Stickstoffoxide NO_x geregelt werden.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann z. B. mittels eines oder mehrerer FPGA(Field-Programmable Gate Array)-Schaltungen durchgeführt werden und/oder einer oder mehrerer ASIC(anwendungsspezifische integrierte Schaltung)-Schaltungen oder anderer Arten von Schaltungen umgesetzt werden, die die erwünschte Berechnungsgeschwindigkeit bewältigen können.
Weitere Eigenschaften der vorliegenden Erfindung und Vorteile davon werden in der ausführlichen Beschreibung der nachstehend dargelegten beispielhaften Ausführungsformen und der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A zeigt schematisch ein Fahrzeug, bei dem die vorliegende Erfindung verwendet werden kann.
1B zeigt eine Steuervorrichtung in dem Steuersystem für das in 1A gezeigte Fahrzeug.
2 zeigt den Verbrennungsmotor in dem in 1A gezeigten Fahrzeug genauer.
3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt ein Beispiel für einen geschätzten Temperaturverlauf bei einer Verbrennung.
5A–B zeigen ein Beispiel für Regelung in Situationen mit mehr als drei Einspritzungen.
6 zeigt ein Beispiel für MPC.
7 zeigt ein alternatives Verfahren zur Schätzung von Druckänderungen während eines Verbrennungsprozesses.
Ausführliche Beschreibung von Ausführungsformen
1A zeigt schematisch einen Antriebsstrang in einem Fahrzeug 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Antriebsstrang umfasst einen Verbrennungsmotor 101, der auf eine übliche Art über eine Abtriebswelle an dem Verbrennungsmotor 101, normalerweise über ein Schwungrad 102, über eine Kupplung 106 mit einem Getriebe 103 verbunden ist.
Der Verbrennungsmotor 101 wird von dem Motorsteuersystem über eine Steuervorrichtung 115 gesteuert. Ebenso kann die Kupplung 106, die aus z. B. einer automatisch gesteuerten Kupplung bestehen kann, sowie auch das Getriebe 103 von dem Steuersystem des Fahrzeugs mittels einer oder mehrerer (nicht gezeigten) anwendbaren Steuervorrichtungen gesteuert werden. Natürlich kann der Antriebsstrang des Fahrzeugs auch von einem anderen Typ, wie z. B. einem Typ mit einem herkömmlichen Automatikgetriebe oder einem Typ mit einem Handschaltgetriebe usw. gesteuert werden.
Eine Abtriebswelle 107 von dem Getriebe 103 betreibt die Antriebsräder 113, 114 auf eine übliche Art über das Endgetriebe und Antriebswellen 104, 105. 1A zeigt nur eine Welle mit Antriebsrädern 113, 114, aber auf eine übliche Art kann das Fahrzeug mehr als eine Welle, die mit Antriebsrädern versehen ist, oder ein oder mehrere Zusatzwellen, wie eine oder mehrere Stützwellen, umfassen. Das Fahrzeug 100 umfasst auch eine Abgasanlage mit einer Nachbehandlungsanlage 200 für übliche Behandlung (Reinigung) von Abgasemissionen, die aus der Verbrennung im Brennraum (z. B. Zylinder) des Verbrennungsmotors 101 entstehen.
Die Nachbehandlungsanlage umfasst häufig eine Form von katalytischem Reinigungsprozess, wobei ein oder mehrere Katalysatoren zum Reinigen der Abgase verwendet werden. Fahrzeuge mit Dieselmotoren umfassen häufig auch ein Dieselpartikelfilter (DPF), um während der Verbrennung von Kraftstoff im Brennraum des Verbrennungsmotors gebildete Rußpartikel aufzufangen. Ferner können Nachbehandlungsanlagen in Fahrzeugen des dargestellten Typs einen Dieseloxidationskatalysator (Diesel Oxidation Catalyst, DOC) umfassen. Der Dieseloxidationskatalysator hat mehrere Funktionen und wird normalerweise vor allem bei der Nachbehandlung verwendet, um Reste von Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid im Abgasstrom zu Kohlendioxid und Wasser zu oxidieren. Der Oxidationskatalysator kann beispielsweise auch Stickstoffoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO₂) oxidieren. Eine Nachbehandlungsanlage kann ebenfalls mehr Komponenten als zuvor dargestellt, aber auch weniger Komponenten umfassen. Beispielsweise kann die Nachbehandlungsanlage 200 einen stromabwärts vom Partikelfilter angeordneten SCR-(Selective-Catalytic-Reduction)Katalysator umfassen. SCR-Katalysatoren verwenden Ammoniak (NH₃) oder eine Zusammensetzung, aus der Ammoniak erzeugt/gebildet werden kann, als Additiv zum Reduzieren der Menge von Stickstoffoxiden NO_x im Abgasstrom.
Ferner sind Verbrennungsmotoren in Fahrzeugen vom in 1A gezeigten Typ oft mit steuerbaren Einspritzvorrichtungen versehen, um die erwünschte Kraftstoffmenge zum erwünschten Zeitpunkt in dem Verbrennungszyklus, wie Kolbenmotor bei einer bestimmten Kolbenposition (Kurbelwinkelgrad) im Fall von einem, dem Brennraum des Verbrennungsmotors zuzuführen.
2 zeigt schematisch ein Beispiel für ein Kraftstoffeinspritzsystem für den Verbrennungsmotor 101, der in 1A beispielhaft gezeigt ist. Das Kraftstoffeinspritzsystem besteht aus einem so genannten Common-Rail-System, aber die Erfindung ist gleichermaßen für andere Arten von Einspritzsystemen anwendbar. 2 zeigt nur einen Zylinder/Brennraum 201 mit einem Kolben 203, der im Zylinder aktiv ist, aber der Verbrennungsmotor 101 besteht in dem vorliegenden Beispiel aus einem 6-Zylinder-Verbrennungsmotor und kann im Allgemeinen aus einem Motor mit jeglicher Anzahl von Zylindern/Brennräumen, z. B. jeglicher beliebigen Anzahl von Zylindern/Brennräumen im Bereich von 1–20 oder sogar mehr, bestehen. Der Verbrennungsmotor umfasst auch mindestens jeweils eine Einspritzvorrichtung 202 für jeden Brennraum (Zylinder) 201. Jede Einspritzvorrichtung wird somit für Einspritzung (Zufuhr) von Kraftstoff in dem jeweiligen Brennraum 201 verwendet. Alternativ können zwei oder mehr Einspritzvorrichtungen pro Brennraum verwendet werden. Die Einspritzvorrichtungen 202 werden individuell durch (nicht gezeigte) jeweilige Stellglieder gesteuert, die an den jeweiligen Einspritzvorrichtungen angeordnet sind, die auf Grundlage von Steuersignalen, die z. B. von der Steuervorrichtung 115 empfangen werden, das Öffnen/Schließen der Einspritzvorrichtungen 202 steuern.
Die Steuersignale zur Steuerung des Öffnens/Schließens der Einspritzvorrichtungen 202 durch die Stellglieder können von einer anzuwendenden Steuervorrichtung, wie in diesem Beispiel von der Motorsteuervorrichtung 115 erzeugt werden. Die Motorsteuervorrichtung 115 bestimmt somit die Kraftstoffmenge, die tatsächlich zu jeder gegebenen Zeit eingespritzt werden soll, z. B. auf Grundlage herrschenden Betriebsbedingungen im Fahrzeug 100.
Das in 2 gezeigte Einspritzsystem besteht somit aus einem so genannten Common-Rail-System, was bedeutet, dass alle Einspritzvorrichtungen (und somit alle Brennräume) mit Kraftstoff von einer gemeinsamem Kraftstoffleitung 204 (Common-Rail) beliefert werden, die unter Verwendung einer Kraftstoffpumpe 205 mit Kraftstoff von einem (nicht gezeigten) Kraftstofftank zur gleichen Zeit gefüllt wird, wie der Kraftstoff in der Leitung 204 auch mittels der Kraftstoffpumpe 205, mit einem gewissen Druck beaufschlagt wird. Der mit hohem Druck beaufschlagte Kraftstoff in der gemeinsamen Leitung 204 wird dann in den 201 Brennraum des Verbrennungsmotors 101 eingespritzt, wenn die jeweilige Einspritzvorrichtung 202 geöffnet wird. Mehrfaches Öffnen/Schließen einer bestimmten Einspritzvorrichtung kann während ein und desselben Verbrennungszyklus ausgeführt werden, so dass mehrere Einspritzungen während der Verbrennung eines Verbrennungszyklus ausgeführt werden können. Ferner ist jeder Brennraum mit einem jeweiligen Drucksensor 206 für das Senden von Signalen bezüglich eines herrschenden Drucks im Brennraum an z. B. die Steuervorrichtung 115 versehen. Der Drucksensor kann z. B. piezo-basiert sein und sollte z. B. schnell genug sein, um in der Lage zu sein, bei jedem 10., jedem 5. oder jedem Kurbelwinkelgrad oder mit einem anderen geeigneten Intervall, z. B. häufiger, kurbelwinkelaufgelöste Drucksignale zu senden.
Mittels eines Systems vom in 2 gezeigten Typ kann die Verbrennung während eines Verbrennungszyklus in einem Brennraum in einem großen Maß gesteuert werden, z. B. unter Verwendung von mehrfachen Einspritzungen, wobei die Zeiten und/oder die Dauer der Einspritzungen gesteuert werden können und wobei Daten von z. B. den Drucksensoren 206 in Verbindung mit dieser Steuerung berücksichtigt werden können. Gemäß der vorliegenden Erfindung können beispielsweise Zeiten und/oder Dauern von Einspritzungen und/oder die eingespritzte Kraftstoffmenge während der laufenden Verbrennung auf der Basis von Daten von der laufenden Verbrennung mit dem Ziel der Steuerung der Verbrennung in Bezug auf bei der Verbrennung erzeugte Stickstoffoxide NO_x angepasst werden. 3 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 300 gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei das Verfahren gemäß dem vorliegenden Beispiel zum Ausführen durch die in 1A–B dargestellte Motorsteuervorrichtung 115 eingerichtet ist.
Im Allgemeinen bestehen Steuersysteme in modernen Fahrzeugen aus einem Kommunikationsbussystem und aus einem oder mehreren Kommunikationsbussen, um eine Anzahl von elektronischen Steuervorrichtungen (ECU), wie die Steuervorrichtung oder den Controller 115 und verschiedene an dem Fahrzeug angeordnete Komponenten, zu verbinden. Gemäß dem Stand der Technik kann solch ein Steuersystem eine große Anzahl von Steuervorrichtungen umfassen und kann die Zuständigkeit für eine bestimmte Funktion unter mehr als einer Steuervorrichtung aufgeteilt werden.
Der Einfachheit halber zeigen 1A–B nur die Steuervorrichtung 115, in der die vorliegende Erfindung in der gezeigten Ausführungsform ausgeführt ist. Die Erfindung kann jedoch auch in einer der vorliegenden Erfindung zugeordneten Steuervorrichtung ausgeführt sein oder gänzlich oder teilweise in einer oder mehreren anderen Steuervorrichtungen, die bereits in dem Fahrzeug existieren. Unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit, mit der Berechnungen gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden, kann die Erfindung dafür eingerichtet sein, in einer Steuervorrichtung ausgeführt zu werden, die besonders für Echtzeitberechnungen vom nachstehend beschriebenen Typ angepasst ist. Die Umsetzung der vorliegenden Erfindung hat gezeigt, dass z. B. ASIC und FPGA-Lösungen für Berechnungen gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet sind und mit ihnen gut zurechtkommen.
Die Funktion der Steuervorrichtung 115 (oder der Steuervorrichtung(en), mit denen die vorliegende Erfindung ausgeführt ist) gemäß der vorliegenden Erfindung kann außer von den Sensorsignalen von dem Drucksensor 202 z. B. auch von Signalen von anderen Steuervorrichtungen oder Sensoren abhängen. Im Allgemeinen sind normalerweise Steuervorrichtungen vom gezeigten Typ eingerichtet, um Sensorsignale sowohl von verschiedenen Teilen des Fahrzeugs als auch von verschiedenen Fahrzeug angeordneten Steuervorrichtungen zu empfangen.
Die Steuerung wird oft von programmierten Anweisungen gesteuert. Diese programmierten Anweisungen bestehen normalerweise aus einem Computerprogramm, das, wenn es in einem Computer oder einer Steuervorrichtung ausgeführt wird, bewirkt, dass der Computer/die Steuervorrichtung die erwünschte Steueraktion als einen Verfahrensschritt in dem Prozess gemäß der vorliegenden Erfindung ausführt.
Das Computerprogramm besteht normalerweise aus einem Computerprogrammprodukt, wobei das Computerprogrammprodukt ein anwendbares Speichermedium 121 (siehe 1B) umfasst, wobei das Computerprogramm in dem Speichermedium 121 gespeichert ist. Das digitale Speichermedium 121 kann z. B. aus irgendeinem aus der folgenden Gruppe bestehen: ROM (Festwertspeicher), PROM (programmierbarer Festwertspeicher), EPROM (löschbarer PROM), Flash, EEPROM (elektrisch löschbarer PROM), Festplatteneinheit usw. und kann in der oder in Verbindung mit der Steuervorrichtung eingerichtet sein, wo das Computerprogramm von der Steuervorrichtung ausgeführt wird. Durch Ändern der Anweisungen des Computerprogramms kann das Verhalten des Fahrzeugs somit in einer bestimmten Situation eingestellt werden.
Eine beispielhafte Steuervorrichtung (Steuervorrichtung 115) ist schematisch in 1B gezeigt und die Steuervorrichtung kann wiederum eine Berechnungseinheit 120 umfassen, die aus z. B. einer geeigneten Art von Prozessor oder Mikrocomputer, z. B. einer Schaltung für digitale Signalverarbeitung (digitaler Signalprozessor, DSP), einer oder mehrerer FPGA (Field Programmable Gate Array)-Schaltungen oder einer oder mehrerer Schaltungen mit einer vorbestimmten speziellen Funktion (Anwendungsspezifische Integrierte Schaltung, ASIC) bestehen kann. Die Berechnungseinheit 120 ist mit einer Speichereinheit 121 verbunden, die der Berechnungseinheit 120 z. B. den gespeicherten Programmcode und/oder die gespeicherten Daten liefert, die die Berechnungseinheit 120 benötigt, um in der Lage zu sein, Berechnungen auszuführen. Die Berechnungseinheit 120 ist auch dafür eingerichtet, Zwischen- oder Endergebnisse von Berechnungen in der Speichereinheit 121 zu speichern.
Ferner ist die Steuervorrichtung mit Vorrichtungen 122, 123, 124, 125 zum Empfangen und Senden von Eingangs- und Ausgangssignalen versehen. Diese Eingangs- und Ausgangssignale können Wellenformen, Impulse oder andere Attribute enthalten, die als Information für die Verarbeitung von der Berechnungseinheit 120 durch die Vorrichtungen 122, 125 zum Empfang von Eingangssignalen detektiert werden können. Die Vorrichtungen 123, 124 für Sendeausgangssignale sind eingerichtet, um das Berechnungsergebnis von der Berechnungseinheit 120 in Ausgangssignale zur Übertragung an andere Teile des Steuersystems des Fahrzeugs und/oder die Komponente(n), für die die Signale vorgesehen sind, umzuwandeln. Jede der Verbindungen zu den Vorrichtungen zum Empfangen und Senden von Eingangs- und Ausgangssignalen kann aus einem oder mehreren der folgenden Elemente bestehen; Kabel; Datenbus, wie beispielsweise ein CAN(Controller Area Network)-Bus, MOST(Media Oriented Systems Transport)-Bus oder jeglicher anderen Buskonfiguration oder einer drahtlosen Verbindung.
Wieder mit Bezug auf das in 3 gezeigte Verfahren 300 beginnt das Verfahren bei Schritt 301, in dem bestimmt wird, ob die erfindungsgemäße Steuerung des Verbrennungsprozesses ausgeführt werden soll. Die Steuerung gemäß der Erfindung kann z. B. so eingerichtet sein, dass sie kontinuierlich ausgeführt wird, sobald der Verbrennungsmotor 101 gestartet wird. Alternativ kann die Steueraktion so angeordnet sein, dass sie z. B. ausgeführt wird, solange die Verbrennung des Verbrennungsmotors nicht entsprechend irgendeinem anderen Kriterium gesteuert wird. Beispielsweise kann es Situationen geben, in denen es wünschenswert ist, dass die Steueraktion auf Grundlage von in erster Linie anderen Faktoren als in erster Linie den bei der Verbrennung erzeugten Stickstoffoxiden (NO_x) ausgeführt wird. Gemäß einer Ausführungsform wird gleichzeitige Steuerung der Verbrennung in Bezug auf die während der Verbrennung erzeugten Stickstoffoxide NO_x und mindestens einen zusätzlichen Steuerparameter ausgeführt. Beispielsweise kann eine Gewichtung durchgeführt werden, bei der die Priorisierung der Steuerparameter auf Erfüllung eines erwünschten Steuerungsergebnisses z. B. so eingerichtet sein kann, dass entsprechend einer geeigneten Kostenfunktion gesteuert wird.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung besteht somit aus einem Verfahren zur Steuerung des Verbrennungsmotors 101, während die Verbrennung in dem Brennraum 201 in Verbrennungszyklen stattfindet. Gemäß dem Stand der Technik ist der Ausdruck Verbrennungszyklus als die Schritte definiert, die bei einer Verbrennung in einem Verbrennungsmotor stattfinden, z. B. die zwei Takte eines Zweitaktmotors und die vier Takte eines Viertaktmotors. Der Ausdruck umfasst auch Zyklen, bei denen kein Kraftstoff tatsächlich eingespritzt wird, aber wo der Verbrennungsmotor immer noch mit einer gewissen Drehzahl betrieben wird, wie beispielsweise mit den Antriebsrädern des Fahrzeugs über den Antriebsstrang, bei z. B. Schleppen. Das heißt, dass, selbst wenn keine Einspritzung von Kraftstoff ausgeführt wird, wird ein Verbrennungszyklus immer noch z. B. alle zwei Umdrehungen (für Viertaktmotoren), oder z. B. jede Umdrehung (Zweitaktmotoren), die die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors sich dreht, abgeschlossen. Dasselbe gilt für andere Arten von Verbrennungsmotoren.
In Schritt 302 wird bestimmt, ob ein Verbrennungszyklus gestartet wurde oder wird, und wo dies der Fall ist, fährt das Verfahren mit Schritt 303 fort, während ein Parameter i, der eine Einspritzzahl darstellt, auf Eins eingestellt wird.
In Schritt 303 wird ein Einspritzzeitplan z. B. auf eine ganz herkömmliche Art auf Grundlage z. B. einer erwünschten erreichten Arbeit bestimmt. Alternativ kann ein Einspritzzeitplan bestimmt werden, von dem erwartet wird, dass er zu einer gewollten Erzeugung von während der Verbrennung entstehenden Stickstoffoxiden NO_x führt, z. B. ein Einspritzzeitplan, von dem erwartet wird, dass er maximal zu einer gewissen Menge von Stickstoffoxiden NO_x oder im Allgemeinen zu einer Minimierung von erzeugten Stickstoffoxiden NO_x während des Verbrennungszyklus der Verbrennung führt.
Im Allgemeinen wird die Kraftstoffzufuhr, sowohl in Bezug auf Menge und Art der Zufuhr, d. h. die eine oder mehreren Kraftstoffeinspritzungen, die während des Verbrennungszyklus auszuführen sind, normalerweise im Voraus definiert, z. B. je nach der Arbeit (Drehmoment), die der Verbrennungsmotor während des Verbrennungszyklus ausführen muss, da gemäß dem Stand der Technik während einem laufenden Verbrennungszyklus keine Änderung des bestimmten Einspritzzeitplans ausgeführt wird. Vorbestimmte Einspritzpläne können z. B. für eine große Anzahl von Betriebsarten, wie beispielsweise verschiedene Drehzahlen, verschiedene angeforderte Arbeit, verschiedener Verbrennungsluftdruck usw. in Tabellen im Steuersystem des Fahrzeugs existieren, wo tabellarisch erfasste Daten z. B., mittels anzuwendenden Tests/Messungen während z. B. der Entwicklung des Verbrennungsmotors und/oder des Fahrzeugs erstellt werden können, so dass der anzuwendende Einspritzzeitplan auf Grundlage von herrschenden Bedingungen ausgewählt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform können die Einspritzzeitpläne z. B. durch anzuwendende – wie beispielsweise empirische – Tests/Messungen erstellt werden, wobei mehrere Einspritzzeitpläne für eine bestimmte Betriebsbedingung definiert werden können, um zu einer gewissen erreichten Arbeit zu führen, aber wobei verschiedene Einspritzzeitpläne erstellt werden können, um verschiedene zusätzliche Kriterien zu erfüllen, z. B. ein Kriterium für die während der Verbrennung entstehenden Stickstoffoxide NO_x und/oder andere Parameter. NO_x-Emissionen können somit für verschiedene Einspritzzeitpläne gemessen und dann in das Steuersystem des Fahrzeugs eingegeben worden sein, wo ein Einspritzzeitplan anfangs durch Tabellenabruf oder auf eine andere anzuwendende Art auf Grundlage z. B. eines Bezugswerts für NO_x-Emissionen bestimmt werden kann. Somit können Stickstoffoxidbestimmungen im Voraus für eine große Anzahl von Betriebsarten ausgeführt werden, wo diese Bestimmungen bei der Auswahl eines Einspritzzeitplans verwendet werden können.
Gemäß einer Ausführungsform wird jedoch somit anfangs ein Einspritzzeitplan angewendet, der auf Grundlage von z. B. nur geforderter Arbeit bestimmt wird.
Diese Einspritzzeitpläne können aus der Anzahl von Einspritzungen und entsprechenden Eigenschaften in der Form z. B. Zeitsteuerung (Kurbelwinkelposition) am Anfang der Einspritzung, der Dauer der Einspritzung, dem Einspritzdruck und/oder der Menge usw. bestehen und können somit für eine große Anzahl von Betriebsarten im Steuersystem des Fahrzeugs gespeichert werden und z. B. mit dem Ziel berechnet/gemessen werden, ein Kriterium, wie beispielsweise eine bestimmte erreichte Arbeit, eine entstehende bestimmte Abgastemperatur, oder ein anderes anwendbares Kriterium zu erfüllen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann der Einspritzzeitplan auch so eingerichtet sein, dass er, bevor die Verbrennung beginnt, d. h. bereits bevor eine erste Benzineinspritzung ausgeführt wird, mittels anzuwendender Berechnungen, z. B. wie nachstehend dargelegt, bestimmt wird, wo z. B. verschiedene im Voraus definierte Einspritzzeitpläne miteinander verglichen werden können, um einen am meisten bevorzugten Einspritzzeitplan zu bestimmen, und wo z. B. eine erwünschte erreichte Arbeit und/oder erwünschte Emissionen (z. B. ein hoher/niedriger Anteil von Stickstoffoxiden NO_x) Parameter in den Berechnungen bilden können.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird in Schritt 303 solch ein vorbestimmter Einspritzzeitplan angewendet, wobei dieser vorbestimmte Einspritzzeitplan auf Grundlage irgendeiner anzuwendenden Art ausgewählt wird, wie vorstehend dargelegt, z. B. mittels Tabellenabruf, wobei entsprechend der vorstehenden Darlegung verschiedene Einspritzzeitpläne definiert werden können, aber nicht müssen, wobei verschiedene Mengen von Stickstoffoxiden NO_x bei der Verbrennung zur gleichen Zeit erwartet werden, wenn z. B. dieselbe Arbeit an der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors ausgeführt wird, aber wobei der Einspritzzeitplan somit auch so eingerichtet sein kann, dass er z. B. nur eine erwünschte erreichte Arbeit berücksichtigt, wobei das Steuern von erzeugten Stickstoffoxiden NO_x so eingerichtet sein kann, dass es nur ausgeführt wird, nachdem eine erste Einspritzung oder ein erster Teil einer Einspritzung bewirkt wurde.
Da bestimmte angenommene Bedingungen wahrscheinlich jedes Mal zu dem gleichen bevorzugten Einspritzzeitplan führen, kann es vorteilhaft sein, einen Einspritzzeitplan durch irgendeine Art von Abruf vor einem Verbrennungszyklus auszuwählen und die Rechenlast somit zu reduzieren, wobei somit eine Berechnung, wie beispielsweise nachstehend dargelegt, erst ausgeführt werden kann, nachdem die Einspritzung begonnen hat. Zusätzlich zu dem nachstehenden Beispiel dafür, wie der Einspritzzeitplan bestimmt werden kann, können alternativ andere Modelle mit einer ähnlichen Funktion angewendet werden.
Die Menge von Stickstoffoxiden NO_x, die während der Verbrennung erwünscht oder zu einem Maximum erwünscht ist, kann auf jegliche anwendbare Art bestimmt werden, z. B. durch eine Gesamtfunktion, die einen anzuwendenden Pegel für NO_x-Emissionen fordert. Dieser Pegel kann z. B. von einer Anforderung reduzierter NO_x-Emissionen, aber auch von einer Anforderung höherer NO_x-Emissionen dargestellt werden, wenn dies z. B. aus irgendeinem Grund als wünschenswert für die folgenden Reaktionen in der Nachbehandlungsanlage erachtet wird, oder z. B. ein Pegel sein, der gesetzlichen Bestimmungen für Stickstoffoxidemissionen entspricht.
Die Kraftstoffeinspritzung wird somit normalerweise entsprechend einem vorbestimmten Einspritzzeitplan ausgeführt, wobei mehrere Einspritzungen so eingerichtet sein können, dass sie während ein und desselben Verbrennungszyklus ausgeführt werden. Dies führt dazu, dass die Einspritzungen relativ kurz sein können. Beispielsweise gibt es Einspritzsysteme mit 5–10 Kraftstoffeinspritzungen/Verbrennung, aber die Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen während eines Verbrennungszyklus kann auch bedeutend höher sein, z. B. im Bereich von 100 Kraftstoffeinspritzungen. Die Anzahl von möglichen Einspritzungen wird im Allgemeinen von der Geschwindigkeit der Elemente gesteuert, mittels derer die Einspritzung ausgeführt wird, d. h. im Fall eines Common-Rail-Systems, wie schnell die Einspritzvorrichtungen geöffnet und geschlossen werden können.
Gemäß dem vorliegenden Beispiel werden mindestens drei Einspritzungen insp₁ während ein und desselben Verbrennungszyklus ausgeführt, aber wie erwähnt und nachstehend dargelegt, kann auch eine größere Anzahl von Einspritzungen oder auch nur eine ausgeführt werden.
Eine erste Einspritzung insp₁ wird ausgeführt und in Schritt 304 wird bestimmt, ob die erste Einspritzung insp₁ ausgeführt wurde, und wenn ja, fährt das Verfahren mit Schritt 305 fort, wo bestimmt wird, ob alle Einspritzungen i ausgeführt worden sind. Da dies in dem vorliegenden Beispiel noch nicht der Fall ist, fährt das Verfahren mit Schritt 306 fort, während i für die nächste Einspritzung um Eins erhöht wird. In Schritt 306 wird der herrschende Druck im Brennraum unter Verwendung des Drucksensors 206 bestimmt. Ferner kann der herrschende Druck im Brennraum unter Verwendung des Drucksensors 206 im Wesentlichen kontinuierlich bestimmt werden, wie beispielsweise mit anzuwendenden Intervallen, z. B. jedem 0,1–10 Kurbelwinkelgrad.
Der Verbrennungsprozess kann im Allgemeinen mit der Druckänderung im Brennraum beschrieben werden, den die Verbrennung bewirkt. Die Druckänderung während eines Verbrennungszyklus kann von einem Druckverlauf, d. h. einer Darstellung, wie der Druck im Brennraum während der Verbrennung variiert, dargestellt werden. Solange die Verbrennung wie erwartet fortschreitet, wird der Druck im Brennraum dem anfangs erwarteten oder geschätzten gleich sein. Sobald die Verbrennung jedoch von der erwarteten Verbrennung abweicht, wird der Druck von dem geschätzten Druck abweichen. Außerdem werden die Verbrennung während des folgenden Teils des Verbrennungszyklus und die Temperaturentwicklung beeinflusst.
In Schritt 306 wird der Druck P_fφ1 im Brennraum 201 für einen herrschenden Kurbelwinkelgrad φ1 (siehe 4) mit dem Drucksensor 206 bestimmt und in Schritt 307 wird der Einspritzzeitplan ausgewertet und bei Bedarf durch Schätzung von erwarteten erzeugten Stickstoffoxiden NO_x während der Verbrennung geändert. Dies kann mit entsprechenden Berechnungen erfolgen und eine Möglichkeit zum Durchführen dieser Berechnung ist nachfolgend erläutert. Alternativ können andere Modelle mit ähnlichen Funktionen angewendet werden.
Im Allgemeinen werden Stickstoffoxide NO_x in einem Verbrennungsprozess hauptsächlich aus drei verschiedenen Gründen gebildet. Der Kraftstoff kann Stickstoff umfassen und Stickstoff wird während der Verbrennung freigegeben und bildet mindestens Stickstoff N₂ und Stickstoffoxide NO_x. Diese Art der NO_x-Bildung kann bei einigen Arten von Verbrennung und je nach Art des Kraftstoffs einen großen Teil der Gesamtmenge von Stickstoffoxiden NO_x ausmachen, die bei der Verbrennung erzeugt wird. Wie nachstehend erläutert, kann diese Art der NO_x-Bildung jedoch während normaler Verbrennung, entsprechend z. B. dem Dieselzyklus, außer Acht gelassen werden. Eine andere Quelle von NO_x-Bildung besteht aus sogenannter prompter NO_x-Bildung, aber dies kann im Allgemeinen außer Acht gelassen werden, da die Wirkung in Bezug auf andere Quellen gering ist. Eine dritte Quelle, die während normaler Verbrennung die Hauptursache für NO_x-Bildung während der Verbrennung bei hohen Verbrennungstemperaturen bildet, besteht aus thermischer Bildung von NO_x, das dann zwischen 90 und 95% oder sogar mehr der NO_x-Bildung während des Verbrennungszyklus ausmacht. Es ist auch in erster Linie diese Art der NO_x-Bildung, die durch Beeinflussung der Verbrennung beeinflusst werden kann, weshalb NO_x-Steuerung mit guten Ergebnissen ausgeführt werden kann, indem nur thermische NO_x-Bildung berücksichtigt wird, wie nachstehend ausgeführt.
Die NO_x-Bildung ist somit stark von der Verbrennungstemperatur abhängig und die Bildung selbst von thermischem NO_x kann auf eine Weise des Standes der Technik z. B. entsprechend drei Hauptreaktionen (dem erweiterten Zeldovich-Mechanismus) beschrieben werden: N₂ + O → NO + N N + O₂ → NO + O N + OH → NO + H (1) wobei die Reaktionsgeschwindigkeit somit stark von der Temperatur abhängt und wobei auch die Temperaturabhängigkeit als solche bekannt ist, wobei die Menge von gebildeten Stickstoffoxiden NO_x durch Kenntnis der (Substanz) Menge der enthaltenen Substanzen und der Temperatur geschätzt werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die NO_x-Bildung unter Verwendung der vorstehend genannten chemischen Zusammensetzungen, Gleichung (1), und unter Verwendung einer Schätzung weiterer Verbrennungsdaten geschätzt. Die Berechnung erfordert somit sowohl Kenntnis der verfügbaren Menge von Stickstoff N₂ und Sauerstoff O₂ als auch Kenntnis von Zugriff auf Wasserstoff H. Diese können aus der Verbrennungschemie der Verbrennung erhalten werden, die dem Fachmann bekannt ist, und für die die zugeführte Kraftstoffmenge beziehungsweise Verbrennungsluft sowie auch jegliche Abgasrückführung bekannt ist, wo in Kombination mit der Tatsache, dass die Kraftstoffzusammensetzung normalerweise bekannt ist, die Mengen der in Gleichung (1) enthaltenen Substanzen berechnet werden können.
Eine Schätzung der Temperatur der Verbrennung ist auch für die Schätzung der Menge von Stickstoffoxiden NO_x erforderlich, die erzeugt werden, da die Reaktionsgeschwindigkeit von der Temperatur abhängt. Ebenso ist eine Schätzung von Druck und/oder Temperatur im Brennraum erforderlich, um freigesetzten Stickstoff beziehungsweise Sauerstoff durch die Verbrennungschemie während der Verbrennung schätzen zu können.
Die Verbrennung kann, wie einem Fachmann bekannt ist, gemäß Gleichung (2) modelliert werden:
wobei K_calibrate zum Kalibrieren des Modells verwendet wird. K_calibrate besteht aus einer Konstanten, die üblicherweise im Bereich von 0 bis 1 liegt, aber auch eingerichtet sein kann, andere Werte anzunehmen, und die einzeln Zylinder für Zylinder oder für einen bestimmten Motor oder Motortyp bestimmt wird und insbesondere von der Gestaltung der Einspritzdüsen (Zerstäuber) abhängt. dQ kann auch auf eine andere geeignete Weise, beispielsweise durch Einbeziehen anderer Parameter, wie die Verwirbelung bei der Kraftstoffzufuhr, modelliert werden, sofern ein Modellieren auf eine geeignete Weise möglich ist.
Q_fuel stellt den Energiewert für die eingespritzte Kraftstoffmenge dar und Q besteht aus der verbrannten Energiemenge. Die Verbrennung dQ ist somit proportional zu der eingespritzten Kraftstoffmenge abzüglich der bisher verbrauchten Kraftstoffmenge. Die Verbrennung dQ kann alternativ unter Verwendung eines anderen anzuwendenden Modells modelliert werden, wobei z. B. auch andere Parameter berücksichtigt werden können. Beispielsweise kann die Verbrennung auch eine Funktion bilden, die von einem Modell der Verwirbelung abhängt, die entsteht, wenn Luft/Kraftstoff zugeführt wird, was die Verbrennung in verschiedenen Ausmaßen beeinflussen kann, je nach der Menge von Luft/Kraftstoff, die zugeführt wird.
Bezüglich der Kraftstoffeinspritzungen können diese z. B. als Summe von Schrittfunktionen modelliert werden:
Der in der zugeführten Masse m bei einer Einspritzung k gemessene Kraftstoffstrom, d. h., wie der Kraftstoff während des Zeitfensters u in den Brennraum eintritt, wenn die Einspritzung ausgeführt wird, ausgedrückt als die während des Kurbelwinkelgrad φ Intervalls, während dessen die Einspritzvorrichtung offen ist, vergangene Zeit, kann für eine bestimmte Einspritzung k modelliert werden als: dm / dt = ∫(m)u (4) wobei m die eingespritzte Kraftstoffmenge darstellt und f(m) z. B. von dem Einspritzdruck, usw. abhängt und f(m) z. B. auf eine Weise des Standes der Techink im Voraus gemessen oder geschätzt werden kann.
Der Energiewert Q_LHV für den Kraftstoff, wie beispielsweise Diesel oder Benzin, wird im Allgemeinen so festgelegt, dass solch eine allgemeine Spezifizierung verwendet werden kann. Der Energiewert kann auch speziell von z. B. dem Kraftstoffhersteller geliefert werden oder für z. B. ein Land oder eine Region angenähert werden. Der Energiewert kann auch so eingerichtet sein, dass er von dem Steuersystem des Fahrzeugs geschätzt wird. Mit dem Energiewert kann die Gleichung (2) gelöst werden und kann die Wärmeabgabe bestimmt werden, wenn die Verbrennung voranschreitet. Somit kann die Wärmeabgabe für einen zukünftigen Teil des Verbrennungszyklus auch durch Ausführen der Berechnungen für zukünftige Einspritzungen geschätzt werden.
Ferner kann durch Verwendung einer prädiktiven Wärmeabgabegleichung die Druckänderung im Brennraum beispielsweise wie folgt geschätzt werden: dp = ( dQ / dφ – γ / γ – 1p dV / dφ( γ – 1 / V)dφ (5) wobei φ den Kurbelwinkelgrad darstellt, das heißt die Druckänderung wird in Kurbelwinkelgraden ausgedrückt, was zu einem Beseitigen der Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors während der Berechnungen führt. Y stellt einen Parameter dar, der vorab geschätzt oder auf einen festen Wert festgelegt werden kann. Y ist allgemein das Wärmekapazitätsverhältnis, das heißt
und/oder C_v werden erstellt und für verschiedene Moleküle tabellarisch erfasst und da die Verbrennungschemie bekannt ist, können diese tabellarischen Werte zusammen mit der Verbrennungschemie zum Berechnen der Auswirkung von jedem Molekül (beispielsweise Wasser, Stickstoff, Sauerstoff usw.) auf beispielsweise den gesamten C_p-Wert verwendet werden, so dass dieser für die vorstehenden Berechnungen mit hoher Genauigkeit bestimmt werden kann. Alternativ kann sich C_p und/oder C_v in geeigneter Weise angenähert werden. Die Integration von Gleichung (5) liefert das folgende Ergebnis:
p_initial stellt einen Ausgangsdruck dar, der vor Beginn der Verdichtung beispielsweise den Umgebungsdruck für Verbrennungsmotoren ohne einen Turbolader oder einen herrschenden Verbrennungsluftdruck für einen Motor mit einem Turbolader darstellen kann. Wenn eine Schätzung zu einem späteren Zeitpunkt während des Verbrennungszyklus erfolgt, kann p_initial den dann herrschenden Druck, wie vom Drucksensor 206 bestimmt, als den Druck p_fφ1 beim Kurbelwinkelgrad φ₁ wie vorstehend dargelegt darstellen. Somit kann der Druck im Brennraum für die gesamte Verbrennung geschätzt werden, wobei die Schätzung nach jeder Einspritzung oder die nächste Schätzung nach Ablaufen einer bestimmten Zeit zu einer zunehmend höheren Genauigkeit der Schätzung führt, da die tatsächliche Druckänderung während eines zunehmenden Teils des Verbrennungszyklus bekannt ist. Der Druck kann mit einer anzuwendenden Auflösung, wie beispielsweise einem Kurbelwinkelgrad oder einem Hundertstel oder Tausendstel Kurbelwinkelgrads geschätzt werden.
Bei der Schätzung der Menge von gebildeten Stickstoffoxiden NO_x ist Kenntnis der Verbrennungstemperatur selbst erforderlich. Die Temperatur ist höher in dem Teil des Brennraums, in dem die Verbrennung am Ablaufen ist, und der Brennraum kann als aus zwei Zonen bestehend betrachtet werden, wo in einer Zone Verbrennung, folglich mit einer hohen Temperatur in dieser Zone, stattfindet, während in der anderen Zone keine Verbrennung, folglich mit einer niedrigeren Temperatur, stattfindet.
Die Druckänderung p als eine Funktion eines Kurbelwinkelgrads φ in einem Zylinder (Brennraum) für einen Verbrennungszyklus kann gemäß vorstehender Gleichung (6) geschätzt werden. Ferner kann unter Verwendung eines geschätzten Drucks die Temperatur für den Teil des Brennraums, wo keine Verbrennung stattfindet, mittels eines geschätzten Drucks und unter Verwendung der Gleichung (7) geschätzt werden, wo die Temperatur für den Teil des Brennraums, wo keine Verbrennung stattfindet, ausgedrückt wird als:
wobei T_n=0 eine entsprechende Verbrennungslufttemperatur bei dem Zeitpunkt/Kurbelwinkelposition darstellt, wobei p_initial vorstehend bestimmt wird, und wobei n, n + 1, usw. aufeinanderfolgende Zeitpunkte/Kurbelwinkelpositionen darstellen.
wobei C_p und/oder C_v, und somit K gemäß der vorstehenden Darlegung bestimmt werden können.
Unter Verwendung von Gleichung (7) kann die Temperatur für den Teil des Brennraums, in dem keine Verbrennung stattfindet, bestimmt werden, wobei diese Temperatur jedoch von der laufenden Verbrennung durch den Vorgang der Wärmeabgabe bei dem Druck beeinflusst wird, was wiederum die Temperatur gemäß Gleichung (7) beeinflusst. Wenn dann eine Verbrennung stattfindet, führt die Wärmeabgabe zu einer Temperaturzunahme in dem Teil (den Teilen) des Brennraums, wo Verbrennung stattfindet. Eine solche Temperaturzunahme, die der gemäß Gleichung (7) bestimmten Temperatur hinzugefügt wird, um die Verbrennungstemperatur zu erhalten, kann auf Grundlage folgender Verbindung berechnet werden:
wobei

dQ: Wärmeabgabe darstellt, die wie vorstehend genannt bestimmt werden kann,
m: aus verbrannter Masse besteht (d. h. Kraftstoff + Luft + AGR bei der Verbrennung), die auch wie vorstehend dargelegt bestimmt wird,
C_p,: die spezifische Wärmekapazität ist, die auch wie vorstehend dargelegt berechnet werden kann.
dT: stellt die von der Verbrennung mit einer gegebenen verbrannten Masse und mit einem gegebenen Wert C_p erhaltene Temperaturzunahme dar.

Unter Verwendung von Gleichung (8) können dT und somit ΔT so bestimmt werden, dass die durch Verbrennung bei jedem Zeitpunkt/Kurbelwinkelposition erzeugte Zunahme der von Gleichung (7) gelieferten Temperatur der unverbrannten Zone hinzugefügt werden, um die Verbrennungstemperatur zu erlangen. Ein Beispiel für die Variation der Verbrennungstemperatur für einen Verbrennungszyklus ist in 4 gezeigt.
Wenn eine Schätzung zu einem späteren Zeitpunkt während der Verbrennung ausgeführt wird, z. B. nachdem eine erste Benzineinspritzung ausgeführt worden ist, kann p_n=0 als der Druck eingestellt werden, der durch den Drucksensor 206 erlangt wird, so dass eine Schätzung einer folgenden Einspritzung mit einem Anfangsdruck ausgeführt werden kann, der die tatsächliche Entwicklung der vorherigen Verbrennung berücksichtigt, so dass eine genauere Schätzung für die folgende Verbrennung ausgeführt werden kann. Der geschätzte Temperaturverlauf für die Verbrennung kann somit die Form z. B. des Temperaturverlaufs in 4 haben. Offensichtlich kann der Temperaturverlauf jedoch grundsätzlich jede Form je nach Menge des eingespritzten Kraftstoffs und der Zeitsteuerung der Einspritzung annehmen.
Wenn die Verbrennungstemperatur geschätzt worden ist, können somit Konzentrationen und/oder absolute Mengen von in erster Linie N₂ und O₂ unter Verwendung der Verbrennungschemie berechnet werden, so dass später, unter Verwendung von Gleichung (1) und der Verbrennungstemperaturabhängigkeit, erzeugte Stickstoffoxide NO_x für den gesamten Verbrennungszyklus, d. h. auch für den Teil, der auf Kurbelwinkelposition φ1 folgt, geschätzt werden können. Die erste Einspritzung führt somit zu einer Verbrennung und somit zu einer Wärmeabgabe und einer Druckzunahme. Wenn die Verbrennung genau wie geschätzt vorangeschritten wäre, wäre die Temperaturentwicklung gleich der anfangs erwarteten. Der tatsächliche Verbrennungstemperaturverlauf weicht jedoch aufgrund von Wärmeverlusten, Abweichungen von der modellierten Verbrennung usw. sehr wahrscheinlich von dem vorhergesagten Temperaturverlauf im Verlauf der Verbrennung ab. Somit unterscheiden sich die tatsächlich erzeugten Stickstoffoxide NO_x von der erwarteten Menge von Stickstoffoxiden NO_x (wie vorstehend dargelegt, muss keine solche Schätzung vor der ersten Einspritzung ausgeführt worden sein), und je größer die Temperaturabweichung ist, desto größer wird die Differenz zwischen der geschätzten und der tatsächlich erzeugten Menge von Stickstoffoxiden NO_x wahrscheinlich sein.
Da Druck/Temperatur im Brennraum sich, nachdem die erste Einspritzung insp₁ ausgeführt worden ist, von den gemäß dem ausgewählten Einspritzzeitplan erwarteten Bedingungen unterscheiden können, wie bei Kurbelwinkelposition φ1 in 4, werden sich die Bedingungen im Brennraum zum Zeitpunkt für die folgende Einspritzung insp₂ sehr wahrscheinlich auch von den vorhergesagten Bedingungen unterscheiden, weshalb sich die folgende Verbrennung sehr wahrscheinlich auch von der vorhergesagten Verbrennung unterscheidet, wenn der zuvor bestimmte Einspritzzeitplan immer noch verwendet werden würde.
Somit ist es überhaupt nicht sicher, dass die erwünschten Stickstoffoxidpegel während des Verbrennungszyklus durch die Kraftstoffeinspritzung gemäß dem Stand der Technik erreicht werden. Deshalb ist es auch nicht sicher, dass der ursprünglich bestimmte Einspritzzeitplan bei einer Bemühung, erwünschte Stickstoffoxidpegel zu erreichen, den bevorzugtesten Einspritzzeitplan darstellt.
Aus diesem Grund wird die Steuerung der Verbrennung gemäß der Erfindung ausgeführt und kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Menge von Stickstoffoxiden NO_x, die während eines folgenden Teils des Verbrennungszyklus erzeugt wird, beeinflusst werden, nachdem die erste Einspritzung insp₁ ausgeführt worden ist.
In Schritt 307 wird deshalb wieder ein Einspritzzeitplan mit dem Ziel bestimmt, die Erzeugung von Stickstoffoxiden NO_x zu steuern, mit dem Ziel, z. B. die Stickstoffoxide NO_x, die sich während des Verbrennungszyklus oder während der übrigen Teile des Verbrennungszyklus entwickeln, zu reduzieren.
Bei der Bestimmung eines Einspritzzeitplans können die vorstehend genannten Berechnungen für mehrere Einspritzzeitpläne ausgeführt werden, so dass anschließend ein Einspritzzeitplan ausgewählt wird, von dem erwartet wird, dass er zu erzeugten Stickstoffoxiden NO_x führt, die eine erwünschte Bedingung erfüllen.
Bei den Berechnungen können im Voraus mehrere bestimmte Einspritzzeitpläne miteinander verglichen werden, oder können Berechnungen für verschiedene Einspritzungen ausgeführt werden, wobei Einspritzparameter wie beispielsweise die Einspritzzeit/dauer allmählich geändert werden. Bei der Auswertung von verschiedenen Einspritzzeitplänen kann es auch vorteilhaft sein, eine Steuerung mit der Beschränkung auszuführen, dass an der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors erreichte Arbeit, da sonst eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass nur ein kleiner Teil oder gar keine Arbeit erreicht wird, in dem Ausmaß erhalten wird, dass nur die erzeugten Stickstoffoxide NO_x reduziert werden, so dass die Effizienz im Zusammenhang mit der Erzeugung von Stickstoffoxiden NO_x auf Kosten niedriger Leistung optimiert wird. Gemäß einer Ausführungsform kann die Steuerung somit als ein Minimierungsproblem betrachtet werden, das daraus besteht, eine Steuerung zu finden, die zu einer kleinstmöglichen Menge von Stickstoffoxiden NO_x führt, die sich für eine gewisse Arbeit entwickeln, die mit dem Verbrennungsmotor erreicht wird.
Die Steuerung der Verbrennungstemperatur im Brennraum kann somit z. B. durch Steuern der Kraftstoffeinspritzung und durch Schätzen von erzeugten Stickstoffoxiden NO_x für eine Anzahl von verschiedenen Einspritzzeitplänen mit variierenden Einspritzzeiten/Einspritzdauern/Anzahlen von Einspritzungen in Schritt 307 ausgeführt werden und somit kann ein Einspritzzeitplan bestimmt werden, der in einem anzuwendenden oder größtmöglichen Ausmaß Wärmeverluste während der Verbrennung reduziert.
Somit kann in Schritt 307 ein Einspritzzeitplan, wie beispielsweise ein Einspritzzeitplan unter mehreren definierten Einspritzzeitplänen, bestimmt werden, der die erzeugten Stickstoffoxide NO_x am besten reduziert oder ein anderes Kriterium bezüglich Stickstoffoxiden NO_x erfüllt, wobei ein solcher Einspritzzeitplan auch individuell, Zylinder für Zylinder, bestimmt werden kann, z. B. auf Grundlage von Sensorsignalen von mindestens einem Drucksensor im jeweiligen Brennraum.
Wenn in Schritt 307 ein Einspritzzeitplan ausgewählt worden ist, kehrt das Verfahren somit zu Schritt 304 zurück, um die nächste Einspritzung auszuführen, so dass dies auch zu einer Verbrennung und somit einer Wärmeabgabe und einem Temperaturverlauf führt, die mit großer Wahrscheinlichkeit von der gerade in Schritt 307 geschätzten abweicht. Dies bedeutet auch, dass die Verbrennung auch bei folgenden Einspritzungen wahrscheinlich von den im Brennraum herrschenden Bedingungen beeinflusst wird, wenn mit der Einspritzung begonnen wird.
Die Steueraktion wird dann während des laufenden Verbrennungszyklus wiederholt, um den Einspritzzeitplan bei Bedarf während einer laufenden Verbrennung zu ändern, wenn sich die Bedingungen, die tatsächlich im Brennraum herrschen, von den vorhergesagten Bedingungen unterscheiden. Durch kontinuierliches Bestimmen des Drucks im Brennraum unter Verwendung des Druckgebers 206 kann die tatsächliche Druckentwicklung kontinuierlich mit der geschätzten Druckentwicklung verglichen werden, so dass das Verfahren bei Bedarf auch das Initiieren einer Bestimmung eines neuen Einspritzzeitplans während einer laufenden Einspritzung umfassen kann.
Somit kann in Schritt 308, nachdem eine folgende Einspritzung ausgeführt wurde, eine weitere Einspritzstrategie für die übrigen Einspritzungen berechnet werden und kehrt das Verfahren dann für die Ausführung der folgenden Kraftstoffeinspritzung entsprechend der neuen Einspritzstrategie, die in Schritt 307 erstellt wird, zu Schritt 304 zurück, während sie immer noch die Arbeit berücksichtigt, die während der Verbrennung erreicht werden soll, was somit normalerweise von einem höheren Prozess gesteuert wird, z. B. als Antwort auf eine Anforderung einer gewissen Antriebskraft von dem Fahrer des Fahrzeugs oder eine andere Funktion im Steuersystem des Fahrzeugs, z. B. eine Geschwindigkeitsregelungsfunktion. Die Steuerung kann somit so eingerichtet sein, dass sie nach jeder Einspritzung i ausgeführt wird und wenn alle folgenden Einspritzungen i ausgeführt worden sind, kehrt das Verfahren von Schritt 305 zu Schritt 301 zurück, um einen folgenden Verbrennungszyklus zu steuern.
In den vorstehenden genannten Berechnungen wird nach jeder Einspritzung i die aktuelle Druckbestimmung p_φ1 durch die Verwendung des Drucksensors 206 in der vorstehenden beschriebenen Art p_n=0 verwendet, um die Temperaturänderung während der Verbrennung während der Schätzung der Menge von erzeugten Stickstoffoxiden NO_x wieder zu schätzen, um einen neuen Einspritzzeitplan auf Grundlage der jetzt herrschenden Bedingungen im Brennraum zu bestimmen, aber jetzt mit etwas später im Verbrennungsvorgang erhaltenen Daten. Das heißt, p_φ1 nach der ersten Verbrennung und ähnlich bestimmt p_φ1 für folgende Einspritzungen, wobei sich p_n=0 somit bei Berechnungen während des Verbrennungszyklus ändert und wobei die Kraftstoffeinspritzung nach jeder Einspritzung entsprechend den herrschenden Bedingungen mit der Folge angepasst wird, dass dieser Einspritzzeitplan sich nach jeder Einspritzung ändern kann. Zur gleichen Zeit können die bisher erzeugten kumulierten Stickstoffoxide NO_x mit hoher Genauigkeit durch Verwendung der kontinuierlich von dem Drucksensor 206 erhaltenen Drucksignale und somit des tatsächlichen Druckverlaufs statt des während des Teils des Verbrennungszyklus, der bereits abgelaufen ist, geschätzten, geschätzt werden, so dass die bisher erzeugte Menge auch einen Parameter bei der Auswahl eines Einspritzzeitplans darstellen kann. Wenn z. B. bisher nur eine kleine Menge von Stickstoffoxiden NO_x gebildet worden ist, kann z. B. eine größere erwartete Menge für folgende Teile der Verbrennung mindestens in bestimmten Situationen akzeptabel sein.
Bisher ist der gesamte Einspritzzeitplan für die übrige Verbrennung ausgewertet worden, aber die Auswertung kann auch so eingerichtet sein, dass sie nur für die zukünftige Einspritzung nach einer vorherigen Einspritzung ausgeführt wird, so dass folgende Einspritzungen jedes Mal, wenn das Verfahren Schritt 307 erreicht, allmählich mit einer neuen Einspritzung behandelt werden können. Der in Schritt 307 ausgewählte Einspritzzeitplan kann somit nur aus der nächsten Einspritzung bestehen.
Die vorliegende Erfindung schafft somit ein Verfahren, das die Verbrennung anpasst, während die Verbrennung voranschreitet, und im Allgemeinen auf Grundlage eines ersten Parameterwerts, der bestimmt wird, nachdem ein erster Teil der Verbrennung ausgeführt wurde, das derartige Steuern des folgenden Teils der Verbrennung während ein und desselben Verbrennungszyklus, dass die Verbrennung in Bezug auf die während des Verbrennungsprozesses erzeugten Stickstoffoxide NO_x gesteuert wird, umfasst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Verbrennung somit während laufender Verbrennung auf Grundlage von Unterschieden zu der vorhergesagten Verbrennung angepasst und gemäß einer Ausführungsform jedes Mal, wenn eine Einspritzung insp₁ abgeschlossen wurde, solange weitere Einspritzungen ausgeführt werden.
Entsprechend dem vorstehenden beschriebenen Verfahren ist der Einspritzzeitplan am Anfang des Verbrennungszyklus auf Grundlage von tabellarisch erfassten Werten bestimmt worden, aber gemäß einer Ausführungsform kann die Einspritzstrategie bereits vor Beginn der Kraftstoffeinspritzung auf die vorstehenden beschriebene Art bestimmt werden, so dass auch die erste Einspritzung entsprechend einem Einspritzzeitplan ausgeführt wird, der wie vorstehend dargelegt bestimmt wird.
Ferner kann das Verfahren so eingerichtet sein, dass es unterbrochen wird, wenn die Temperatur im Brennraum die maximale Temperatur während der Verbrennung erreicht hat, so dass im Wesentlichen die gesamte Stickstoffoxiderzeugung bis zu diesem Zeitpunkt stattgefunden haben wird, so dass folgende Steueraktionen stattdessen z. B. entsprechend dem ausgewählten Einspritzzeitplan oder auf Grundlage irgendeines anderen anzuwendenden Kriteriums ausgeführt werden können.
Ferner ist die Steuerung bisher auf eine Art beschrieben worden, bei der die Eigenschaften für eine folgende Einspritzung auf Grundlage von herrschenden Bedingungen im Brennraum nach der vorherigen Einspritzung bestimmt werden. Die Steuerung kann jedoch auch so eingerichtet sein, dass sie kontinuierlich ausgeführt wird, wobei Druckbestimmungen auch mit Hilfe des Drucksensors während laufender Einspritzung ausgeführt werden können, und wobei der Einspritzzeitplan berechnet und korrigiert werden kann, bis die nächste Einspritzung initiiert wird. Alternativ kann sogar die laufende Einspritzung von berechneten Änderungen des Einspritzzeitplans auch in den Fällen beeinflusst werden, in denen mehrere kürzere Einspritzungen ausgeführt werden. Die Einspritzung kann auch aus einer einzigen längeren Einspritzung bestehen, wobei Änderungen an der laufenden Einspritzung kontinuierlich, z. B. mittels einer sogenannten Verlaufsformung (Rate Shaping), z. B. durch Ändern des Öffnungsbereichs der Einspritzdüse und/oder des Drucks, mit dem der Kraftstoff eingespritzt wird, auf Grundlage von Schätzungen während der Einspritzung und gemessenem Druckwerten gemacht werden können. Ferner kann die Kraftstoffzufuhr während der Verbrennung nur zwei Kraftstoffeinspritzungen umfassen, wo z. B. nur die zweite oder beide Einspritzungen z. B. mittels Verlaufsformung gesteuert werden. Verlaufsformung kann auch in dem Fall angewendet werden, wenn drei oder mehr Einspritzungen ausgeführt werden.
Wenn die Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen während eines Verbrennungszyklus zunimmt, nimmt die Anzahl von Parametern, die sich ändern können, auch zu, während die erreichte Arbeit aufrechterhalten werden muss. Im Fall einer großen Anzahl von Einspritzungen kann es sein, dass die Steuerung deshalb relativ komplex wird, da sich eine große Anzahl von Parametern ändern kann und somit ausgewertet werden müsste. Beispielsweise kann eine sehr große Zahl von Einspritzungen so eingerichtet sein, dass sie während ein und desselben Verbrennungszyklus ausgeführt werden, wie z. B. zehn oder sogar hundert oder dergleichen Einspritzungen.
In solchen Situationen kann es mehrere äquivalente Einspritzstrategien geben, die somit zu im Wesentlichen der gleichen Menge von erzeugten Stickstoffoxiden NO_x führt. Dies führt zu einer unerwünschten Komplexität bei den Berechnungen.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Steueraktion angewendet, bei der die zeitlich nächste Einspritzung als eine separate Einspritzung behandelt wird und anschließend folgende Kraftstoffeinspritzungen als eine einzige zusätzliche „virtuelle” Einspritzung behandelt werden. Dies ist in 5 beispielhaft dargestellt, wo die Einspritzung 501 insp₁ entspricht, wie vorstehend dargelegt, die Einspritzung 502 insp₂ entspricht, wie vorstehend dargelegt, und wo die übrigen Einspritzungen 503–505 als eine einzige virtuelle Einspritzung 506 behandelt werden, d. h. die Einspritzung 506 wird als eine Einspritzung mit einer Kraftstoffmenge behandelt, die im Wesentlichen der gesamten Kraftstoffmenge für die Einspritzungen 503–505 entspricht, und wobei eine Verteilung zwischen der Einspritzung 502 und der virtuellen Einspritzung 506 ausgeführt werden kann. Durch dieses Vorgehen braucht die Verlagerung von Kraftstoff zwischen insp₂ und darauf folgenden Einspritzungen, beispielsweise, um eine berechnete Kraftstoffmenge (die Gesamtmenge von einzuspritzendem Kraftstoff kann im Wesentlichen konstant sein, bei Bedarf allerdings unter Berücksichtigung von Änderungen der Effizienz, so dass erwünschte Arbeit noch erreicht wird) voranzubringen oder zu verzögern, nicht notwendigerweise speziell zwischen den Einspritzungen 503–505 verteilt werden, sondern wird die Verteilung in dieser Stufe stattdessen zwischen der Einspritzung 502 und der „virtuellen” Einspritzung 506 ausgeführt.
Wenn die Einspritzung 502 ausgeführt wurde, wird das Verfahren wie vorstehenden beschrieben mit einer neuen Bestimmung eines Einspritzzeitplans wiederholt, um die Menge von erzeugten Stickstoffoxiden NO_x zu reduzieren, aber mit der Einspritzung 503 als eine separate Einspritzung, siehe 5B, wobei die Einspritzungen 504, 505 gemeinsam eine virtuelle Einspritzung mit einer Verteilung wie nachstehend dargelegt bilden.
In 5A ist die virtuelle Einspritzung 506 aus drei Einspritzungen gebildet, aber wie offensichtlich ist, kann die virtuelle Einspritzung 506 von Anfang an mehr als drei Einspritzungen, wie z. B. zehnfache Einspritzungen oder Hunderte von Einspritzungen umfassen, je nachdem, wie viele Einspritzungen während des Verbrennungszyklus ausgeführt werden sollen, so dass das Verfahren wiederholt wird, bis alle Einspritzungen abgeschlossen worden sind.
Gemäß einer Ausführungsform wird z. B. MPC (Model Predictive Control) bei der Steuerung gemäß der Erfindung verwendet. Ein Beispiel für MPC ist in 6 gezeigt, wo die Bezugskurve 603 der erwarteten Entwicklung für die Erzeugung von Stickstoffoxiden NO_x während des Verbrennungszyklus entspricht. Die Kurve 603 stellt somit die Entwicklung für die erzeugten kumulierten Stickstoffoxide NO_x dar, die während des Verbrennungszyklus angestrebt werden. Diese Kurve kann z. B. aus einem Pegel bestehen, der während des Verbrennungszyklus mit der momentanen Last und herrschenden Drehzahl (z. B. der niedrigste oder jeglicher andere erwünschte Pegel) für die erzeugten Stickstoffoxide NO_x realistisch erzielbar ist, und kann vorteilhafterweise im Voraus, z. B. mit entsprechenden Berechnungen und/oder Messungen an dem Motortyp, bestimmt werden, so dass solche Daten im Speicher des Steuersystems als eine Funktion von z. B. Drehzahl und Last gespeichert werden können. Dies bringt auch mit sich, dass die Verbrennung nicht nur in Richtung einer Erzeugung von Stickstoffoxiden NO_x gesteuert werden muss, die zu jeder Zeit herrschen, sondern auch so eingerichtet sein kann, dass sie in Richtung einer erwarteten Gesamtentwicklung für die Menge von erzeugten Stickstoffoxiden NO_x gesteuert wird, z. B. die Kurve 603 in 6, so dass das Ziel jeder Einspritzung darin bestehen kann, zu einer bisher kumulierten Menge von Stickstoffoxiden NO_x zu führen, die zu jeglichem gegebenen Zeitpunkt den entsprechenden Punkt auf der Kurve 603 ausmacht. Die Kurve 603 kann in einer Ausführungsform aus einer Kurve bestehen, die an jedem Punkt erwartete erzeugte Stickstoffoxide NO_x, d. h. keine kumulierte Menge von Stickstoffoxiden NO_x, darstellt, so dass die erzeugte Menge von Stickstoffoxiden NO_x stattdessen in Richtung dieser Bezugskurve gesteuert werden kann.
Die durchgezogene Kurve 602 bis zum Zeitpunkt k stellt die tatsächliche Menge von erzeugten Stickstoffoxiden NO_x bis zum Zeitpunkt k dar, die wie nachstehend dargelegt mit Hilfe von tatsächlichen Daten von dem Kurbelwinkel-aufgelösten Druckgeber berechnet wurde. Die Kurve 601 stellt die vorhergesagte Entwicklung für die erzeugten Stickstoffoxide NO_x auf Grundlage des ausgewählten Einspritzprofils und somit die Entwicklung für die erwartete Erzeugung von Stickstoffoxiden NO_x dar. Gestrichelte Einspritzungen 605, 606, 607 stellen das vorhergesagte Steuersignal, d. h. das Einspritzprofil, von dem erwartet wird, dass es angewendet wird, dar und 608, 609 stellen bereits abgeschlossene Einspritzungen dar.
Das vorhergesagte Einspritzprofil wird mit entsprechenden Intervallen, z. B. nach jeder abgeschlossenen Einspritzung oder einer laufenden Einspritzung, aktualisiert, um den erstrebten Endwert zu erreichen, der durch die Bezugskurve 603 gegeben ist, und wobei die nächste Einspritzung auf Grundlage von herrschenden Bedingungen in Bezug auf die geschätzte Erzeugung von Stickstoffoxiden NO_x bestimmt wird.
Die Erfindung wurde vorstehenden anhand von Beispielen beschrieben, in denen ein Drucksensor 206 verwendet wird, um einen Druck im Brennraum zu bestimmen, mit dessen Hilfe die Temperatur und die Stickstoffoxiderzeugung, wie vorstehend beschrieben, geschätzt werden können. Als eine Alternative zu einem (oder mehreren) Drucksensor(en) können stattdessen andere Sensoren verwendet werden, z. B. hochauflösende Ionenstromsensoren, Klopfsensoren oder Dehnungsmesser, wobei der Druck in dem Verbrennungsraum unter Verwendung von Sensorsignalen von solchen Sensoren modelliert werden kann. Es ist auch möglich, verschiedene Arten von Sensoren zu kombinieren, z. B. um eine zuverlässigere Schätzung des Drucks im Brennraum zu erhalten, und/oder andere anwendbare Sensoren zu verwenden, bei denen die Sensorsignale in entsprechende Druckwerte zur Verwendung bei der Steuerung gewandelt werden, wie vorstehend dargelegt.
Eine Steuerung gemäß der Erfindung kann auch zusätzlich zu der Ausführung einer Schätzung mehrerer möglicher Steueralternativen nur auf Grundlage von erzeugten Stickstoffoxiden NO_x das Auswerten von Steueralternativen auf Grundlage anderen Kriterien umfassen. Zum Beispiel kann die Steuerung auf Grundlage einer Kostenfunktion für verschiedene Steuerparameter ausgeführt werden.
Zum Beispiel können in Fällen, wo mehrere Einspritzzeitpläne/Steueralternativen anzuwendende Bedingungen erfüllen, andere Parameter verwendet werden, um auszuwählen, welche davon verwendet werden sollen. Es kann auch andere Gründe dafür geben, Steuerung gleichzeitig auch auf Grundlage anderer Parameter zu bewirken. Zum Beispiel können Einspritzzeitpläne auch teilweise auf Grundlage einer oder mehrerer der Perspektiven, Druckänderungsrate, Wärmeverlust, Abgastemperatur, erreichte Arbeit im Brennraum oder Druckamplitude bei der Verbrennung als ein zusätzliches Kriterium zusätzlich zur Grundlage erzeugte Stickstoffoxide NO_x, ausgewählt werden, wobei eine solche Bestimmung entsprechend einiger der parallelen nachstehenden Patentanmeldungen ausgeführt werden kann. Insbesondere beschreibt die parallele Anmeldung „VERFAHREN UND SYSTEM ZUM STEUERN EINES VERBRENNUNGSMOTORS I” ( schwedische Patentanmeldung, Anmeldungsnummer: 1350506-0 ) ein Verfahren zum Steuern der folgenden Verbrennung auf Grundlage einer geschätzten maximalen Druckänderungsrate.
Ferner zeigt die parallele Anmeldung „VERFAHREN UND SYSTEM ZUR STEUERUNG EINES VERBRENNUNGSMOTORS II” ( schwedische Patentanmeldung, Anmeldungsnummer: 1350507-8 ) ein Verfahren, um während eines ersten Verbrennungszyklus einen folgenden Teil der Verbrennung während des ersten Verbrennungszyklus in Bezug auf eine Temperatur, die bei der folgenden Verbrennung entsteht, zu steuern.
Ferner zeigt die parallele Anmeldung „VERFAHREN UND SYSTEM ZUR STEUERUNG EINES VERBRENNUNGSMOTORS III” ( schwedische Patentanmeldung, Anmeldungsnummer: 1350509-4 ) ein Verfahren, um während eines ersten Verbrennungszyklus die Verbrennung während eines folgenden Teils des ersten Verbrennungszyklus in Bezug auf eine während der Verbrennung erreichte Arbeit zu steuern.
Ferner zeigt die parallele Anmeldung „VERFAHREN UND SYSTEM ZUR STEUERUNG EINES VERBRENNUNGSMOTORS IV” ( schwedische Patentanmeldung, Anmeldungsnummer: 1350510-2 ) ein Verfahren, um während eines ersten Verbrennungszyklus die Verbrennung während eines folgenden Teils des ersten Verbrennungszyklus in Bezug auf eine Darstellung eines Wärmeverlusts, der während der Verbrennung entsteht, zu steuern.
Ferner zeigt die parallele Anmeldung „VERFAHREN UND SYSTEM ZUR STEUERUNG EINES VERBRENNUNGSMOTORS V” ( schwedische Patentanmeldung, Anmeldungsnummer: 1350508-6 ) ein Verfahren, um auf Grundlage einer geschätzten Maximaldruckamplitude folgende Verbrennung zu steuern.
Ferner wurde in der vorstehenden Beschreibung ein beispielhaftes Verfahren zum Schätzen der Temperaturänderung während des Verbrennungszyklus angewendet. Es können jedoch offensichtlicherweise auch entsprechende andere Verfahren zum Schätzen von Druck und/oder Temperatur und/oder erzeugten Stickstoffoxiden NO_x als die in der vorliegenden Beschreibung dargestellten angewendet werden.
Ferner ist in der vorstehenden Beschreibung nur die Kraftstoffeinspritzung eingestellt worden. Statt die zugeführte Kraftstoffmenge zu steuern, kann die Verbrennung so eingerichtet sein, dass sie mittels z. B. Abgasventilen gesteuert wird, so dass die Einspritzung entsprechend einem vorbestimmten Zeitplan ausgeführt werden kann, wobei aber die Abgasventile verwendet werden, um den Druck im Brennraum und somit auch die Temperatur zu steuern.
Ferner kann die Steuerung mit irgendeiner anzuwendenden Art von Regler oder z. B. mittels Zustandsmodellen und Zustandsrückkopplung (z. B. lineare Programmierung, LQG-Verfahren oder ähnlichem) ausgeführt werden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Steuerung des Verbrennungsmotors kann auch mit Sensorsignalen von anderen Sensorsystemen kombiniert werden, wo die Auflösung des Kurbelwinkelpegels nicht verfügbar ist, z. B. ein anderer Druckgeber, NO_x-Sensoren, NH₃-Sensoren, PM-Sensoren, Sauerstoffsensoren und/oder Temperatursender usw., deren Eingangssignale z. B. als Eingangsparameter bei der Schätzung von z. B. erwartetem Druck/Temperatur unter vollständiger oder teilweiser Verwendung des computergesteuerten Modells statt der Modelle vom vorstehend beschriebenen Typ verwendet werden können.
Außerdem wurde die vorliegende Erfindung vorstehend beispielhaft in Bezug auf Fahrzeuge beschrieben. Die Erfindung ist jedoch auch auf Fortbewegungsmittel/Prozesse anwendbar, wo die Steuerung von Stickstoffoxiden wie vorstehend beschrieben anwendbar ist, z. B. Wasserfahrzeuge oder Flugzeuge mit Verbrennungsprozessen wie den vorstehend beschriebenen.
Es ist auch anzumerken, dass das System gemäß verschiedenen Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der Erfindung (und umgekehrt) modifiziert werden kann, und dass die vorliegende Erfindung keinesfalls auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der Erfindung beschränkt ist, sondern alle Ausführungsformen im Umfang der anliegenden unabhängigen Ansprüche betrifft und umfasst.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (101), wobei der Verbrennungsmotor (101) mindestens einen Brennraum (201) und Elemente (202) für die Zufuhr von Kraftstoff zu dem Brennraum (201) umfasst, wobei Verbrennung in dem Brennraum (201) in Verbrennungszyklen auftritt, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass: – während eines ersten Teils eines ersten Verbrennungszyklus ein erster Parameterwert bestimmt wird, der eine physikalische Größe für Verbrennung in dem Brennraum darstellt, und auf Grundlage des ersten Parameterwerts ein erstes Maß von Stickstoffoxiden (NO_x), die bei der Verbrennung während des ersten Verbrennungszyklus entstehen, geschätzt wird, und – die Verbrennung während eines folgenden Teils des ersten Verbrennungszyklus auf Grundlage des ersten Maßes gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das geschätzte erste Maß aus einem geschätzten Stickstoffoxid(NO_x)-Gehalt für die während der Verbrennung entstehenden Abgase besteht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das geschätzte erste Maß eine geschätzte entstehende Menge von Stickstoffoxiden (NO_x) für mindestens einen Teil des ersten Verbrennungszyklus darstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, ferner umfassend: – während der Steuerung Steuern der Verbrennung in Richtung eines ersten Pegels für die Stickstoffoxide (NO_x), die während des ersten Verbrennungszyklus erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, ferner umfassend: – während der Steuerung Steuern der Verbrennung in Richtung einer Minimierung der Stickstoffoxide (NO_x), die während des ersten Verbrennungszyklus erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, ferner umfassend: – Bestimmen des ersten Parameterwerts, der eine physikalische Größe für Verbrennung in dem Brennraum (201) darstellt durch Verwendung eines ersten Sensorelements, und – Schätzen des ersten Maßes von Stickstoffoxiden (NO_x), die während der Verbrennung während des ersten Verbrennungszyklus entstehen, auf Grundlage des ersten Parameterwerts.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der erste Parameterwert einen in dem Brennraum (201) herrschenden Druck darstellt.
Verfahren, nach Anspruch 6 oder 7, ferner umfassend: – Bestimmen des ersten Parameterwerts, wenn ein Teil des ersten Verbrennungszyklus abgelaufen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6–8, ferner umfassend: – Bestimmen des ersten Parameterwerts, wenn die Verbrennung von Kraftstoff während des ersten Verbrennungszyklus begonnen hat.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: – Schätzen eines Maßes von Stickstoffoxiden (NO_x), die während der Verbrennung während des ersten Verbrennungszyklus entstehen, an mehreren verschiedenen Zeitpunkten/Kurbelwinkelpositionen während des ersten Verbrennungszyklus und – Steuern der Verbrennung während eines folgenden Teils des ersten Verbrennungszyklus auf Grundlage des jeweils geschätzten Maßes.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: – Bestimmen eines Parameters, der dem erstem Parameterwert an verschiedenen Zeitpunkten/Kurbelwinkelpositionen während des ersten Verbrennungszyklus entspricht, und Schätzen eines jeweiligen Maßes von bei der Verbrennung während des ersten Verbrennungszyklus entstehenden Stickstoffoxiden (NO_x) für verschiedene Parameterwerte und – Steuern der Verbrennung während eines folgenden Teils des ersten Verbrennungszyklus auf die Bestimmung des jeweiligen Parameterwerts hin auf Grundlage des jeweils geschätzten Maßes von Stickstoffoxiden (NO).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: – Schätzen einer erwarteten Verbrennungstemperaturänderung während des folgenden Teils des ersten Verbrennungszyklus und – Schätzen der Menge von entstehenden Stickstoffoxiden (NO_x) mindestens teilweise auf Grundlage der erwarteten Verbrennungstemperaturänderung während des folgenden Teils des ersten Verbrennungszyklus.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Verbrennungstemperaturänderung in dem Brennraum (201) mindestens teilweise durch Schätzung einer Wärmeabgabe während der Verbrennung geschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, ferner umfassend das Schätzen der Menge von verfügbarem Stickstoff (N₂) und der Menge von verfügbarem Sauerstoff (O₂) mindestens teilweise unter Verwendung einer Kraftstoffmenge zur Zufuhr zu der Verbrennung, wobei die Menge von erzeugten Stickstoffoxiden (NO_x) mindestens teilweise auf Grundlage der verfügbaren Menge an Stickstoff beziehungsweise Sauerstoff geschätzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12–14, wobei eine geschätzte Verbrennungstemperaturänderung während der Steuerung mindestens teilweise auf Grundlage einer geschätzten Druckänderung im Brennraum (201) geschätzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12–15, ferner umfassend das Schätzen der Verbrennungstemperatur als Summe einer Schätzung einer Temperaturzunahme, die durch Verbrennung in Bezug auf eine erste Temperatur verursacht wird, und einer Schätzung der ersten Temperatur, wobei die erste Temperatur eine geschätzte Temperatur für unverbranntes Gas in dem Brennraum darstellt.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend das Schätzen der Wärmeabgabe unter Verwendung einer Kraftstoffmenge zur Zufuhr zur Verbrennung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend das Schätzen der Menge von erzeugten Stickstoffoxiden (NO_x) mindestens teilweise unter Verwendung eines Zeldovich-Mechanismus.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend das Schätzen der Menge von Stickstoffoxiden (NO_x) mindestens teilweise unter Verwendung eines oder mehrerer von: einem computergesteuerten Modell, einem empirischen Modell, einem physikalisches Modell.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: – Bestimmen mindestens eines Steuerparameters für die Steuerung der folgenden Verbrennung auf Grundlage des ersten Maßes, wobei der Steuerparameter einen Steuerparameter darstellt, bei dem erwartet wird, dass die geschätzte Menge von während der Verbrennung erzeugten Stickstoffoxiden (NO_x) während der Steuerung entsprechend dem Steuerparameter unter eine erste Menge von erzeugten Stickstoffoxiden (NO_x) abfällt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: – bei der Bestimmung eines Steuerparameters für die Steuerung der folgenden Verbrennung auf Grundlage des ersten Maßes von bei der Verbrennung während des ersten Verbrennungszyklus entstehenden Stickstoffoxiden (NO_x), Bestimmen eines Steuerparameters, von dem erwartet wird, dass er Steuerungsparameters zu einer geforderten oder zu mindestens zu der Hälfte einer geforderten Arbeit während der Verbrennung führt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend das Steuern der Verbrennung während des folgenden Teils des ersten Verbrennungszyklus durch Steuerung der Kraftstoffmenge zur Zufuhr zu dem Brennraum (201).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: – Schätzen einer erwarteten Menge von erzeugten Stickstoffoxiden (NO_x) für mindestens zwei Steueralternativen für die folgende Verbrennung unter Verwendung des ersten Parameterwerts, und – Auswählen einer Steueralternative unter mehreren Steueralternativen für die Steuerung der Verbrennung während der folgenden Verbrennung auf Grundlage der erwarteten erzeugten Mengen von Stickstoffoxiden (NO_x).
Verfahren nach Anspruch 23, ferner umfassend: – Bestimmen, ob eine der Steueralternativen eine Steueralternative bildet, bei der die geschätzte während der Steuerung Menge von erzeugten Stickstoffoxiden (NO_x) gemäß der Steueralternative unter eine erste Menge abfällt, und – wenn ja, Auswählen einer Steueralternative, bei der die geschätzte Menge von erzeugten Stickstoffoxiden (NO_x) unter die erste Menge abfällt.
Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, ferner umfassend das Auswählen der Steueralternative, von der erwartet wird, dass sie während der folgenden Verbrennung zur niedrigsten Menge von erzeugten Stickstoffoxiden (NO_x) führt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23–25, wobei die Steueralternative aus einer Alternative für die Zufuhr von Kraftstoff während des folgenden Teils des Verbrennungszyklus besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23–26, wobei die Kraftstoffzufuhr zu dem Brennraum (201) durch Steuerung der Kraftstoffeinspritzung mit mindestens einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23–27, wobei mindestens eine Kraftstoffeinspritzung während des folgenden Teils des Verbrennungszyklus ausgeführt wird, wobei während der Steuerung die Kraftstoffmenge und/oder die Einspritzdauer- und/oder Einspritzdruck und/oder das Intervall zwischen Einspritzungen für die Kraftstoffeinspritzung gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23–28, wobei mindestens zwei Kraftstoffeinspritzungen während des folgenden Teils des Verbrennungszyklus ausgeführt werden, wobei die Verbrennung auch nach dem ersten der mindestens zwei Einspritzungen von Kraftstoff gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23–29, wobei während der Steuerung der Verbrennung mindestens drei Kraftstoffeinspritzungen während des folgenden Teils des Verbrennungsprozesses ausgeführt werden, wobei während der Steuerung einer ersten der mindestens drei Einspritzungen die übrigen Einspritzungen als eine einzige Gesamteinspritzung behandelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23–30, wobei die Steuerung der Verbrennung während des folgenden Teils des ersten Verbrennungszyklus mindestens teilweise durch Steuerung der Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum (201) während einer laufenden Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23–31, ferner umfassend das Ändern einer Verteilung von Kraftstoffmengen zwischen mindestens zwei Kraftstoffeinspritzungen während der Steuerung der Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum (201).
Verfahren nach einem der Ansprüche 23–32, wobei die Steuerung gestartet wird, nachdem eine erste Einspritzung mindestens gestartet wurde, aber bevor die Kraftstoffeinspritzung während des ersten Verbrennungszyklus abgeschlossen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: – Ausführen einer ersten Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum (201) während des ersten Teils des ersten Verbrennungszyklus und mindestens einer zweiten Kraftstoffeinspritzung während des folgenden Teils des ersten Verbrennungszyklus, – Bestimmen des ersten Parameterwerts, wenn die erste Einspritzung mindestens gestartet oder diese abgeschlossen wurde, wobei Steuerparameter für die zweite Kraftstoffeinspritzung auf Grundlage des ersten Parameterwerts bestimmt werden, nachdem die erste Kraftstoffeinspritzung mindestens teilweise ausgeführt wurde.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: – Bestimmen, ob die Temperatur während der Verbrennung während des Verbrennungszyklus die maximale Temperatur während des Verbrennungszyklus erreicht hat, und – Unterbrechen des Verfahrens, wenn die maximale Temperatur erreicht wurde.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend, wenn das erste Maß von entstehenden Stickstoffoxiden (NO_x) für die Verbrennung geschätzt wird: – Unterbrechen der Schätzung, wenn die Schätzung bis zu einem Punkt ausgeführt wird, an dem eine maximale Temperatur während der Verbrennung erwartet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend das Steuern der Verbrennung während des folgenden Teils des Verbrennungszyklus durch Steuerung einer oder mehreren Ventile, die an dem Brennraum (201) arbeiten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung für eine Anzahl von aufeinanderfolgenden Verbrennungszyklen ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Parameterwert, der eine physikalische Größe für Verbrennung in dem Brennraum darstellt (201), mindestens bei jedem Kurbelwinkels, jedem Zehntel Kurbelwinkel oder jedem Hundertstel Kurbelwinkel bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Parameterwert unter Verwendung eines oder mehrerer aus der folgenden Gruppe bestimmt wird: Zylinderdruckgeber, Klopfsensor, Dehnungsmesser, Geschwindigkeitssensor, Ionenstromsensor.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Maß von während der Verbrennung Verbrennungszyklus erzeugten während des ersten Stickstoffoxiden (NO_x) aus einem Maß von entstehendem Monoxid (NO) und/oder Stickstoffdioxid (NO₂) besteht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: – Steuern der Verbrennung in dem Brennraum in Richtung einer ersten Druck- oder Temperaturkurve, die sich auf Druck-/Temperaturänderung in dem Brennraum während des ersten Verbrennungszyklus bezieht, auf Grundlage des ersten Parameterwerts.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend während mindestens eines Teils des ersten Verbrennungszyklus: – kontinuierliches Bestimmen des ersten Parameterwerts, – kontinuierliches Schätzen eines während der Verbrennung entstehenden Maßes von Stickstoffoxiden (NO_x) während des ersten Verbrennungszyklus auf Grundlage der Bestimmungen des ersten Parameterwerts, und – kontinuierliches Steuern der Verbrennung während des mindestens eines Teils des ersten Verbrennungszyklus auf Grundlage des geschätzten Maßes.
Computerprogramm, das einen Programmcode umfasst, der, wenn der Programmcode in einem Computer ausgeführt wird, erreicht, dass der Computer das Verfahren nach einem der Ansprüche 1–43 ausführt.
Computerprogrammprodukt, das ein computerlesbares Medium und ein Computerprogramm nach Anspruch 44 umfasst, wobei das Computerprogramm in dem computerlesbaren Medium enthalten ist.
System zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (101), wobei der Verbrennungsmotor (101) mindestens einen Brennraum (201) und Elemente (202) für die Zufuhr von Kraftstoff zu dem Brennraum (201) umfasst, wobei Verbrennung in dem Brennraum (201) in Verbrennungszyklen stattfindet, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass das System umfasst: – Elemente (115), die dafür eingerichtet sind, während eines ersten Teils eines ersten Verbrennungszyklus einen ersten Parameterwert zu bestimmen, der eine physikalische Größe für Verbrennung in dem Brennraum darstellt, und auf Grundlage des ersten Parameterwerts ein ersten Maß von während der Verbrennung während des ersten Verbrennungszyklus entstehenden Stickstoffoxiden (NO_x) zu schätzen und – Elemente (115), die dafür eingerichtet sind, auf Grundlage des ersten Maßes die Verbrennung während eines folgenden Teils des ersten Verbrennungszyklus zu steuern.
System nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor aus einem aus der folgenden Gruppe besteht: Fahrzeugmotor, Schiffsmotor, Industriemotor.
Fahrzeug (100), dadurch gekennzeichnet, dass es ein System nach Anspruch 46 oder 47 umfasst.