WO2008110346A2 - Method for regulating an injection of an injector of a direct-injection internal combustion engine, and direct-injection internal combustion engine - Google Patents

Method for regulating an injection of an injector of a direct-injection internal combustion engine, and direct-injection internal combustion engine Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling an injection of an injector of a direct injection internal combustion engine and a direct injection internal combustion engine.
  • WO 2005/005813 A2 discloses a method for operating an internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine with homogeneous fuel combustion.
  • a state variable in the cylinder is detected as a function of the crank angle and a cylinder state signal is obtained from the cylinder state signal to determine at least two characteristic cycle characteristic values such that the determined cycle characteristic values are stored with reference values for the cycle characteristic values are compared and an existing deviation between the two values is calculated, and that the deviation is fed to a control algorithm and adjusted as a manipulated variable, the time of fuel injection of at least one injection event and / or the inert gas in the cylinder to stabilize the combustion and / / or minimize noise and exhaust emissions.
  • the cycle characteristic values of the 50% mass conversion point of the injected fuel and the maximum pressure rise in the cylinder are determined.
  • the pressure, the temperature, the ion current or the output signal of an optical measuring principle is preferably detected.
  • This known method is based on the consideration of dynamically calculating certain engine operating parameters, such as injection timing and exhaust gas recirculation rate, as a function of variables which describe the current state within the cylinder.
  • certain engine operating parameters such as injection timing and exhaust gas recirculation rate
  • the pressure in the cylinder is detected as a function of the crank angle with a sensor. From this sensor signal, certain characteristic cycle parameters are subsequently calculated at an interval of 720 ° crank angle.
  • the pressure curve within the cylinder is thus described by two characteristic values calculated from the pressure curve itself.
  • each of the currently determined cycle characteristics is then stored with the function of engine speed and engine load each in a map desired value for the cycle characteristics and calculated an existing deviation between the two values. This deviation is subsequently fed to a control algorithm.
  • the controller dynamically calculates the new engine operating parameters required to maintain the desired cylinder state, such as injection timing and recirculated exhaust gas mass.
  • DE 197 49 817 A1 discloses an apparatus and a method for determining the start of injection or the combustion position in an internal combustion engine having at least one cylinder pressure sensor which generates a pressure-proportional output signal, a crank angle sensor which emits a representative of the crankshaft position signal, and an evaluation, the relates the pressure-proportional output signal to the crank angle.
  • the measured pressure curve is compared in a predefinable crank angle interval with at least one calculated under consideration of thermodynamic contexts, stored in the evaluation pressure profile and that from the comparison result of the injection start or the combustion position is detected if the comparison result reaches a predefinable threshold.
  • the evaluation device comprises a microprocessor which emits control signals, for example injection signals, to various components of the internal combustion engine as a function of the determined variables.
  • DE 43 41 796 A1 discloses a method for controlling the combustion in the combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the pressure in the combustion chamber is detected in predefinable time intervals, that the pressure values are stored during the compression stroke until a predefinable crank angle is reached and, after passing the predefinable crank angle, reproduced in mirror image form in equal time intervals, that the difference between the further recorded pressure values during combustion and the output pressure values during the compression stroke is formed, that the integral of the determined difference is formed, that a predeterminable surface portion of the integral determined and the associated crank angle, at which the predeterminable surface portion is reached, is determined in that the deviation of the determined crank angle is determined by a predefinable setpoint crank angle, and in that the determined deviation represents a manipulated variable which is supplied to a control unit for controlling the combustion.
  • the center of gravity is calculated, which should correlate very well with the true position of the combustion, and that this position of the centroid makes it possible to control the ignition as a function of the actual combustion situation and the actual true combustion situation.
  • a corresponding control variable is determined on the basis of the deviation, which then influences various control operations, such as ignition, lambda setting or exhaust gas recirculation.
  • the predetermined desired crank angle is taken from a map.
  • the determined manipulated variable for example, is added to the characteristic field ignition angle and the ignition angle determined in this way is output to the ignition output stage.
  • the object of the present invention is to simplify the control of an internal combustion engine.
  • the invention proposes a method for controlling an injection of an injector of a direct injection internal combustion engine.
  • the control is based on an at least partial cylinder pressure curve, which is stored in relation to a crankshaft position.
  • the regulation comprises an at least partial, preferably entire injection course in at least one cylinder, but may also comprise only a part thereof, in particular the part in which an injection course is initiated and / or executed.
  • a mathematical model description is formed based on the stored cylinder pressure history. From the model description, an injection curve is formed for the subsequent cycle.
  • the mathematical model description describes, in contrast to the known methods of control using maps, the system to be controlled.
  • the mathematical model may include, for example, one or more cylinders with an associated injector, the entire internal combustion engine as well as parts thereof with the omission of associated units. But it can also attachments others Internal combustion engines are included, for example, a compressor, in particular an exhaust gas turbocharger as well as a mechanical compressor, such as a Roots loader, exhaust gas recirculation, exhaust aftertreatment or other, the internal combustion engine influencing device of the vehicle.
  • the mathematical model preferably includes functions. According to a first embodiment, for example, at least one transfer function is used to form a determination of the course of injection for the next cycle. A further embodiment provides that equations, such as differential equations, are used alternatively and / or supplementarily.
  • the mathematical model description or mathematical model descriptions may be linear, non-linear, neural networks, and / or otherwise configured.
  • an actual injection profile for the cylinder is determined in a first cycle of a cylinder of the internal combustion engine.
  • an actual pressure curve for the cylinder is determined.
  • at least one operating variable for the internal combustion engine is determined.
  • a desired pressure profile is formed for a later, second cycle of the cylinder.
  • the mathematical model description is formed from the actual pressure profile and the actual injection profile.
  • a desired injection curve is formed for the second cycle.
  • the SoII injection process is applied to the and / or at least one other cylinder of the internal combustion engine.
  • An advantage of this proposed method is that the combustion process can be improved by means of a pressure indication during driving, i. the actual pressure curve can be approximated very well to the desired pressure curve.
  • the formation of the desired pressure curve can take place, for example, by storing the various optimum desired pressure profiles in the form of characteristic values, for example in the form of characteristic values of a cyclic process, and, if necessary, calculating these from these characteristic values; Thus, it is not necessary to store the complete target pressure profiles.
  • the creation or determination of, in particular, a multiplicity of different, particularly complex characteristic diagrams can be dispensed with.
  • the proposed method uses the idea that there is a pressure profile in each operating state, with respect to the respective requirements, such as Emissions, fuel consumption, combustion noise, torque, wear, etc., is optimal. Since many influences affect the mixture formation and combustion during operation, this optimum pressure profile can not or only rarely be achieved with an injection profile predetermined by a characteristic diagram, in particular amount and / or rate, as used in the known methods described above. The previous approach was to consider more and more of these influences in the regulation. This inevitably led to ever larger and / or more detailed and / or more numerous and / or memory-intensive maps and increasingly extensive calculations.
  • the proposed method offers the advantages of an injection control or combustion process control, namely that cyclical fluctuations are damped and tolerances and aging and environmental influences, such as height of the current location, outside temperature, air pressure, humidity, oxygen, carbon dioxide, carbon monoxide, nitrogen oxide , Fine dust content of the ambient air, etc., and other influences, such as fuel quality, can be largely compensated.
  • Another advantage of the proposed method is that also operating modes are possible, which are not feasible with a conventional control / regulation, such as any shaping of the pressure curve, heating curve or combustion curve for conventional operation and / or regeneration operation, as well as a steady change between the progressions of a first operating mode and a second operating mode.
  • the method proposed in particular in the form of a transfer function uses, for example, an assumption that the effects of disturbance variables such as boost pressure, inert gas content, etc. on the cylinder pressure curve or actual pressure curve are preferably already contained in this determined pressure profile and consequently automatically be considered in the model description. Thus, these effects do not need to be extra modeled if it can be assumed that these disturbances are nearly constant during a cycle.
  • disturbance variables such as boost pressure, inert gas content, etc.
  • the actual injection profile can be determined, for example, by measuring or preferably by reading out from an individual injector map using a drive signal for an injector which is to realize the injection profile for the cylinder, which is usually already supplied with this injector becomes.
  • the drive signal for the injector can also be taken directly as the actual injection curve for the cylinder.
  • the model description preferably also takes into account the behavior of the "injector" system.
  • measuring is to be understood here in the broad sense and includes above all a direct measurement and an indirect measurement, ie deriving from at least one other measured variable.
  • the actual pressure profile for example, can also be determined by measuring.
  • the operating variables can include, for example, the rotational speed and the load and can be determined, for example, by measuring.
  • the SoII pressure curve can be formed, for example, by calculating or preferably by being read out of a characteristic map.
  • This calculation of the desired pressure profile can be effected, for example, by the fact that, for the purpose of reducing the memory requirement, the various optimum desired pressure profiles are stored in the form of characteristic values, for example in the form of characteristic values of a cyclic process, and if necessary calculated from these characteristic values; Thus, it is not necessary to store the complete target pressure profiles.
  • the creation or determination of characteristic diagrams can be dispensed with.
  • the model description and the desired injection course can be formed for example by calculation become.
  • the distance between the first cycle and the second cycle can be arbitrarily selected as needed. For example, it may be provided that the first cycle and the second cycle follow one another directly or are separated from one another by at least one cycle.
  • the time interval during which the actual injection curve or actual pressure profile are determined can be selected arbitrarily as needed.
  • the determination of the actual injection profile and / or actual pressure profile can take place during at least one period of the cycle or during the entire cycle or during at least two cycles directly after one another.
  • the position of the time portion of the cycle can be arbitrarily selected as needed.
  • the period of the cycle may include the top dead center of the cylinder and / or the compression phase and / or the expansion phase of the cylinder.
  • the actual pressure profile and / or the actual injection profile is monitored for plausibility with the aid of at least one state variable of the internal combustion engine.
  • a state variable for example, the exhaust gas temperature, the lambda value, the pressure in the intake manifold, the pressure in the exhaust manifold, etc. in question.
  • model description is formed by the fact that: from the actual injection profile or actual pressure profile and at least one other actual injection profile or actual pressure profile of at least one other cycle and / or at least one other Cylinder an average injection curve or an averaged pressure curve is formed;
  • the model description is formed using the averaged injection curve and / or the averaged pressure curve.
  • This filtering can reduce measurement noise.
  • the type of pressure curve can be chosen as required.
  • the actual pressure profile can be an actual cylinder pressure curve and / or the desired pressure profile can be a desired cylinder pressure curve
  • the actual pressure profile can be an actual combustion pressure profile and / or the desired pressure profile can be a desired combustion pressure profile be, or it may be the actual pressure curve, an actual heat history and / or the desired pressure curve be a desired heat history, or it may be the actual pressure curve, an actual combustion history and / or the desired pressure curve, a target combustion curve be.
  • the actual or desired combustion pressure curve can thereby be formed from an actual or desired cylinder pressure curve, such that: an actual value or actual cylinder pressure curve at the beginning of the compression.
  • Target drag pressure curve is formed; - The actual or target drag pressure curve is subtracted from the actual or desired cylinder pressure profile and thus the actual or desired combustion pressure curve is obtained.
  • the actual or desired heating profile can be formed by calculating from an actual or desired cylinder pressure profile, and the actual or desired combustion profile can be formed by integrating an actual or desired heating profile.
  • the modeling of the model can be done in a variety of ways, for example, using the least squares method or the auxiliary variable method or the stochastic approximation method.
  • the formation of the desired injection profile can take place in different ways, for example according to a first variant by means of an inversion of the model description and / or according to a second variant by means of an inverse model description and / or according to a third variant by means of a universal inverse Model description.
  • a model description describing the pressure variation as a function of the course of injection or mapping the course of injection to the pressure profile is formed, then this model description is inverted, resulting in a Inverse model description that describes the course of injection as a function of the pressure curve or the pressure curve maps to the course of injection emerges, and then this inverse model description is applied to a, preferably predetermined, desired pressure profile, resulting in a desired injection curve.
  • an inverse model description which describes the course of injection as a function of the pressure curve or maps the pressure profile to the injection curve, directly, ie without the detour via a model description, the pressure profile is described as a function of the course of the injection or maps the course of the injection to the pressure curve, is formed, and then this inverse model description is applied to a, preferably predetermined, desired pressure profile, from which a desired injection profile emerges.
  • a universal inverse model description that describes the course of injection in a wide range of application, ie not only in individual cases or for the respective current cycle, preferably generally valid, depending on the pressure curve or the pressure curve depicts the course of injection, is applied to a, preferably predetermined, desired pressure profile, resulting in a desired injection curve.
  • This universal inverse model description can for example be determined in advance by tests with engine test stands and / or test or pre-series vehicles from many injection curves and pressure curves and stored for the control, for example in a neural network, and then stored in operation with the current Measured values are adapted.
  • control method may include, for example, a hitherto conventional control using maps and / or an adaptive control and / or a parametrically iteratively learning control.
  • This other control method may include, for example, a hitherto conventional control using maps and / or an adaptive control and / or a parametrically iteratively learning control.
  • Such an inconvenience can occur, for example, in the transient operation of the internal combustion engine, for example in the case of sudden full load request or sudden overrun.
  • the proposed method is preferably suitable for operation with diffusion-controlled combustion, so that if, for example, at low loads and thus small injection quantities only a premixed combustion is possible, then such an incongence can occur.
  • a change of the method may be provided as redundancy.
  • a further development provides that with certain changes, in particular when exceeding at least one predefinable, the operation of the internal combustion engine characterizing value, in particular gradients, a changeover takes place with respect to the control of the internal combustion engine. If, for example, a load jump is detected, another method of regulation is used according to a development that does not use a model description or that provides for an extension. The extension can be done for example by an appropriately stored in maps adaptation as a function of load jump.
  • the adaptation may take the form of a change in the model description or a supplement to the model description or an adaptation of the desired injection profile.
  • control is combined with a precontrol according to this method.
  • the precontrol can be made possible, for example, by a self-learning neural network, in which there are a large number of empirical values by passing through identical or similar operating situations. This can be preset by recognizing an already known and / or similar operating situation, presetting the already known and / or ascertainable values. In this way, a setting via the mathematical model description, in particular a transfer function, can also be applied to highly transient operating ranges, such as positive and negative acceleration phases.
  • model description is supported by means of an implemented learning algorithm.
  • the model description comprises at least one transfer function.
  • This can be linear or nonlinear. Two or more transfer functions can also be used. If there are several systems to be considered separately from one another, a mathematical model description, preferably in the form of a linear transfer function, can be present for each.
  • the internal combustion engine may be divided into various systems, such as a first and a second cylinder bank when a 6 or 12 cylinder engine is present. If a hybrid system is used, the first system may describe the internal combustion engine and a second system an electric motor and / or a generator.
  • a limitation of the change in the injection curve is achieved by: comparing the desired injection profile of the first cycle with the desired injection curve of an earlier, third cycle; the target injection course of the first cycle, when the comparison shows that it exceeds that of the third cycle by more than an allowed change range, is limited so far that it complies with this predetermined limit.
  • the desired injection course can also be generated as required in any desired manner, for example continuously, at a variable rate and / or by at least two separate injection events.
  • the continuous generation can be realized, for example, with an injector, such as the CORA RS from FEV Motorentechnik GmbH, whose injection rate as well as injection times are extremely flexible and nevertheless precisely adjustable.
  • model description is carried out with the aid of a neural network.
  • a learning algorithm may preferably be implemented which supports the modeling of the model, for example by the formation of the transfer function and / or by the inversion of the transfer function and / or by the formation of the inverse transfer function.
  • the invention also proposes a direct injection internal combustion engine with a control device, at least one sensor and a stored functionality.
  • the control device has at least one injector per cylinder, at least a load request determination and at least one calculation unit.
  • the stored functionality serves to form a mathematical model description on the basis of the injection course in the one cycle, which serves to form an injection course of a subsequent cycle.
  • the control device may be designed such that it carries out the control according to the method according to one of the preceding claims.
  • the internal combustion engine is provided with:
  • a control device for controlling an injection of the injector a memory containing a map with cylinder pressure curves for different operating conditions of the internal combustion engine;
  • an angle sensor detecting an angular position of a crankshaft of the internal combustion engine
  • At least one pressure sensor per cylinder which detects a pressure in the cylinder
  • control unit connected to the injector, the accumulator, the angle sensor and the pressure sensor; wherein the control unit is designed such that it: reads the angle values from the angle sensor;
  • a drive signal representing the desired injection course animal sends to the injector.
  • the internal combustion engine is provided with: at least one cylinder;
  • a memory containing a map with cylinder pressure curves for different operating states of the internal combustion engine
  • An angle sensor which detects an angular position of a crankshaft of the internal combustion engine; at least one pressure sensor per cylinder, which detects a pressure in the cylinder;
  • Means connected to the angle sensor and serving to read the angle values from the angle sensor;
  • Means which are connected to the injector and which serve to send a drive signal to the injector; - Means, which serve to form an actual injection curve as a function of the crank angle from the control signal and the angle values;
  • - Means which serve to form the mathematical model description after completion of combustion of a first cycle and before commencement of injection of a later, second cycle, of the actual cylinder pressure curve of the first cycle and the actual injection curve of the first cycle; - means, which are connected to the memory and serve to determine from the map a target cylinder pressure curve for the second cycle;
  • the respective means can be used in integrated circuits, discrete circuits, in control er sheep integrated or spaced exist.
  • a motor control in which preferably at least one of the means, in particular all means, is integrated, function as the sole control device for the control.
  • the means can also be integrated into one or more arithmetic and / or memory units, in particular using a CPU.
  • a parallel operation can be set up to effectively use different, similar control means, such as control units. Such a parallel operation is particularly advantageous in the case of several systems to be considered and respectively existing mathematical model descriptions, which are preferably also coupled to one another. The parallel operation allows a particular in a work cycle to be enabled reaction of different systems, which is coordinated with each other.
  • the pressure sensor can work with a direct pressure measurement principle, as is the case for example with a piezoelectric pressure sensor, or with an indirect pressure measurement principle, as is the case, for example, with an ion current sensor.
  • At least one further sensor may be provided which detects at least one state variable of the internal combustion engine.
  • the control unit is connected to the further sensor and is designed such that it reads the values from the further sensor and, with the aid of the state variables, a plausibility diagnosis of the pressure sensor, preferably with the aid of on-board - Diagnostics, performs.
  • means may be provided which are connected to the further sensor and which serve to read the values from the further sensor and, with the aid of the state variables, to perform a plausibility diagnosis of the pressure sensor, preferably with the aid of on-board diagnostics.
  • the further sensor may be, for example, an exhaust gas temperature sensor, a lambda probe, etc.
  • the pressure sensor in the present invention is now a determining element for achieving an optimal combustion process, the proper functioning of the pressure sensor can be monitored with the aid of the further sensor. In addition, these measures allow a correction of the pressure sensor signal. It can be provided that the Model description also includes a transfer function. This can be linear or nonlinear.
  • a neural network is provided, with the aid of which the functionality is realized.
  • a learning algorithm may preferably be implemented which supports the modeling of the model, for example by the formation of the transfer function and / or by the inversion of the transfer function and / or by the formation of the inverse transfer function.
  • the internal combustion engine can operate on a diesel principle and / or an Otto principle.
  • the proposed method is used in a mobile device, in particular in a vehicle having an internal combustion engine according to the above proposals.
  • vehicle may be of any type and, for example, a passenger car, a truck, a rail vehicle, an airplane, a ship, etc. However, it may also be a stationary use, for example in an emergency generator, a combined heat and power plant or the like.
  • the invention further proposes a computer program for carrying out the proposed method.
  • the computer program comprises program code sections that cause the proposed method to be performed when the computer program is run on a computer.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a direct-injection internal combustion engine
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a second embodiment of a direct-injection internal combustion engine
  • 3 shows a schematic representation of a motor vehicle
  • 4 is a schematic flow diagram of a first embodiment of a method for controlling injection of an injector of the direct injection internal combustion engine of FIG. 1;
  • FIG. 5 shows a schematic structural diagram of a second embodiment of a method for regulating an injection of an injector of the direct injection internal combustion engine of FIG. 1.
  • Fig. 1 shows a part of a diesel engine 10 in a first embodiment as an example of a direct-injection internal combustion engine.
  • the diesel engine 10 has a cylinder 11, a crankshaft 12 connected to the piston of the cylinder 11 via a connecting rod, and a control device 13 for controlling injection into the combustion chamber of the cylinder 11.
  • the control device 13 has a control unit 15 and a memory 16 connected thereto, which contains a characteristic map with cylinder pressure profiles for different operating states of the diesel engine 10.
  • the control unit 15 is also provided with an injector 17, which opens into the combustion chamber of the cylinder 11, a pressure sensor 18, which detects a pressure in the combustion chamber of the cylinder 11, an angle sensor 19, which detects an angular position of the crankshaft 12, and an exhaust gas temperature sensor 20th and a lambda probe 21, which are arranged on the outlet line 14.
  • the control device 13 regulates the injection of the injector 17 as a function of the signals of the pressure sensor 18, the angle sensor 19, the exhaust gas temperature sensor 20 and the lambda probe 21, as will be explained in more detail below with reference to FIG. 4.
  • control unit 15 continuously performs a plausibility diagnosis of the pressure sensor 18 with the aid of the exhaust gas temperature sensor 20 and the lambda probe 21, which detect the exhaust gas temperature and the lambda value as state variables of the diesel engine 10.
  • Fig. 2 shows a part of a diesel engine 10 in a second embodiment, which is similar to the first embodiment. Therefore, in the following, only the differences of these two embodiments will be described.
  • the control device 13 instead of the control unit 15 of the first embodiment a plurality of means 22 to 31, which will be described in detail below.
  • the means 22 are connected to the angle sensor 19 and serve to read from this the angle values.
  • the means 23 are connected to the injector 17 and serve to send the drive signal thereto.
  • the means 24 serve to form the actual injection curve as a function of the crank angle from the control signal and the angle values.
  • the means 25 are connected to the pressure sensor 18 and serve to read from this the pressure values.
  • the means 26 serve to form the actual cylinder pressure curve as a function of the crank angle from the pressure values and the angle values.
  • the means 27 serve to form the linear transfer function after completion of the combustion of the first cycle from the actual cylinder pressure profile and the actual injection profile.
  • the means 28 are connected to the memory 16 and serve to determine from the map, the target cylinder pressure curve for the second cycle.
  • the means 29 serve to calculate from the transfer function and the desired cylinder pressure curve for the second cycle a desired injection curve for the second cycle. This is done in this second embodiment similar to the first embodiment, but it is provided here that the load sensor (not shown) is connected to the means 29 and that they calculate the speed of the angle throwing.
  • the means 23 further serve to send to the injector 17 the drive signal representing the desired injection course in the second cycle. In this second embodiment, the means 22 to 29 perform the control method described above for the first embodiment.
  • the means 30 and 31 are connected to the exhaust-gas temperature sensor 20 and the lambda probe 21 and serve to read the values from the respectively associated sensor 20, 21 and perform the plausibility diagnosis of the pressure sensor 18 with the aid of these values.
  • means 30 and 31 perform the plausibility diagnosis described above for the first embodiment.
  • Fig. 3 shows schematically a passenger car 32 which is equipped with a diesel engine 10 according to the first or second embodiment.
  • Other examples of such vehicles may be lorries, railcars, aircraft, ships, etc.
  • the method as well as the direct injection internal combustion engine is used when a biofuel and / or alcohol is added to a petroleum-based fuel.
  • 4 shows a flow chart of a first embodiment of a method for controlling injection of the injector 17 of the diesel engine 10 of FIG. 1.
  • the crankshaft 12 rotates, and the controller 15 is configured to be of the Angle sensor 19 constantly reads the angle values z, discrete or continuous.
  • the control unit 15 sends in a step 101 a drive signal to the injector 17, which was either determined in the previous cycle, or if, for example, when starting the diesel engine 10 is not a previous cycle, given and permanently stored , From this drive signal and the angle values, the control unit 15 forms an actual injection curve EV 1 (Z) as a function of the crank angle z in a step 102.
  • the control unit 15 constantly reads the pressure values from the pressure sensor 18 during operation of the diesel engine 10 and forms an actual cylinder pressure curve P 1 (Z) as a function of the crank angle z in a step 103 from these pressure values and the angle values z.
  • the control unit After completion of the combustion in this first cycle and before commencement of an injection of the subsequent second cycle, the control unit forms a linear transfer function Gi (z) from the actual cylinder pressure curve pi (z) and the actual injection curve EVi (z) in a step 104. , In this case, the control unit 15 can detect the corresponding point in time at which it starts this forming of the transfer function, for example with the aid of a predetermined crank angle or because a current pressure value falls below a predetermined limit value.
  • the control unit 15 accesses the memory 16 and determined in a step 105 from the map stored there a desired cylinder pressure curve psoi ⁇ (z) for the second cycle. This is done in this first embodiment in accordance with a load request, which is determined in a step 106 as one of the operating variables of the diesel engine 10. This determination of the load request is carried out here by means of a load sensor, not shown, which is connected to the control unit 15 and detects, for example, in a passenger car or truck, the position of an accelerator pedal. Another operating variable for the diesel engine 10, according to which the target cylinder pressure curve is read from the characteristic map, is the speed of the diesel engine 10, which calculates the control unit 15 from the angle values.
  • the control unit 15 From the transfer function G 1 (Z) and this desired cylinder pressure curve p ⁇ (z) for the second cycle, the control unit 15 then calculates a target value in a step 107. Injection curve EV2 (z) for the second cycle. This happens here in that the control unit 15 inverts the transfer function G 1 (Z) and then applies this inverse transfer function 1 / Gi (z) to the desired cylinder pressure profile psoi 1 (z). In a step 108, the control unit 15 then converts this desired injection course psoi 1 (z) into a drive signal and sends it in a step 101 to the injector 17 in the second cycle.
  • the above-described steps 101-108 will now be analogous to FIG repeated the second cycle. This cycle thus represents a regulated route 109.
  • FIG. 5 shows the structure of a second embodiment of a method for controlling injection of the injector 17 of the diesel engine 10 of FIG. 1, which is an extension of the first embodiment. Therefore, only the differences between these two embodiments will be described below.
  • the controlled path 109 is connected in series with a parametric iterative learning controller 110, hereinafter also abbreviated to ILR.
  • ILR parametric iterative learning controller
  • the output of the ILR 110 is connected to the input of the controlled path 109, which is also an input of the regulator 15.
  • the output of the controlled path 109, which is also the output of the controlled system 17, is connected to an input of the ILR 110.
  • control method of the first embodiment is combined with another control method, namely an ILR.
  • another control method namely an ILR.

Abstract

The invention relates to a method for regulating an injection of an injector of a direct-injection internal combustion engine, and to a corresponding device. According to the invention, the regulation is based on a cylinder pressure course stored in relation to the position of the crankshaft. The regulation comprises an entire injection course for at least one cylinder. At the end of the combustion of a first cycle and before the injection of a subsequent cycle, a linear transfer function based on at least one cylinder pressure course stored in relation to a corresponding position of the crankshaft is determined. An injection course for the following cycle is calculated from said transfer function.

Description

VERFAHREN ZUM REGELN EINER EINSPRITZUNG EINES INJEKTORS EINER DIREKTEINSPRITZENDEN VERBRENNUNGSKRAFTMASCHINE UND DIREKTEINSPRITZENDE VERBRENNUNGSKRAFTMASCHINE METHOD FOR REGULATING INJECTION OF AN INJECTOR OF A DIRECT INJECTION COMBUSTION ENGINE AND DIRECT INJECTING COMBUSTION ENGINE
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Einspritzung eines In- jektors einer direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschine sowie eine direkteinspritzende Verbrennungskraftmaschine.The present invention relates to a method for controlling an injection of an injector of a direct injection internal combustion engine and a direct injection internal combustion engine.
Die WO 2005/005813 A2 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine mit homogener Kraftstoffverbrennung. Bei diesem bekannten Verfahren ist vorgesehen, dass eine Zustandsgröße im Zylinder als Funktion des Kurbelwinkels erfasst und daraus ein Zylinderzustandssignal gewonnen wird, dass aus dem Zylinderzustandssignal zumindest zwei charakteristische Zykluskennwerte ermittelt werden, dass die ermittelten Zykluskennwerte mit in einem Kennfeld hinterlegten Soll-Werten für die Zykluskennwerte verglichen werden und eine vorhandene Abweichung zwischen den beiden Werten berechnet wird, und dass die Abweichung ei- nem Regelalgorithmus zugeführt und als Stellgröße der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung von mindestens einem Einspritzereignis und/oder der Inertgasanteil im Zylinder eingestellt werden, um die Verbrennung zu stabilisieren und/oder die Geräusch- sowie Abgasemissionen zu minimieren. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass als Zykluskennwerte der 50%-Massenumsatzpunkt des eingespritzten Kraftstoffes und der maximale Druckanstieg im Zylinder ermittelt werden. Als die Zustandsgröße im Zylinder wird vorzugsweise der Druck, die Temperatur, der lonenstrom oder das Ausgangsignal eines optischen Messprinzips erfasst.WO 2005/005813 A2 discloses a method for operating an internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine with homogeneous fuel combustion. In this known method, it is provided that a state variable in the cylinder is detected as a function of the crank angle and a cylinder state signal is obtained from the cylinder state signal to determine at least two characteristic cycle characteristic values such that the determined cycle characteristic values are stored with reference values for the cycle characteristic values are compared and an existing deviation between the two values is calculated, and that the deviation is fed to a control algorithm and adjusted as a manipulated variable, the time of fuel injection of at least one injection event and / or the inert gas in the cylinder to stabilize the combustion and / / or minimize noise and exhaust emissions. Preferably, it is provided that the cycle characteristic values of the 50% mass conversion point of the injected fuel and the maximum pressure rise in the cylinder are determined. As the state quantity in the cylinder, the pressure, the temperature, the ion current or the output signal of an optical measuring principle is preferably detected.
Dieses bekannte Verfahren beruht auf der Überlegung, bestimmte Motorbetriebsparameter wie Einspritzzeitpunkt und Abgasrückführrate dynamisch in Abhängigkeit von solchen Größen zu berechnen, welche den aktuellen Zustand innerhalb des Zylinders beschreiben. Zur Erfassung des aktuellen Zylinderzustandes wird beispielsweise der Druck im Zylinder als Funktion des Kurbelwinkels mit einem Sensor erfasst. Aus diesem Sensorsignal werden in weiterer Folge in einem Intervall von 720° Kurbelwinkel bestimmte charakteristische Zykluskennwerte berechnet. Der Druckverlauf innerhalb des Zylinders wird also durch zwei aus dem Druckverlauf selbst berechnete Kennwerte beschrieben. Bei diesem bekannten Verfahren wird dann jeder der aktuell ermittelten Zykluskennwerte mit dem in Abhängigkeit von Motordrehzahl und Motorlast in je einem Kennfeld hinterlegten gewünschten Wert für die Zykluskennwerte verglichen und eine vorhandene Abweichung zwischen beiden Werten berechnet. Diese Abweichung wird in weiterer Folge einem Regelungsalgorithmus zugeführt. Der Regler berechnet dynamisch die für die Einhaltung des gewünschten Zylinderzustandes erforderlichen neuen Motorbetriebsparameter, wie Ein- spritzzeitpunkt und rückgeführte Abgasmasse.This known method is based on the consideration of dynamically calculating certain engine operating parameters, such as injection timing and exhaust gas recirculation rate, as a function of variables which describe the current state within the cylinder. To record the current cylinder state, for example, the pressure in the cylinder is detected as a function of the crank angle with a sensor. From this sensor signal, certain characteristic cycle parameters are subsequently calculated at an interval of 720 ° crank angle. The pressure curve within the cylinder is thus described by two characteristic values calculated from the pressure curve itself. In this known method, each of the currently determined cycle characteristics is then stored with the function of engine speed and engine load each in a map desired value for the cycle characteristics and calculated an existing deviation between the two values. This deviation is subsequently fed to a control algorithm. The controller dynamically calculates the new engine operating parameters required to maintain the desired cylinder state, such as injection timing and recirculated exhaust gas mass.
Die DE 197 49 817 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung des Spritzbeginns oder der Verbrennungslage bei einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinderdrucksensor, der ein druckproportionales Ausgangssignal erzeugt, einem Kurbelwinkelsensor, der ein für die Kurbelwellenstellung repräsentatives Signal abgibt, und einer Auswerteeinrichtung, die das druckproportionale Ausgangsignal zum Kurbelwinkel in Bezug setzt. Bei dieser bekannten Vorrichtung und diesem bekannten Verfahren ist vorgesehen, dass der gemessene Druckverlauf in einem vorgebbaren Kurbelwinkelintervall mit wenigstens einem unter Berücksichtigung von thermodynamischen Zusammenhängen berechneten, in der Auswerteeinrichtung abgespeicherten Druckverlauf ver- glichen wird und dass aus dem Vergleichsergebnis der Spritzbeginn oder die Verbrennungslage erkannt wird, wenn das Vergleichsergebnis einen vorgebbaren Schwellwert erreicht. Die Auswerteeinrichtung umfasst einen Mikroprozessor, der in Abhängigkeit von den ermittelten Größen Steuersignale, beispielsweise Einspritzsignale, an verschiedene Komponenten der Brennkraftmaschine abgibt.DE 197 49 817 A1 discloses an apparatus and a method for determining the start of injection or the combustion position in an internal combustion engine having at least one cylinder pressure sensor which generates a pressure-proportional output signal, a crank angle sensor which emits a representative of the crankshaft position signal, and an evaluation, the relates the pressure-proportional output signal to the crank angle. In this known device and this known method it is provided that the measured pressure curve is compared in a predefinable crank angle interval with at least one calculated under consideration of thermodynamic contexts, stored in the evaluation pressure profile and that from the comparison result of the injection start or the combustion position is detected if the comparison result reaches a predefinable threshold. The evaluation device comprises a microprocessor which emits control signals, for example injection signals, to various components of the internal combustion engine as a function of the determined variables.
Die DE 43 41 796 A1 offenbart ein Verfahren zur Regelung der Verbrennung im Brennraum einer Brennkraftmaschine. Bei diesem bekannten Verfahren ist vorgesehen, dass in vorgebbaren Zeitabschnitten der Druck im Brennraum erfasst wird, dass die Druckwerte während des Kompressionshubes bis zum Erreichen eines vorgebbaren Kurbelwinkels gespeichert und nach dem Passieren des vorgebbaren Kurbelwinkels spiegelbildlich in gleichen Zeitabschnitten wieder ausgegeben werden, dass die Differenz zwischen den weiterhin erfassten Druckwerten während der Verbrennung und den ausgegebenen Druckwerten während des Kompressionshubes gebildet wird, dass das Integral der ermittelten Differenz gebildet wird, dass ein vorgebbarer Flächenanteil des Integrals bestimmt und der zugehörige Kurbelwinkel, an dem der vorgebbare Flächenanteil erreicht ist, ermit- telt wird, dass die Abweichung des ermittelten Kurbelwinkels von einem vorgebbaren Soll- Kurbelwinkel bestimmt wird, und dass die ermittelte Abweichung eine Stellgröße darstellt, die einem Steuergerät zur Regelung der Verbrennung zugeführt wird.DE 43 41 796 A1 discloses a method for controlling the combustion in the combustion chamber of an internal combustion engine. In this known method, it is provided that the pressure in the combustion chamber is detected in predefinable time intervals, that the pressure values are stored during the compression stroke until a predefinable crank angle is reached and, after passing the predefinable crank angle, reproduced in mirror image form in equal time intervals, that the difference between the further recorded pressure values during combustion and the output pressure values during the compression stroke is formed, that the integral of the determined difference is formed, that a predeterminable surface portion of the integral determined and the associated crank angle, at which the predeterminable surface portion is reached, is determined in that the deviation of the determined crank angle is determined by a predefinable setpoint crank angle, and in that the determined deviation represents a manipulated variable which is supplied to a control unit for controlling the combustion.
In diesem Dokument wird ausgeführt, dass über die Bildung des Differenzdruckintegrals der Flächenschwerpunkt berechnet wird, der sehr gut mit der wahren Lage der Verbrennung korrelieren sollte, und dass anhand dieser Lage des Flächenschwerpunktes eine Regelung der Zündung in Abhängigkeit in wahrer Lage der Verbrennung und tatsächlicher wahrer Lage der Verbrennung möglich sei. Bei dem bekannten Verfahren ist vorgesehen, dass für den Fall einer Abweichung des ermittelten Kurbelwinkels von dem vorgebbaren Soll-Kurbelwinkel eine entsprechende Stellgröße aufgrund der Abweichung festgelegt wird, die dann verschiedene Steuervorgänge, wie beispielsweise Zündung, Lambda- Festlegung oder Abgasrückführung, beeinflusst. Der vorgebbare Soll-Kurbelwinkel wird aus einem Kennfeld entnommen. Im Steuergerät wird die ermittelte Stellgröße zum Bei- spiel auf den Kennfeldzündwinkel aufgeschlagen und der so bestimmt Zündwinkel an die Zündendstufe ausgegeben.In this document it is stated that about the formation of the differential pressure integral the center of gravity is calculated, which should correlate very well with the true position of the combustion, and that this position of the centroid makes it possible to control the ignition as a function of the actual combustion situation and the actual true combustion situation. In the known method, it is provided that, in the event of a deviation of the determined crank angle from the predefinable desired crank angle, a corresponding control variable is determined on the basis of the deviation, which then influences various control operations, such as ignition, lambda setting or exhaust gas recirculation. The predetermined desired crank angle is taken from a map. In the control unit, the determined manipulated variable, for example, is added to the characteristic field ignition angle and the ignition angle determined in this way is output to the ignition output stage.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Regelung einer Verbrennungskraftmaschine zu vereinfachen.The object of the present invention is to simplify the control of an internal combustion engine.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren nach Anspruch 1 , einer direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 29, einem Kraftfahrzeug nach Anspruch 38 und einem Computerprogramm nach Anspruch 40. Weitere Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.This object is achieved by a method according to claim 1, a direct-injection internal combustion engine according to claim 29, a motor vehicle according to claim 38 and a computer program according to claim 40. Further embodiments are described in the subclaims.
Die Erfindung schlägt ein Verfahren zum Regeln einer Einspritzung eines Injektors einer direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschine vor. Die Regelung basiert auf einem, zumindest teilweisen Zylinderdruckverlauf, der in Bezug zu einer Kurbelwellenstellung gespeichert vorliegt. Die Regelung umfasst einen zumindest teilweisen, vorzugsweise gesamten Einspritzverlauf bei wenigstens einem Zylinder, kann aber auch nur einen Teil davon umfassen, insbesondere denjenigen Teil, in dem ein Einspritzverlauf eingeleitet und/oder ausgeführt wird. Nach Abschluss einer Verbrennung eines ersten Zyklus und vor Beginn einer Einspritzung eines nachfolgenden Zyklus wird eine mathematische Modellbeschreibung gebildet, die auf dem abgespeicherten Zylinderdruckverlauf basiert. Aus der Modellbeschreibung wird ein Einspritzverlauf für den nachfolgenden Zyklus gebildet.The invention proposes a method for controlling an injection of an injector of a direct injection internal combustion engine. The control is based on an at least partial cylinder pressure curve, which is stored in relation to a crankshaft position. The regulation comprises an at least partial, preferably entire injection course in at least one cylinder, but may also comprise only a part thereof, in particular the part in which an injection course is initiated and / or executed. Upon completion of combustion of a first cycle and prior to initiation of injection of a subsequent cycle, a mathematical model description is formed based on the stored cylinder pressure history. From the model description, an injection curve is formed for the subsequent cycle.
Die mathematische Modellbeschreibung beschreibt, im Unterschied zu den bekannten Verfahren der Regelung mit Hilfe von Kennfeldern, das zu regelnde System. Das mathe- matische Modell kann beispielsweise einen oder mehrere Zylinder mit einem zugeordneten Injektor, die gesamte Verbrennungskraftmaschine wie auch Teile davon unter Weglassung von zugehörigen Aggregaten umfassen. Es können aber auch Anbauteile anderer Verbrennungskraftmaschinen mit umfasst werden, zum Beispiel ein Verdichter, insbesondere ein Abgasturbolader wie auch ein mechanischer Verdichter, beispielsweise ein Roots-Lader, eine Abgasrückführung, eine Abgasnachbehandlung oder eine sonstige, die Verbrennungskraftmaschine beeinflussende Vorrichtung des Fahrzeugs. Das mathemati- sehe Modell umfasst vorzugsweise Funktionen. Gemäß einer ersten Ausgestaltung wird beispielsweise wenigstens eine Transferfunktion eingesetzt, um eine Ermittlung des Einspritzverlaufs für den nächsten Zyklus zu bilden. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass alternativ und/oder ergänzend Gleichungen, wie beispielsweise Differentialgleichungen, genutzt werden. Die mathematische Modellbeschreibung oder die mathematischen Modellbeschreibungen können linear, nichtlinear, als neuronale Netze und/oder auf sonstige Art und Weise ausgestaltet sein.The mathematical model description describes, in contrast to the known methods of control using maps, the system to be controlled. The mathematical model may include, for example, one or more cylinders with an associated injector, the entire internal combustion engine as well as parts thereof with the omission of associated units. But it can also attachments others Internal combustion engines are included, for example, a compressor, in particular an exhaust gas turbocharger as well as a mechanical compressor, such as a Roots loader, exhaust gas recirculation, exhaust aftertreatment or other, the internal combustion engine influencing device of the vehicle. The mathematical model preferably includes functions. According to a first embodiment, for example, at least one transfer function is used to form a determination of the course of injection for the next cycle. A further embodiment provides that equations, such as differential equations, are used alternatively and / or supplementarily. The mathematical model description or mathematical model descriptions may be linear, non-linear, neural networks, and / or otherwise configured.
Es kann vorgesehen sein, dass in einem ersten Zyklus eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine ein Ist-Einspritzverlauf für den Zylinder ermittelt wird. In dem ersten Zyklus wird ein Ist-Druckverlauf für den Zylinder ermittelt. Außerdem wird wenigstens eine Betriebsgröße für die Verbrennungskraftmaschine ermittelt. Aus den Betriebsgrößen wird ein Soll-Druckverlauf für einen späteren, zweiten Zyklus des Zylinders gebildet. Aus dem Ist-Druckverlauf und dem Ist-Einspritzverlauf wird die mathematische Modellbeschreibung gebildet. Aus der Modellbeschreibung und dem Soll-Druckverlauf wird ein Soll- Einspritzverlauf für den zweiten Zyklus gebildet. In dem zweiten Zyklus wird der SoII- Einspritzverlauf auf den und/oder wenigstens einen anderen Zylinder der Verbrennungskraftmaschine angewendet.It can be provided that an actual injection profile for the cylinder is determined in a first cycle of a cylinder of the internal combustion engine. In the first cycle, an actual pressure curve for the cylinder is determined. In addition, at least one operating variable for the internal combustion engine is determined. From the operating variables, a desired pressure profile is formed for a later, second cycle of the cylinder. The mathematical model description is formed from the actual pressure profile and the actual injection profile. From the model description and the desired pressure curve, a desired injection curve is formed for the second cycle. In the second cycle, the SoII injection process is applied to the and / or at least one other cylinder of the internal combustion engine.
Ein Vorteil dieses vorgeschlagenen Verfahrens liegt darin, dass der Brennverlauf anhand einer Druckindizierung im Fahrbetrieb verbessert werden kann, d.h. der Ist-Druckverlauf sehr gut an den Soll-Druckverlauf angenähert werden kann. Das Bilden des Soll-Druck- Verlaufs kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass zur Reduzierung des Speicherbedarfs die verschiedenen optimalen Soll-Druckverläufe in Form von Kennwerten, wie beispielsweise in Form von Kennwerten eines Kreisprozesses, abgelegt und bei Bedarf aus diesen Kennwerten errechnet werden; es müssen somit nicht die kompletten Soll-Druckverläufe abgelegt werden. Insbesondere kann gemäß einer Weiterbildung hierfür auf das Erstellen bzw. Ermitteln von insbesondere einer Vielzahl unterschiedlicher, besonders komplexer Kennfelder verzichtet werden.An advantage of this proposed method is that the combustion process can be improved by means of a pressure indication during driving, i. the actual pressure curve can be approximated very well to the desired pressure curve. The formation of the desired pressure curve can take place, for example, by storing the various optimum desired pressure profiles in the form of characteristic values, for example in the form of characteristic values of a cyclic process, and, if necessary, calculating these from these characteristic values; Thus, it is not necessary to store the complete target pressure profiles. In particular, according to a further development, the creation or determination of, in particular, a multiplicity of different, particularly complex characteristic diagrams can be dispensed with.
Vorzugsweise nutzt das vorgeschlagene Verfahren den Gedanken, dass es in jedem Betriebszustand einen Druckverlauf gibt, der im Hinblick auf die jeweiligen Vorgaben, wie Emissionen, Kraftstoffverbrauch, Verbrennungsgeräusch, Drehmoment, Verschleiß, usw., optimal ist. Da im Betrieb viele Einflüsse auf die Gemischbildung und die Verbrennung einwirken, kann dieser optimale Druckverlauf mit einem durch ein Kennfeld vorgegebenen Einspritzverlauf, insbesondere Menge und/oder Rate, wie er bei den oben beschriebenen bekannten Verfahren verwendet wird, nicht oder nur selten erreicht werden. Die bisherige Vorgehensweise bestand darin, immer mehr dieser Einflüsse in der Regelung zu berücksichtigen. Dieses führte zwangsläufig zu immer größeren und/oder detaillierteren und/oder zahlreicheren und/oder speicherintensiveren Kennfeldern und zu immer umfangreicheren Berechnungen. Größere Kennfelder erfordern aber sowohl einen höheren Aufwand im Vorfeld, um sie zu erzeugen, insbesondere betreffend den Applikationsaufwand, als auch im Betrieb, um mit ihnen zu arbeiten, d.h. die jeweils gewünschten Werte aus ihnen auszulesen. Außerdem werden größere Datenspeicher benötigt. Im Unterschied hierzu wird gemäß der vorliegenden Erfindung das Systemverhalten mit Hilfe der Modellbeschreibung beschrieben, so dass viele der bisher erforderlichen Kennfelder entfallen können. Folglich sinkt der Speicherbedarf und wird der Applikationsaufwand im Wesentlichen auf die Erstellung optimaler Druckverläufe, beispielsweise abgespeicherter Zylinderdruckverlauf und/oder Soll-Druckverlauf, gerichtet.Preferably, the proposed method uses the idea that there is a pressure profile in each operating state, with respect to the respective requirements, such as Emissions, fuel consumption, combustion noise, torque, wear, etc., is optimal. Since many influences affect the mixture formation and combustion during operation, this optimum pressure profile can not or only rarely be achieved with an injection profile predetermined by a characteristic diagram, in particular amount and / or rate, as used in the known methods described above. The previous approach was to consider more and more of these influences in the regulation. This inevitably led to ever larger and / or more detailed and / or more numerous and / or memory-intensive maps and increasingly extensive calculations. However, larger maps require both a higher effort in advance to produce them, in particular with regard to the application effort, as well as in operation to work with them, ie read out the respective desired values from them. In addition, larger data storage is needed. In contrast, according to the present invention, the system behavior is described with the help of the model description, so that many of the previously required maps can be omitted. Consequently, the memory requirement decreases and the application effort is essentially directed to the creation of optimal pressure profiles, for example, stored cylinder pressure profile and / or desired pressure profile.
Des Weiteren bietet das vorgeschlagene Verfahren die Vorteile einer Einspritzungsregelung bzw. Brennverlaufsregelung, nämlich dass zyklische Schwankungen gedämpft und Toleranzen sowie Alterung und Umgebungseinflüsse, wie beispielsweise Höhe des aktuellen Standortes, Außentemperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Sauerstoff-, Kohlendioxid-, Kohlenmonoxid-, Stickoxid-, Feinstaubgehalt der Umgebungsluft, usw., und sonstige Einflüsse, wie beispielsweise Kraftstoffqualität, weitgehend ausgeregelt werden können.Furthermore, the proposed method offers the advantages of an injection control or combustion process control, namely that cyclical fluctuations are damped and tolerances and aging and environmental influences, such as height of the current location, outside temperature, air pressure, humidity, oxygen, carbon dioxide, carbon monoxide, nitrogen oxide , Fine dust content of the ambient air, etc., and other influences, such as fuel quality, can be largely compensated.
Ein weiterer Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens liegt darin, dass auch Betriebsarten ermöglicht werden, die mit einer konventionellen Steuerung/Regelung nicht durchführbar sind, wie beispielsweise eine beliebige Formung des Druckverlaufs, Heizverlaufs oder Brennverlaufs für konventionellen Betrieb und/oder Regenerationsbetrieb, sowie einen stetigen Wechsel zwischen den Verläufen einer ersten Betriebsart und einer zweiten Be- triebsart.Another advantage of the proposed method is that also operating modes are possible, which are not feasible with a conventional control / regulation, such as any shaping of the pressure curve, heating curve or combustion curve for conventional operation and / or regeneration operation, as well as a steady change between the progressions of a first operating mode and a second operating mode.
Obwohl eine Verbrennungskraftmaschine ein sehr komplexes und äußerst nichtlineares System ist, kann dann, wenn sich die Druckverläufe und die Einspritzverläufe von einem Zyklus zu einem späteren Zyklus nur wenig ändern, was in verschiedenen Betriebsberei- chen der Fall ist, in guter Näherung angenommen werden, dass sich das System linear verhält und folglich die in dem einen Zyklus gebildete Modellbeschreibung mit guter Genauigkeit in dem späteren Zyklus verwendet werden.Although an internal combustion engine is a very complex and highly nonlinear system, if the pressure curves and the injection progressions change only slightly from one cycle to a later cycle, then different operating modes can be used. It is a good idea to assume that the system behaves linearly and thus the model description formed in the one cycle is used with good accuracy in the later cycle.
Das insbesondere in Form einer Transferfunktion vorgeschlagene Verfahren nutzt zum Beispiel eine Annahme, dass die Auswirkungen von bei der Verbrennung vorhandenen Störgrößen wie beispielsweise Ladedruck, Inertgasanteil, usw. auf den Zylinderdruckverlauf bzw. Ist-Druckverlauf vorzugsweise bereits in diesem ermittelten Druckverlauf enthalten sind und folglich automatisch in der Modellbeschreibung berücksichtigt werden. Diese Auswirkungen müssen somit nicht extra modelliert werden, wenn davon ausgegangen werden kann, dass diese Störgrößen während eines Zyklus nahezu konstant sind. Es besteht jedoch gemäß einer Weiterbildung die Möglichkeit, die eine oder andere Störgröße, wie beispielsweise Drehzahl, Last, Temperatur, usw., einfließen lassen zu können.The method proposed in particular in the form of a transfer function uses, for example, an assumption that the effects of disturbance variables such as boost pressure, inert gas content, etc. on the cylinder pressure curve or actual pressure curve are preferably already contained in this determined pressure profile and consequently automatically be considered in the model description. Thus, these effects do not need to be extra modeled if it can be assumed that these disturbances are nearly constant during a cycle. However, according to a further development, there is the possibility of being able to incorporate one or the other disturbance variable, such as, for example, rotational speed, load, temperature, etc.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren kann der Ist-Einspritzverlauf beispielsweise durch Messen oder bevorzugt dadurch ermittelt werden, dass er anhand eines Ansteuersignals für einen Injektor, der den Einspritzverlauf für den Zylinder realisieren soll, aus einem individuellen Injektorkennfeld ausgelesen wird, das üblicherweise bereits mit diesem Injektor geliefert wird. Das Ansteuersignal für den Injektor kann aber auch direkt als Ist-Einspritzverlauf für den Zylinder genommen werden. Dabei berücksichtigt die Modellbeschreibung vorzugsweise auch das Verhalten des Systems "Injektor".In the proposed method, the actual injection profile can be determined, for example, by measuring or preferably by reading out from an individual injector map using a drive signal for an injector which is to realize the injection profile for the cylinder, which is usually already supplied with this injector becomes. The drive signal for the injector can also be taken directly as the actual injection curve for the cylinder. The model description preferably also takes into account the behavior of the "injector" system.
Der Begriff "Messen" soll hier im weiten Sinne verstanden werden und umfasst vor allem ein direktes Messen und ein indirektes Messen, d.h. Ableiten aus wenigstens einer anderen gemessenen Größe. Der Ist-Druckverlauf kann beispielsweise ebenfalls durch Messen ermittelt werden. Die Betriebsgrößen können beispielsweise die Drehzahl und die Last umfassen und können beispielsweise durch Messen ermittelt werden. Der SoII- Druckverlauf kann beispielsweise durch Berechnen oder vorzugsweise dadurch gebildet werden, dass er aus einem Kennfeld ausgelesen wird. Dieses Berechnen des Soll-Druckverlaufs kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass zur Reduzierung des Speicherbedarfs die verschiedenen optimalen Soll-Druckverläufe in Form von Kennwerten, wie beispielsweise in Form von Kennwerten eines Kreisprozesses, abgelegt und bei Bedarf aus diesen Kennwerten errechnet werden; es müssen somit nicht die kompletten Soll-Druckverläufe abgelegt werden. Insbesondere kann gemäß einer Weiterbildung hierfür auf das Erstellen beziehungsweise Ermitteln von Kennfeldern verzichtet werden. Die Modellbeschreibung und der Soll-Einspritzverlauf können beispielsweise durch Berechnen gebildet werden.The term "measuring" is to be understood here in the broad sense and includes above all a direct measurement and an indirect measurement, ie deriving from at least one other measured variable. The actual pressure profile, for example, can also be determined by measuring. The operating variables can include, for example, the rotational speed and the load and can be determined, for example, by measuring. The SoII pressure curve can be formed, for example, by calculating or preferably by being read out of a characteristic map. This calculation of the desired pressure profile can be effected, for example, by the fact that, for the purpose of reducing the memory requirement, the various optimum desired pressure profiles are stored in the form of characteristic values, for example in the form of characteristic values of a cyclic process, and if necessary calculated from these characteristic values; Thus, it is not necessary to store the complete target pressure profiles. In particular, according to a further development, the creation or determination of characteristic diagrams can be dispensed with. The model description and the desired injection course can be formed for example by calculation become.
Der Abstand zwischen dem ersten Zyklus und dem zweiten Zyklus kann nach Bedarf beliebig gewählt werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der erste Zyklus und der zweite Zyklus direkt aufeinander folgen oder durch wenigstens einen Zyklus von- einander getrennt sind.The distance between the first cycle and the second cycle can be arbitrarily selected as needed. For example, it may be provided that the first cycle and the second cycle follow one another directly or are separated from one another by at least one cycle.
Auch das Zeitintervall, während dessen der Ist-Einspritzverlauf bzw. Ist-Druckverlauf ermittelt werden, kann nach Bedarf beliebig gewählt werden. So kann beispielsweise das Ermitteln des Ist-Einspritzverlaufs und/oder Ist-Druckverlaufs während wenigstens eines Zeitabschnitts des Zyklus oder während des ganzen Zyklus oder während wenigstens zwei direkt aufeinander folgenden Zyklen erfolgen.Also, the time interval during which the actual injection curve or actual pressure profile are determined, can be selected arbitrarily as needed. Thus, for example, the determination of the actual injection profile and / or actual pressure profile can take place during at least one period of the cycle or during the entire cycle or during at least two cycles directly after one another.
Des Weiteren kann die Lage des Zeitabschnitts des Zyklus nach Bedarf beliebig gewählt werden. So kann beispielsweise der Zeitabschnitt des Zyklus den oberen Totpunkt des Zylinders und/oder die Kompressionsphase und/oder die Expansionsphase des Zylinders enthalten.Furthermore, the position of the time portion of the cycle can be arbitrarily selected as needed. For example, the period of the cycle may include the top dead center of the cylinder and / or the compression phase and / or the expansion phase of the cylinder.
Es kann vorgesehen sein, dass der Ist-Druckverlauf und/oder der Ist-Einspritzverlauf mit Hilfe wenigstens einer Zustandsgröße der Verbrennungskraftmaschine auf Plausibilität überwacht wird. Als Zustandsgröße kommen beispielsweise die Abgastemperatur, der Lambdawert, der Druck im Saugrohr, der Druck im Abgaskrümmer, usw. in Frage.It can be provided that the actual pressure profile and / or the actual injection profile is monitored for plausibility with the aid of at least one state variable of the internal combustion engine. As a state variable, for example, the exhaust gas temperature, the lambda value, the pressure in the intake manifold, the pressure in the exhaust manifold, etc. in question.
Es kann vorgesehen sein, dass das Bilden der Modellbeschreibung dadurch erfolgt, dass: - aus dem Ist-Einspritzverlauf bzw. Ist-Druckverlauf und wenigstens einem anderen Ist-Einspritzverlauf bzw. Ist-Druckverlauf von wenigstens einem anderen Zyklus und/oder von wenigstens einem anderen Zylinder ein gemittelter Einspritzverlauf bzw. ein gemittelter Druckverlauf gebildet wird;It can be provided that the model description is formed by the fact that: from the actual injection profile or actual pressure profile and at least one other actual injection profile or actual pressure profile of at least one other cycle and / or at least one other Cylinder an average injection curve or an averaged pressure curve is formed;
- die Modellbeschreibung unter Verwendung des gemittelten Einspritzverlaufs und/oder des gemittelten Druckverlaufs gebildet wird.- The model description is formed using the averaged injection curve and / or the averaged pressure curve.
Durch diese Mittelung können zyklische Schwankungen der Verläufe eliminiert und Messfehler reduziert werden.By means of this averaging, cyclic fluctuations of the profiles can be eliminated and measurement errors can be reduced.
Es kann vorgesehen sein, dass das Bilden der Modellbeschreibung dadurch erfolgt, dass:It can be provided that the modeling of the model description takes place in that:
- aus dem Ist-Einspritzverlauf bzw. Ist-Druckverlauf durch Filtern, bevorzugt durch digitales Filtern, ein gefilterter Einspritzverlauf bzw. ein gefilterter Druckverlauf gebildet wird; - die Modellbeschreibung unter Verwendung des gefilterten Einspritzverlaufs und/oder des gefilterten Druckverlaufs gebildet wird.- Is formed from the actual injection course or actual pressure profile by filtering, preferably by digital filtering, a filtered injection curve or a filtered pressure profile; - The model description is formed using the filtered injection curve and / or the filtered pressure curve.
Durch diese Filterung kann Messrauschen verringert werden.This filtering can reduce measurement noise.
Die Art des Druckverlaufs kann nach Bedarf beliebig gewählt werden. So kann beispiels- weise der Ist-Druckverlauf ein Ist-Zylinderdruckverlauf sein und/oder der Soll-Druckverlauf ein Soll-Zylinderdruckverlauf sein, oder es kann der Ist-Druckverlauf ein Ist-Verbrennungsdruckverlauf sein und/oder der Soll-Druckverlauf ein Soll-Verbrennungsdruckverlauf sein, oder es kann der Ist-Druckverlauf ein Ist-Heizverlauf sein und/oder der Soll-Druckverlauf ein Soll-Heizverlauf sein, oder es kann der Ist-Druckverlauf ein Ist-Brennverlauf sein und/oder der Soll-Druckverlauf ein Soll-Brennverlauf sein.The type of pressure curve can be chosen as required. Thus, for example, the actual pressure profile can be an actual cylinder pressure curve and / or the desired pressure profile can be a desired cylinder pressure curve, or the actual pressure profile can be an actual combustion pressure profile and / or the desired pressure profile can be a desired combustion pressure profile be, or it may be the actual pressure curve, an actual heat history and / or the desired pressure curve be a desired heat history, or it may be the actual pressure curve, an actual combustion history and / or the desired pressure curve, a target combustion curve be.
Der Ist- bzw. Soll-Verbrennungsdruckverlauf kann dadurch aus einem Ist- bzw. Soll-Zylinderdruckverlauf gebildet werden, dass: aus dem Ist- bzw. Soll-Zylinderdruckverlauf zu Beginn der Kompression ein Ist- bzw.The actual or desired combustion pressure curve can thereby be formed from an actual or desired cylinder pressure curve, such that: an actual value or actual cylinder pressure curve at the beginning of the compression.
Soll-Schleppdruckverlauf gebildet wird; - der Ist- bzw. Soll-Schleppdruckverlauf von dem Ist- bzw. Soll-Zylinderdruckverlauf subtrahiert und derart der Ist- bzw. Soll-Verbrennungsdruckverlauf erhalten wird.Target drag pressure curve is formed; - The actual or target drag pressure curve is subtracted from the actual or desired cylinder pressure profile and thus the actual or desired combustion pressure curve is obtained.
Die Berechnung der Modellbeschreibung wird bei Verwendung dieses Ist-/Soll-Verbren- nungsdruckverlaufs, IsWSoll-Heizverlaufs oder IsWSoll-Brennverlaufs einfacher, da in diesen Verläufen nur noch die Informationen über die Verbrennung enthalten sind und so ungewünschte Einflüsse der Kompressionsphase auf die Modellbeschreibung ausgeschlossen werden können.The calculation of the model description becomes easier with the use of this actual / desired combustion pressure curve, IsWSoll heating curve or IsWSoll combustion curve, since in these curves only the information about the combustion is contained and so undesired influences of the compression phase on the model description are excluded can.
Der Ist- bzw. Soll-Heizverlauf kann durch Berechnen aus einem Ist- bzw. Soll-Zylinderdruckverlauf gebildet werden, und der Ist- bzw. Soll-Brennverlauf kann durch Integrieren aus einem Ist- bzw. Soll-Heizverlauf gebildet werden.The actual or desired heating profile can be formed by calculating from an actual or desired cylinder pressure profile, and the actual or desired combustion profile can be formed by integrating an actual or desired heating profile.
Das Bilden der Modellbeschreibung kann auf unterschiedliche Art und Weise, beispielsweise mit Hilfe der Methode der kleinsten Quadrate oder der Methode der Hilfsvariablen oder der Methode der stochastischen Approximation, erfolgen.The modeling of the model can be done in a variety of ways, for example, using the least squares method or the auxiliary variable method or the stochastic approximation method.
Ebenso kann das Bilden des Soll-Einspritzverlaufs auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen, beispielsweise gemäß einer ersten Variante mit Hilfe einer Invertierung der Mo- dellbeschreibung und/oder gemäß einer zweiten Variante mit Hilfe einer inversen Modellbeschreibung und/oder gemäß einer dritten Variante mit Hilfe einer universellen inversen Modellbeschreibung. Bei der ersten Variante kann beispielsweise vorgesehen sein, dass zunächst aus einem Einspritzverlauf und einem Druckverlauf eine Modellbeschreibung, die den Druckverlauf in Abhängigkeit von dem Einspritzverlauf beschreibt oder den Einspritzverlauf auf den Druckverlauf abbildet, gebildet wird, anschließend diese Modellbe- Schreibung invertiert wird, woraus eine inverse Modellbeschreibung, die den Einspritzverlauf in Abhängigkeit von dem Druckverlauf beschreibt oder den Druckverlauf auf den Einspritzverlauf abbildet, hervorgeht, und dann diese inverse Modellbeschreibung auf einen, vorzugsweise vorgegebenen, Soll-Druckverlauf angewendet wird, woraus ein Soll-Einspritzverlauf hervorgeht. Bei der zweiten Variante kann beispielsweise vorgesehen sein, dass aus einem Einspritzverlauf und einem Druckverlauf eine inverse Modellbeschreibung, die den Einspritzverlauf in Abhängigkeit von dem Druckverlauf beschreibt oder den Druckverlauf auf den Einspritzverlauf abbildet, direkt, also ohne den Umweg über eine Modellbeschreibung, die den Druckverlauf in Abhängigkeit von dem Einspritzverlauf beschreibt oder den Einspritzverlauf auf den Druckverlauf abbildet, gebildet wird, und dann diese inverse Modellbeschreibung auf einen, vorzugsweise vorgegebenen, Soll-Druckverlauf angewendet wird, woraus ein Soll-Einspritzverlauf hervorgeht. Bei der dritten Variante kann beispielsweise vorgesehen sein, dass eine universelle inverse Modellbeschreibung, die in einem breiten Anwendungsbereich, also nicht nur im Einzelfall bzw. für den jeweils aktuellen Zyklus, vorzugsweise allgemein gültig, den Einspritzverlauf in Abhängigkeit von dem Druckverlauf beschreibt oder den Druckverlauf auf den Einspritzverlauf abbildet, auf einen, vorzugsweise vorgegebenen, Soll-Druckverlauf angewendet wird, woraus ein Soll- Einspritzverlauf hervorgeht. Diese universelle inverse Modellbeschreibung kann beispielsweise im Vorfeld durch Versuche mit Motorenprüfständen und/oder Test- bzw. Vorserienfahrzeugen aus vielen Einspritzverläufen und Druckverläufen ermittelt und für die Regelung, beispielsweise in einem neuronalen Netz, hinterlegt bzw. abgespeichert worden sein und dann im Betrieb mit den aktuellen Messwerten adaptiert werden.Likewise, the formation of the desired injection profile can take place in different ways, for example according to a first variant by means of an inversion of the model description and / or according to a second variant by means of an inverse model description and / or according to a third variant by means of a universal inverse Model description. In the first variant, it may be provided, for example, that initially a model description describing the pressure variation as a function of the course of injection or mapping the course of injection to the pressure profile is formed, then this model description is inverted, resulting in a Inverse model description that describes the course of injection as a function of the pressure curve or the pressure curve maps to the course of injection emerges, and then this inverse model description is applied to a, preferably predetermined, desired pressure profile, resulting in a desired injection curve. In the second variant, it may be provided, for example, that an inverse model description, which describes the course of injection as a function of the pressure curve or maps the pressure profile to the injection curve, directly, ie without the detour via a model description, the pressure profile is described as a function of the course of the injection or maps the course of the injection to the pressure curve, is formed, and then this inverse model description is applied to a, preferably predetermined, desired pressure profile, from which a desired injection profile emerges. In the third variant, it may be provided, for example, that a universal inverse model description that describes the course of injection in a wide range of application, ie not only in individual cases or for the respective current cycle, preferably generally valid, depending on the pressure curve or the pressure curve depicts the course of injection, is applied to a, preferably predetermined, desired pressure profile, resulting in a desired injection curve. This universal inverse model description can for example be determined in advance by tests with engine test stands and / or test or pre-series vehicles from many injection curves and pressure curves and stored for the control, for example in a neural network, and then stored in operation with the current Measured values are adapted.
Es kann vorgesehen sein, dass beispielsweise dann, wenn die Regelung gemäß den vorgeschlagenen Verfahren nicht konvergiert, eine andere Regelungsmethode verwendet wird. Diese andere Regelungsmethode kann aber auch ansonsten zum Einsatz kommen, alternativ und/oder ergänzend, zeitgleich parallel oder zeitlich versetzt. Diese andere Regelungsmethode kann zum Beispiel eine bisher übliche Regelung unter Verwendung von Kennfeldern und/oder eine adaptive Regelung und/oder eine parametrisch iterativ lernende Regelung umfassen. Eine solche Inkonvergenz kann beispielsweise im transienten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine auftreten, wie zum Beispiel bei plötzlicher Voll- lastanforderung oder plötzlichem Schubbetrieb. Das vorgeschlagene Verfahren ist vorzugsweise für einen Betrieb mit diffusionsgesteuerter Verbrennung geeignet, so dass, falls zum Beispiel bei niedrigen Lasten und damit geringen Einspritzmengen lediglich eine vorgemischte Verbrennung möglich ist, auch dann eine solche Inkonvergenz auftreten kann. Auch kann ein Ändern des Verfahrens als Redundanz vorgesehen sein. Eine Weiterbildung sieht vor, dass bei bestimmten Änderungen, insbesondere bei Überschreiten von zumindest einem vorgebbaren, den Betrieb der Brennkraftmaschine charakterisierenden Wert, insbesondere Gradienten, eine Umschaltung hinsichtlich der Regelung der Brennkraftmaschine erfolgt. Wird beispielsweise ein Lastsprung festgestellt, wird gemäß einer Weiterbildung ein anderes Verfahren zur Regelung verwandt, dass keine Modellbeschreibung nutzt oder das eine Erweiterung vorsieht. Die Erweiterung kann beispielsweise durch eine entsprechend in Kennfeldern hinterlegte Anpassung in Abhängigkeit vom Lastsprung erfolgen. Gemäß einer Ausgestaltung kann die Anpassung in Form einer Veränderung der Modellbeschreibung oder einer Ergänzung zur Modellbeschreibung oder einer Anpassung des Soll-Einspritzverlaufs erfolgen.It may be provided that, for example, if the control does not converge according to the proposed methods, a different control method is used. However, this other control method can also be used otherwise, alternatively and / or supplementarily, simultaneously or in parallel with respect to time. This other control method may include, for example, a hitherto conventional control using maps and / or an adaptive control and / or a parametrically iteratively learning control. Such an inconvenience can occur, for example, in the transient operation of the internal combustion engine, for example in the case of sudden full load request or sudden overrun. The proposed method is preferably suitable for operation with diffusion-controlled combustion, so that if, for example, at low loads and thus small injection quantities only a premixed combustion is possible, then such an incongence can occur. Also, a change of the method may be provided as redundancy. A further development provides that with certain changes, in particular when exceeding at least one predefinable, the operation of the internal combustion engine characterizing value, in particular gradients, a changeover takes place with respect to the control of the internal combustion engine. If, for example, a load jump is detected, another method of regulation is used according to a development that does not use a model description or that provides for an extension. The extension can be done for example by an appropriately stored in maps adaptation as a function of load jump. According to one embodiment, the adaptation may take the form of a change in the model description or a supplement to the model description or an adaptation of the desired injection profile.
Es kann vorgesehen sein, dass die Regelung gemäß diesem Verfahren mit einer Vorsteuerung kombiniert wird. Die Vorsteuerung kann beispielsweise durch ein selbstlernendes neuronales Netz ermöglicht werden, bei dem durch Durchfahren gleicher oder ähnlicher Betriebssituationen ein Vielzahl an Erfahrungswerten vorliegen. Diese nutzend kann bei Erkennung einer schon bekannten und/oder ähnlichen Betriebssituation eine Voreinstellung der schon dafür bekannten und/oder ermittelbaren Werte voreingestellt werden. Auf diese Weise lässt sich eine Einstellung über die mathematische Modellbeschreibung, insbesondere eine Transferfunktion, auch auf hochgradig transiente Betriebsbereiche, wie beispielsweise positive wie negative Beschleunigungsphasen, anwenden.It can be provided that the control is combined with a precontrol according to this method. The precontrol can be made possible, for example, by a self-learning neural network, in which there are a large number of empirical values by passing through identical or similar operating situations. This can be preset by recognizing an already known and / or similar operating situation, presetting the already known and / or ascertainable values. In this way, a setting via the mathematical model description, in particular a transfer function, can also be applied to highly transient operating ranges, such as positive and negative acceleration phases.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Bilden der Modellbeschreibung mittels eines implementierten Lernalgorithmus unterstützt wird.It may further be provided that the formation of the model description is supported by means of an implemented learning algorithm.
Es kann vorgesehen sein, dass die Modellbeschreibung wenigstens eine Transferfunktion umfasst. Diese kann linear oder nichtlinear sein. Es können auch zwei oder mehr Transferfunktionen genutzt werden. Sind mehrere, getrennt voneinander zu betrachtende Sys- teme vorhanden, so kann für jedes eine mathematische Modellbeschreibung, vorzugsweise in der Form einer linearen Transferfunktion, vorliegen. Beispielsweise kann die Verbrennungskraftmaschine in verschieden Systeme aufgeteilt werden, wie beispielsweise in eine erste und eine zweite Zylinderbank, wenn ein 6- oder 12-Zylindermotor vorliegt. Wird ein Hybridsystem genutzt, so kann das erste System die Verbrennungskraftmaschine und ein zweites System einen Elektromotor und/oder einen Generator beschreiben.It can be provided that the model description comprises at least one transfer function. This can be linear or nonlinear. Two or more transfer functions can also be used. If there are several systems to be considered separately from one another, a mathematical model description, preferably in the form of a linear transfer function, can be present for each. For example, the internal combustion engine may be divided into various systems, such as a first and a second cylinder bank when a 6 or 12 cylinder engine is present. If a hybrid system is used, the first system may describe the internal combustion engine and a second system an electric motor and / or a generator.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Begrenzung der Änderung des Einspritzverlaufs dadurch erfolgt, dass: - der Soll-Einspritzverlauf des ersten Zyklus mit dem Soll-Einspritzverlauf eines früheren, dritten Zyklus verglichen wird; der Soll-Einspritzverlauf des ersten Zyklus dann, wenn der Vergleich ergibt, dass dieser denjenigen des dritten Zyklus um mehr als einen erlaubten Änderungsbereich überschreitet, soweit begrenzt wird, dass er diese vorgegebene Grenze einhält.It can be provided that a limitation of the change in the injection curve is achieved by: comparing the desired injection profile of the first cycle with the desired injection curve of an earlier, third cycle; the target injection course of the first cycle, when the comparison shows that it exceeds that of the third cycle by more than an allowed change range, is limited so far that it complies with this predetermined limit.
Diese Begrenzung ist insbesondere bei der Verwendung von linearen Transferfunktionen oder von linearen Gleichungen bevorzugt und ermöglicht es, dass durch eine über mehrere Zyklen wiederholte Anwendung des oben vorgeschlagenen Verfahrens, bei dem lineare Transferfunktionen oder Gleichungen eingesetzt werden, eine stetige Annäherung an den Soll-Verlauf erzielt werden kann, obwohl das System selbst, wie bereits erläutert, prinzi- piell nichtlinear ist. Der Soll-Einspritzverlauf kann auch je nach Bedarf auf jede beliebige Art und Weise, beispielsweise kontinuierlich, mit veränderlicher Rate und/oder durch wenigstens zwei separate Einspritzereignisse erzeugt werden. Die kontinuierliche Erzeugung kann beispielsweise mit einem Injektor, wie dem CORA RS der FEV Motorentechnik GmbH, realisiert werden, dessen Einspritzrate wie auch Einspritzzeiten äußerst flexibel und trotzdem genau einstellbar sind. Näheres zu einem möglichen, bevorzugt einsetzbaren Injektor, seinem Aufbau und zu dessen zugehörigem Einspritzsystem sind aus der DE 100 01 828 und der DE 10 2004 057 610 zu entnehmen, auf die im Rahmen dieser Offenbarung diesbezüglich verwiesen wird. Die Erzeugung durch wenigstens zwei separate Einspritzereignisse kann mit wenigstens einem herkömmlichen Injektor realisiert werden.This limitation is particularly preferred when using linear transfer functions or linear equations, and allows a steady approach to the target profile to be achieved by repeated application of the above-proposed method using linear transfer functions or equations over several cycles although the system itself is basically non-linear, as already explained. The desired injection course can also be generated as required in any desired manner, for example continuously, at a variable rate and / or by at least two separate injection events. The continuous generation can be realized, for example, with an injector, such as the CORA RS from FEV Motorentechnik GmbH, whose injection rate as well as injection times are extremely flexible and nevertheless precisely adjustable. Further details of a possible, preferably usable injector, its construction and its associated injection system can be found in DE 100 01 828 and DE 10 2004 057 610, to which reference is made in this disclosure in the context of this disclosure. The generation by at least two separate injection events can be realized with at least one conventional injector.
Es kann vorgesehen sein, dass die Modellbeschreibung mit Hilfe eines neuronalen Netzes erfolgt. Mit diesem neuronalen Netz kann vorzugsweise ein Lernalgorithmus implementiert sein, der das Bilden der Modellbeschreibung, beispielsweise durch das Bilden der Transferfunktion und/oder durch die Invertierung der Transferfunktion und/oder durch das Bilden der inversen Transferfunktion, unterstützt.It can be provided that the model description is carried out with the aid of a neural network. With this neural network, a learning algorithm may preferably be implemented which supports the modeling of the model, for example by the formation of the transfer function and / or by the inversion of the transfer function and / or by the formation of the inverse transfer function.
Die Erfindung schlägt zudem eine direkteinspritzende Verbrennungskraftmaschine mit einer Regelungsvorrichtung, wenigstens einem Sensor und einer hinterlegten Funktionalität vor. Die Regelungsvorrichtung weist wenigstens einen Injektor je Zylinder, wenigstens eine Lastanforderungsermittlung und wenigstens eine Berechnungseinheit auf. Mit Hilfe des Sensors kann ein Verlauf einer Einspritzung während eines Zyklus eines Zylinders ermittelt werden. Die hinterlegte Funktionalität dient dazu, auf der Basis des Einspritzverlaufs in dem einen Zyklus eine mathematische Modellbeschreibung zu bilden, die dazu dient, einen Einspritzverlauf eines nachfolgenden Zyklus zu bilden.The invention also proposes a direct injection internal combustion engine with a control device, at least one sensor and a stored functionality. The control device has at least one injector per cylinder, at least a load request determination and at least one calculation unit. With the help of the sensor, a course of an injection during a cycle of a cylinder can be determined. The stored functionality serves to form a mathematical model description on the basis of the injection course in the one cycle, which serves to form an injection course of a subsequent cycle.
Die Regelungsvorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass sie die Regelung gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausführt.The control device may be designed such that it carries out the control according to the method according to one of the preceding claims.
Es kann vorgesehen sein, dass die Verbrennungskraftmaschine versehen ist mit:It can be provided that the internal combustion engine is provided with:
- wenigstens einem Zylinder; - wenigstens einem Injektor je Zylinder;- at least one cylinder; - at least one injector per cylinder;
- einer Regelungsvorrichtung zum Regeln einer Einspritzung des Injektors; einem Speicher, der ein Kennfeld mit Zylinderdruckverläufen für unterschiedliche Betriebszustände der Verbrennungskraftmaschine enthält;- A control device for controlling an injection of the injector; a memory containing a map with cylinder pressure curves for different operating conditions of the internal combustion engine;
- einem Winkelsensor, der eine Winkelstellung einer Kurbelwelle der Verbrennungs- kraftmaschine erfasst;an angle sensor detecting an angular position of a crankshaft of the internal combustion engine;
- wenigstens einem Drucksensor je Zylinder, der einen Druck in dem Zylinder erfasst;at least one pressure sensor per cylinder, which detects a pressure in the cylinder;
- einem Steuergerät, das mit dem Injektor, dem Speicher, dem Winkelsensor und dem Drucksensor verbunden ist; wobei das Steuergerät derart ausgebildet ist, dass es: - von dem Winkelsensor die Winkelwerte ausliest;a controller connected to the injector, the accumulator, the angle sensor and the pressure sensor; wherein the control unit is designed such that it: reads the angle values from the angle sensor;
- ein Ansteuersignal an den Injektor sendet; aus dem Ansteuersignal und den Winkelwerten einen Ist-Einspritzverlauf als Funktion des Kurbelwinkels bildet; von dem Drucksensor die Druckwerte ausliest; - aus den Druckwerten und den Winkelwerten einen Ist-Zylinderdruckverlauf als Funktion des Kurbelwinkels bildet; nach Abschluss einer Verbrennung eines ersten Zyklus und vor Beginn einer Einspritzung eines späteren, zweiten Zyklus, aus dem Ist-Zylinderdruckverlauf des ersten Zyklus und dem Ist-Einspritzverlauf des ersten Zyklus die mathematische Mo- dellbeschreibung bildet; aus dem Kennfeld einen Soll-Zylinderdruckverlauf für den zweiten Zyklus ermittelt;- sends a drive signal to the injector; from the control signal and the angle values forms an actual injection curve as a function of the crank angle; from the pressure sensor read the pressure values; - From the pressure values and the angle values forms an actual cylinder pressure curve as a function of the crank angle; forms the mathematical model description after completion of a combustion of a first cycle and before commencement of an injection of a later, second cycle, from the actual cylinder pressure curve of the first cycle and the actual injection curve of the first cycle; determined from the map a target cylinder pressure curve for the second cycle;
- aus der Modellbeschreibung und dem Soll-Zylinderdruckverlauf für den zweiten Zyklus einen Soll-Einspritzverlauf für den zweiten Zyklus berechnet;- calculated from the model description and the target cylinder pressure curve for the second cycle, a desired injection curve for the second cycle;
- in dem zweiten Zyklus ein Ansteuersignal, das den Soll-Einspritzverlauf repräsen- tiert, an den Injektor sendet.in the second cycle, a drive signal representing the desired injection course animal, sends to the injector.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Verbrennungskraftmaschineversehen ist mit: wenigstens einem Zylinder;It may also be provided that the internal combustion engine is provided with: at least one cylinder;
- wenigstens einem Injektor je Zylinder; - einer Regelungsvorrichtung zum Regeln einer Einspritzung des Injektors;- at least one injector per cylinder; - A control device for controlling an injection of the injector;
- einem Speicher, der ein Kennfeld mit Zylinderdruckverläufen für unterschiedliche Betriebszustände der Verbrennungskraftmaschine enthält;a memory containing a map with cylinder pressure curves for different operating states of the internal combustion engine;
- einem Winkelsensor, der eine Winkelstellung einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine erfasst; - wenigstens einem Drucksensor je Zylinder, der einen Druck in dem Zylinder erfasst;- An angle sensor which detects an angular position of a crankshaft of the internal combustion engine; at least one pressure sensor per cylinder, which detects a pressure in the cylinder;
- Mitteln, die mit dem Winkelsensor verbunden sind und die dazu dienen, dass sie von dem Winkelsensor die Winkelwerte auslesen;Means connected to the angle sensor and serving to read the angle values from the angle sensor;
- Mitteln, die mit dem Injektor verbunden sind und die dazu dienen, dass sie ein Ansteuersignal an den Injektor senden; - Mitteln, die dazu dienen, dass sie aus dem Ansteuersignal und den Winkelwerten einen Ist-Einspritzverlauf als Funktion des Kurbelwinkels bilden;Means, which are connected to the injector and which serve to send a drive signal to the injector; - Means, which serve to form an actual injection curve as a function of the crank angle from the control signal and the angle values;
- Mitteln, die mit dem Drucksensor verbunden sind und die dazu dienen, dass sie von dem Drucksensor die Druckwerte auslesen;- means, which are connected to the pressure sensor and serve to read from the pressure sensor, the pressure values;
- Mitteln, die dazu dienen, dass sie aus den Druckwerten und den Winkelwerten ei- nen Ist-Zylinderdruckverlauf als Funktion des Kurbelwinkels bilden;- Means, which serve to form an actual cylinder pressure curve as a function of the crank angle from the pressure values and the angle values;
- Mitteln, die dazu dienen, dass sie nach Abschluss einer Verbrennung eines ersten Zyklus und vor Beginn einer Einspritzung eines späteren, zweiten Zyklus, aus dem Ist-Zylinderdruckverlauf des ersten Zyklus und dem Ist-Einspritzverlauf des ersten Zyklus die mathematische Modellbeschreibung bilden; - Mitteln, die mit dem Speicher verbunden sind und die dazu dienen, dass sie aus dem Kennfeld einen Soll-Zylinderdruckverlauf für den zweiten Zyklus ermitteln;- Means, which serve to form the mathematical model description after completion of combustion of a first cycle and before commencement of injection of a later, second cycle, of the actual cylinder pressure curve of the first cycle and the actual injection curve of the first cycle; - means, which are connected to the memory and serve to determine from the map a target cylinder pressure curve for the second cycle;
- Mitteln, die dazu dienen, dass sie aus der Modellbeschreibung und dem Soll-Zylinderdruckverlauf für den zweiten Zyklus einen Soll-Einspritzverlauf für den zweiten Zyklus berechnen; wobei: die Mittel, die mit dem Injektor verbunden sind, des Weiteren dazu dienen, dass sie in dem zweiten Zyklus ein Ansteuersignal, das den Soll-Einspritzverlauf repräsentiert, an den Injektor senden.- Means, which serve to calculate from the model description and the target cylinder pressure curve for the second cycle, a desired injection curve for the second cycle; wherein: the means connected to the injector further serve to send a drive signal representing the desired injection course to the injector in the second cycle.
Die jeweiligen Mittel können in integrierten Schaltungen, diskreten Schaltkreisen, in Steu- ergeräte integriert oder beabstandet vorliegen. So kann beispielsweise eine Motorsteuerung, in der vorzugsweise zumindest eines der Mittel, insbesondere alle Mittel, integriert ist, als alleiniges Steuergerät für die Regelung funktionieren. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass verschiedene Steuer- bzw. Regeleinheiten vorliegen, die jeweils ver- schiedene oder gleiche Mittel aufweisen. Die Mittel können auch in eine oder mehrere Rechen- und/oder Speichereinheiten integriert sein, insbesondere auf eine CPU zurückgreifen. Auch kann ein Parallelbetrieb aufgesetzt werden, um verschiedene, gleichartige Regelungsmittel, wie beispielsweise Steuergeräte, effektiv auszunutzen. Ein derartiger Parallelbetrieb ist insbesondere vorteilhaft bei mehreren zu betrachtenden Systemen und jeweils vorhandenen mathematischen Modellbeschreibungen, die vorzugsweise auch miteinander gekoppelt sind. Der Parallelbetrieb erlaubt eine insbesondere auch in einem Arbeitstakt zu ermöglichende Reaktion verschiedener Systeme, die untereinander abgestimmt ist.The respective means can be used in integrated circuits, discrete circuits, in control ergeräte integrated or spaced exist. For example, a motor control, in which preferably at least one of the means, in particular all means, is integrated, function as the sole control device for the control. However, there is also the possibility that there are various control units, each having different or equal means. The means can also be integrated into one or more arithmetic and / or memory units, in particular using a CPU. Also, a parallel operation can be set up to effectively use different, similar control means, such as control units. Such a parallel operation is particularly advantageous in the case of several systems to be considered and respectively existing mathematical model descriptions, which are preferably also coupled to one another. The parallel operation allows a particular in a work cycle to be enabled reaction of different systems, which is coordinated with each other.
Der Drucksensor kann mit einem direkten Druckmessprinzip, wie dies beispielsweise bei einem Piezodrucksensor der Fall ist, oder mit einem indirekten Druckmessprinzip arbeiten, wie dies beispielsweise bei einem lonenstromsensor der Fall ist.The pressure sensor can work with a direct pressure measurement principle, as is the case for example with a piezoelectric pressure sensor, or with an indirect pressure measurement principle, as is the case, for example, with an ion current sensor.
Für die Anwendung und Betriebsweise dieser vorgeschlagenen direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschine gelten analog die oben stehenden Ausführungen zu dem vorgeschlagenen Verfahren.For the application and operation of this proposed direct injection internal combustion engine analogously apply the above statements to the proposed method.
Es kann wenigstens ein weiterer Sensor vorgesehen sein, der wenigstens eine Zustands- größe der Verbrennungskraftmaschine erfasst. In diesem Fall kann weiter vorgesehen sein, dass das Steuergerät mit dem weiteren Sensor verbunden ist und derart ausgebildet ist, dass es von dem weiteren Sensor die Werte ausliest und mit Hilfe der Zustandsgrö- ßen eine Plausibilitätsdiagnose des Drucksensors, bevorzugt mit Hilfe von On-Board- Diagnostics, durchführt. Oder es können Mittel vorgesehen sein, die mit dem weiteren Sensor verbunden sind und die dazu dienen, dass sie von dem weiteren Sensor die Werte auslesen und mit Hilfe der Zustandsgrößen eine Plausibilitätsdiagnose des Drucksensors, bevorzugt mit Hilfe von On-Board-Diagnostics durchführen. Der weitere Sensor kann beispielsweise ein Abgastemperatursensor, eine Lambdasonde usw. sein. Da der Druck- sensor in der vorliegenden Erfindung nun ein bestimmendes Glied für die Erreichung eines optimalen Brennverlaufs ist, kann das ordnungsgemäße Funktionieren des Drucksensors mit Hilfe des weiteren Sensors überwacht werden. Darüber hinaus ermöglichen diese Maßnahmen eine Korrektur des Drucksensorsignals. Es kann vorgesehen sein, dass die Modellbeschreibung hierfür ebenfalls eine Transferfunktion umfasst. Diese kann linear oder nichtlinear sein.At least one further sensor may be provided which detects at least one state variable of the internal combustion engine. In this case, it can further be provided that the control unit is connected to the further sensor and is designed such that it reads the values from the further sensor and, with the aid of the state variables, a plausibility diagnosis of the pressure sensor, preferably with the aid of on-board - Diagnostics, performs. Or means may be provided which are connected to the further sensor and which serve to read the values from the further sensor and, with the aid of the state variables, to perform a plausibility diagnosis of the pressure sensor, preferably with the aid of on-board diagnostics. The further sensor may be, for example, an exhaust gas temperature sensor, a lambda probe, etc. Since the pressure sensor in the present invention is now a determining element for achieving an optimal combustion process, the proper functioning of the pressure sensor can be monitored with the aid of the further sensor. In addition, these measures allow a correction of the pressure sensor signal. It can be provided that the Model description also includes a transfer function. This can be linear or nonlinear.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass ein neuronales Netz vorgesehen ist, mit dessen Hilfe die Funktionalität realisiert ist. Mit diesem neuronalen Netz kann vorzugsweise ein Lernalgorithmus implementiert sein, der das Bilden der Modellbeschreibung, beispielsweise durch das Bilden der Transferfunktion und/oder durch die Invertierung der Transferfunktion und/oder durch das Bilden der inversen Transferfunktion, unterstützt.It may further be provided that a neural network is provided, with the aid of which the functionality is realized. With this neural network, a learning algorithm may preferably be implemented which supports the modeling of the model, for example by the formation of the transfer function and / or by the inversion of the transfer function and / or by the formation of the inverse transfer function.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren und der vorgeschlagenen Verbrennungskraftmaschine kann die Verbrennungskraftmaschine nach einem Dieselprinzip und/oder einem Ottoprinzip arbeiten.In the proposed method and the proposed internal combustion engine, the internal combustion engine can operate on a diesel principle and / or an Otto principle.
Vorzugsweise wird das vorgeschlagene Verfahren bei einer mobilen Einrichtung genutzt, insbesondere bei einem Fahrzeug, das eine Verbrennungskraftmaschine gemäß der obigen Vorschläge aufweist. Das Fahrzeug kann von beliebiger Gattung und beispielsweise ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, ein Schienenfahrzeug, ein Flugzeug, ein Schiff, usw. sein. Es kann jedoch auch ein stationärer Einsatz vorliegen, beispielsweise in einem Notstromaggregat, einem Blockheizkraftwerk oder dergleichen.Preferably, the proposed method is used in a mobile device, in particular in a vehicle having an internal combustion engine according to the above proposals. The vehicle may be of any type and, for example, a passenger car, a truck, a rail vehicle, an airplane, a ship, etc. However, it may also be a stationary use, for example in an emergency generator, a combined heat and power plant or the like.
Die Erfindung schlägt weiter ein Computerprogramm zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens vor. Vorzugsweise weist das Computerprogramm Programmcodeabschnitte auf, die bewirken, dass das vorgeschlagene Verfahren durchgeführt wird, wenn das Computerprogramm auf einem Computer läuft.The invention further proposes a computer program for carrying out the proposed method. Preferably, the computer program comprises program code sections that cause the proposed method to be performed when the computer program is run on a computer.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen werden anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Die daraus hervorgehenden einzelnen Merkmale sind jedoch nicht auf die einzelnen Ausgestaltungen beschränkt. Vielmehr können diese Merkmale mit weiter oben beschriebenen einzelnen Merkmalen oder Merkmalen anderer Ausgestaltungen zu weiteren Ausgestaltungen verbunden werden. Es zeigen:Further advantageous embodiments and further developments are explained in more detail with reference to the following drawings. However, the resulting individual features are not limited to the individual embodiments. Rather, these features can be combined with further described above individual features or features of other embodiments to further embodiments. Show it:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung einer ersten Ausgestaltung einer direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschine;1 shows a schematic representation of a first embodiment of a direct-injection internal combustion engine;
Fig. 2: eine schematische Darstellung einer zweiten Ausgestaltung einer direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschine;2 shows a schematic representation of a second embodiment of a direct-injection internal combustion engine;
Fig. 3: eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges; Fig. 4: ein schematisches Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform eines Verfahrens zum Regeln einer Einspritzung eines Injektors der direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschine der Fig. 1;3 shows a schematic representation of a motor vehicle; 4 is a schematic flow diagram of a first embodiment of a method for controlling injection of an injector of the direct injection internal combustion engine of FIG. 1;
Fig. 5: ein schematisches Strukturdiagramm einer zweiten Ausfϋhrungsform eines Verfahrens zum Regeln einer Einspritzung eines Injektors der direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschine der Fig. 1.5 shows a schematic structural diagram of a second embodiment of a method for regulating an injection of an injector of the direct injection internal combustion engine of FIG. 1.
Die Fig. 1 zeigt einen Teil eines Dieselmotors 10 in einer ersten Ausgestaltung als Beispiel für eine direkteinspritzende Verbrennungskraftmaschine. Der Dieselmotor 10 weist einen Zylinder 11 , eine Kurbelwelle 12, die über eine Pleuelstange mit dem Kolben des Zylinders 11 verbunden ist, und eine Regelungsvorrichtung 13 zum Regeln einer Einspritzung in den Brennraum des Zylinders 11 auf. Eine Einlassleitung für Frischluft und eine Auslassleitung 14 für Abgas münden in den Brennraum und können mit Hilfe eines Einlassventils und eines Auslassventils geschlossen werden.Fig. 1 shows a part of a diesel engine 10 in a first embodiment as an example of a direct-injection internal combustion engine. The diesel engine 10 has a cylinder 11, a crankshaft 12 connected to the piston of the cylinder 11 via a connecting rod, and a control device 13 for controlling injection into the combustion chamber of the cylinder 11. An intake pipe for fresh air and an exhaust pipe 14 for exhaust gas flow into the combustion chamber and can be closed by means of an intake valve and an exhaust valve.
Die Regelungsvorrichtung 13 weist bei dieser ersten Ausgestaltung ein Steuergerät 15 und einen mit diesem verbundenen Speicher 16 auf, der ein Kennfeld mit Zylinderdruckverläufen für unterschiedliche Betriebszustände des Dieselmotors 10 enthält. Das Steuergerät 15 ist zudem mit einem Injektor 17, der in den Brennraum des Zylinders 11 mündet, einem Drucksensor 18, der einen Druck in dem Brennraum des Zylinders 11 erfasst, einem Winkelsensor 19, der eine Winkelstellung der Kurbelwelle 12 erfasst, sowie einem Abgastemperatursensor 20 und einer Lambdasonde 21 verbunden, die an der Auslassleitung 14 angeordnet sind. Die Regelungsvorrichtung 13 regelt die Einspritzung des Injektors 17 in Abhängigkeit von den Signalen des Drucksensors 18, des Winkelsensors 19, des Abgastemperatursensors 20 und der Lambdasonde 21 , wie weiter unten beispielhaft an Hand der Fig. 4 näher erläutert werden wird.In this first embodiment, the control device 13 has a control unit 15 and a memory 16 connected thereto, which contains a characteristic map with cylinder pressure profiles for different operating states of the diesel engine 10. The control unit 15 is also provided with an injector 17, which opens into the combustion chamber of the cylinder 11, a pressure sensor 18, which detects a pressure in the combustion chamber of the cylinder 11, an angle sensor 19, which detects an angular position of the crankshaft 12, and an exhaust gas temperature sensor 20th and a lambda probe 21, which are arranged on the outlet line 14. The control device 13 regulates the injection of the injector 17 as a function of the signals of the pressure sensor 18, the angle sensor 19, the exhaust gas temperature sensor 20 and the lambda probe 21, as will be explained in more detail below with reference to FIG. 4.
Zusätzlich zu diesem Regelungsverfahren führt das Steuergerät 15 mit Hilfe des Abgastemperatursensors 20 und der Lambdasonde 21 , welche die Abgastemperatur und den Lambda-Wert als Zustandsgrößen des Dieselmotors 10 erfassen, ständig eine Plausibili- tätsdiagnose des Drucksensors 18 durch.In addition to this control method, the control unit 15 continuously performs a plausibility diagnosis of the pressure sensor 18 with the aid of the exhaust gas temperature sensor 20 and the lambda probe 21, which detect the exhaust gas temperature and the lambda value as state variables of the diesel engine 10.
Die Fig. 2 zeigt einen Teil eines Dieselmotors 10 in einer zweiten Ausgestaltung, die der ersten Ausgestaltung ähnelt. Daher werden im Folgenden lediglich die Unterschiede dieser beiden Ausgestaltungen beschrieben werden. Bei dieser zweiten Ausgestaltung weist die Regelungsvorrichtung 13 anstelle des Steuergerätes 15 der ersten Ausgestaltung mehrere Mittel 22 bis 31 auf, die nachfolgend im Einzelnen beschrieben werden. Die Mittel 22 sind mit dem Winkelsensor 19 verbunden und dienen dazu, dass sie von diesem die Winkelwerte auslesen. Die Mittel 23 sind mit dem Injektor 17 verbunden und dienen dazu, dass sie das Ansteuersignal an diesen senden. Die Mittel 24 dienen dazu, dass sie aus dem Ansteuersignal und den Winkelwerten den Ist-Einspritzverlauf als Funktion des Kurbelwinkels bilden. Die Mittel 25 sind mit dem Drucksensor 18 verbunden und dienen dazu, dass sie von diesem die Druckwerte auslesen. Die Mittel 26 dienen dazu, dass sie aus den Druckwerten und den Winkelwerten den Ist-Zylinderdruckverlauf als Funktion des Kurbelwinkels bilden. Die Mittel 27 dienen dazu, dass sie nach Abschluss der Verbren- nung des ersten Zyklus aus dem Ist-Zylinderdruckverlauf und dem Ist-Einspritzverlauf die lineare Transferfunktion bilden. Die Mittel 28 sind mit dem Speicher 16 verbunden und dienen dazu, dass sie aus dem Kennfeld den Soll-Zylinderdruckverlauf für den zweiten Zyklus ermitteln. Die Mittel 29 dienen dazu, dass sie aus der Transferfunktion und dem Soll-Zylinderdruckverlauf für den zweiten Zyklus einen Soll-Einspritzverlauf für den zwei- ten Zyklus berechnen. Dies geschieht bei dieser zweiten Ausgestaltung ähnlich wie bei der ersten Ausgestaltung, jedoch ist hier vorgesehen, dass der Lastsensor (nicht dargestellt) mit den Mitteln 29 verbunden ist und dass diese die Drehzahl aus den Winkelwerfen berechnen. Die Mittel 23 dienen des Weiteren dazu, dass sie in dem zweiten Zyklus das Ansteuersignal, dass den Soll-Einspritzverlauf repräsentiert, an den Injektor 17 senden. Bei dieser zweiten Ausgestaltung führen die Mittel 22 bis 29 das Regelungsverfahren durch, das weiter oben für die erste Ausgestaltung beschrieben wurde.Fig. 2 shows a part of a diesel engine 10 in a second embodiment, which is similar to the first embodiment. Therefore, in the following, only the differences of these two embodiments will be described. In this second embodiment, the control device 13 instead of the control unit 15 of the first embodiment a plurality of means 22 to 31, which will be described in detail below. The means 22 are connected to the angle sensor 19 and serve to read from this the angle values. The means 23 are connected to the injector 17 and serve to send the drive signal thereto. The means 24 serve to form the actual injection curve as a function of the crank angle from the control signal and the angle values. The means 25 are connected to the pressure sensor 18 and serve to read from this the pressure values. The means 26 serve to form the actual cylinder pressure curve as a function of the crank angle from the pressure values and the angle values. The means 27 serve to form the linear transfer function after completion of the combustion of the first cycle from the actual cylinder pressure profile and the actual injection profile. The means 28 are connected to the memory 16 and serve to determine from the map, the target cylinder pressure curve for the second cycle. The means 29 serve to calculate from the transfer function and the desired cylinder pressure curve for the second cycle a desired injection curve for the second cycle. This is done in this second embodiment similar to the first embodiment, but it is provided here that the load sensor (not shown) is connected to the means 29 and that they calculate the speed of the angle throwing. The means 23 further serve to send to the injector 17 the drive signal representing the desired injection course in the second cycle. In this second embodiment, the means 22 to 29 perform the control method described above for the first embodiment.
Die Mittel 30 und 31 sind mit dem Abgastemperatursensor 20 bzw. der Lambdasonde 21 verbunden und dienen dazu, dass sie von dem ihnen jeweils zugeordneten Sensor 20, 21 die Werte auslesen und mit Hilfe dieser Werte die Plausibilitätsdiagnose des Drucksen- sors 18 durchführen. Bei dieser zweiten Ausgestaltung führen die Mittel 30 und 31 die Plausibilitätsdiagnose durch, die weiter oben für die erste Ausgestaltung beschrieben wurde.The means 30 and 31 are connected to the exhaust-gas temperature sensor 20 and the lambda probe 21 and serve to read the values from the respectively associated sensor 20, 21 and perform the plausibility diagnosis of the pressure sensor 18 with the aid of these values. In this second embodiment, means 30 and 31 perform the plausibility diagnosis described above for the first embodiment.
Die Fig. 3 zeigt schematisch einen Personenkraftwagen 32, der mit einem Dieselmotor 10 gemäß der ersten oder zweiten Ausgestaltung ausgerüstet ist. Andere Beispiele für derar- tige Fahrzeuge können Lastkraftwagen, Schienenfahrzeuge, Flugzeuge, Schiffe, usw. sein. Bevorzugt wird das Verfahren wie auch die direkteinspritzende Verbrennungskraftmaschine angewendet, wenn einem auf Erdöl basierendem Kraftstoff ein Biokraftstoff und/oder Alkohol zugegeben ist. Die Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform eines Verfahrens zum Regeln einer Einspritzung des Injektors 17 des Dieselmotors 10 der Fig. 1. Im Betrieb des Dieselmotors 10 dreht sich die Kurbelwelle 12, und das Steuergerät 15 ist derart ausgebildet, dass es von dem Winkelsensor 19 ständig die Winkelwerte z, diskret oder kontinu- ierlich, ausliest. Zu Beginn eines ersten Zyklus sendet das Steuergerät 15 in einem Schritt 101 ein Ansteuersignal an den Injektor 17, das entweder in dem vorhergehenden Zyklus ermittelt wurde, oder, wenn es beispielsweise beim Starten des Dieselmotors 10 noch keinen vorhergehenden Zyklus gibt, vorgegeben und permanent abgespeichert ist. Aus diesem Ansteuersignal und den Winkelwerten bildet das Steuergerät 15 in einem Schritt 102 einen Ist-Einspritzverlauf EV1(Z) als Funktion des Kurbelwinkels z. Bei dieser ersten Ausgestaltung liest das Steuergerät 15 im Betrieb des Dieselmotors 10 auch von dem Drucksensor 18 ständig die Druckwerte aus und bildet in einem Schritt 103 aus diesen Druckwerten und den Winkelwerten z einen Ist-Zylinderdruckverlauf P1(Z) als Funktion des Kurbelwinkels z.Fig. 3 shows schematically a passenger car 32 which is equipped with a diesel engine 10 according to the first or second embodiment. Other examples of such vehicles may be lorries, railcars, aircraft, ships, etc. Preferably, the method as well as the direct injection internal combustion engine is used when a biofuel and / or alcohol is added to a petroleum-based fuel. 4 shows a flow chart of a first embodiment of a method for controlling injection of the injector 17 of the diesel engine 10 of FIG. 1. In operation of the diesel engine 10, the crankshaft 12 rotates, and the controller 15 is configured to be of the Angle sensor 19 constantly reads the angle values z, discrete or continuous. At the beginning of a first cycle, the control unit 15 sends in a step 101 a drive signal to the injector 17, which was either determined in the previous cycle, or if, for example, when starting the diesel engine 10 is not a previous cycle, given and permanently stored , From this drive signal and the angle values, the control unit 15 forms an actual injection curve EV 1 (Z) as a function of the crank angle z in a step 102. In this first refinement, the control unit 15 constantly reads the pressure values from the pressure sensor 18 during operation of the diesel engine 10 and forms an actual cylinder pressure curve P 1 (Z) as a function of the crank angle z in a step 103 from these pressure values and the angle values z.
Nach Abschluss der Verbrennung in diesem ersten Zyklus und vor Beginn einer Einspritzung des nachfolgenden, zweiten Zyklus bildet das Steuergerät in einem Schritt 104 aus dem Ist-Zylinderdruckverlauf pi(z) und dem Ist-Einspritzverlauf EVi(z) eine lineare Transferfunktion Gi(z). Dabei kann das Steuergerät 15 den entsprechenden Zeitpunkt, zu dem es dieses Bilden der Transferfunktion startet, beispielsweise mit Hilfe eines vorgegebenen Kurbelwinkels oder dadurch erkennen, dass ein aktueller Druckwert einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet.After completion of the combustion in this first cycle and before commencement of an injection of the subsequent second cycle, the control unit forms a linear transfer function Gi (z) from the actual cylinder pressure curve pi (z) and the actual injection curve EVi (z) in a step 104. , In this case, the control unit 15 can detect the corresponding point in time at which it starts this forming of the transfer function, for example with the aid of a predetermined crank angle or because a current pressure value falls below a predetermined limit value.
Als nächstes greift das Steuergerät 15 auf den Speicher 16 zu und ermittelt in einem Schritt 105 aus dem dort hinterlegten Kennfeld einen Soll-Zylinderdruckverlauf psoiι(z) für den zweiten Zyklus. Dies geschieht bei dieser ersten Ausführungsform nach Maßgabe einer Lastanforderung, die in einem Schritt 106 als eine der Betriebsgrößen des Dieselmotors 10 ermittelt wird. Dieses Ermitteln der Lastanforderung erfolgt hier mit Hilfe eines nicht näher dargestellten Lastsensors, der mit dem Steuergerät 15 verbunden ist und beispielsweise bei einem Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen die Stellung eines Gaspedals erfasst. Eine weitere Betriebsgröße für den Dieselmotor 10, nach deren Maßgabe der Soll-Zylinderdruckverlauf aus dem Kennfeld ausgelesen wird, ist hier die Drehzahl des Dieselmotors 10, die das Steuergerät 15 aus den Winkelwerten berechnet.Next, the control unit 15 accesses the memory 16 and determined in a step 105 from the map stored there a desired cylinder pressure curve psoiι (z) for the second cycle. This is done in this first embodiment in accordance with a load request, which is determined in a step 106 as one of the operating variables of the diesel engine 10. This determination of the load request is carried out here by means of a load sensor, not shown, which is connected to the control unit 15 and detects, for example, in a passenger car or truck, the position of an accelerator pedal. Another operating variable for the diesel engine 10, according to which the target cylinder pressure curve is read from the characteristic map, is the speed of the diesel engine 10, which calculates the control unit 15 from the angle values.
Aus der Transferfunktion G1(Z) und diesem Soll-Zylinderdruckverlauf p∞ιι(z) für den zweiten Zyklus errechnet das Steuergerät 15 in einem Schritt 107 dann einen Soll- Einspritzverlauf EV2(z) für den zweiten Zyklus. Dies geschieht hier dadurch, dass das Steuergerät 15 die Transferfunktion G1(Z) invertiert und dann diese inverse Transferfunktion 1/Gi(z) auf den Soll-Zylinderdruckverlauf psoiι(z) anwendet. Das Steuergerät 15 wandelt in einem Schritt 108 dann diesen Soll-Einspritzverlauf psoiι(z) in ein Ansteuersignal um und sendet in einem Schritt 101 dieses in dem zweiten Zyklus an den Injektor 17. Die o- ben beschriebenen Schritte 101-108 werden nun analog für den zweiten Zyklus wiederholt. Dieser Kreislauf stellt also eine geregelte Strecke 109 dar.From the transfer function G 1 (Z) and this desired cylinder pressure curve p∞ιι (z) for the second cycle, the control unit 15 then calculates a target value in a step 107. Injection curve EV2 (z) for the second cycle. This happens here in that the control unit 15 inverts the transfer function G 1 (Z) and then applies this inverse transfer function 1 / Gi (z) to the desired cylinder pressure profile psoi 1 (z). In a step 108, the control unit 15 then converts this desired injection course psoi 1 (z) into a drive signal and sends it in a step 101 to the injector 17 in the second cycle. The above-described steps 101-108 will now be analogous to FIG repeated the second cycle. This cycle thus represents a regulated route 109.
Die Fig. 5 zeigt die Struktur einer zweiten Ausführungsform eines Verfahrens zum Regeln einer Einspritzung des Injektors 17 des Dieselmotors 10 der Fig. 1 , die eine Erweiterung der ersten Ausführungsform darstellt. Daher werden im Folgenden lediglich die Unterschiede dieser beiden Ausführungsformen beschrieben werden. Bei dieser zweiten Ausführungsform ist die geregelte Strecke 109 in Reihe mit einer parametrisch iterativ lernenden Regelung 110, im Folgenden auch mit ILR abgekürzt, geschaltet. Als Regler und Regelstrecke der geregelten Strecke 109 sind hier symbolisch das Steuergerät 15 und der Injektor 17 abgebildet. Der Ausgang der ILR 110 ist mit dem Eingang der geregelten Strecke 109 verbunden, der auch ein Eingang des Reglers 15 ist. Der Ausgang der geregelten Strecke 109, der auch der Ausgang der Regelstrecke 17 ist, ist mit einem Eingang der ILR 110 verbunden.FIG. 5 shows the structure of a second embodiment of a method for controlling injection of the injector 17 of the diesel engine 10 of FIG. 1, which is an extension of the first embodiment. Therefore, only the differences between these two embodiments will be described below. In this second embodiment, the controlled path 109 is connected in series with a parametric iterative learning controller 110, hereinafter also abbreviated to ILR. As a controller and controlled system of the controlled route 109 symbolically the control unit 15 and the injector 17 are shown here. The output of the ILR 110 is connected to the input of the controlled path 109, which is also an input of the regulator 15. The output of the controlled path 109, which is also the output of the controlled system 17, is connected to an input of the ILR 110.
Bei dieser zweiten Ausführungsform ist also das Regelungsverfahren der ersten Ausfüh- rungsform mit einer anderen Regelungsmethode kombiniert, nämlich einer ILR. Zur näheren Erläuterung von Aufbau und Funktionsweise einer ILR wird auf die parallele Patentanmeldung DE 10 2006 015 503 verwiesen, auf deren Inhalt diesbezüglich vollumfänglich Bezug genommen wird. In this second embodiment, therefore, the control method of the first embodiment is combined with another control method, namely an ILR. For a more detailed explanation of the structure and operation of an ILR, reference is made to the co-pending patent application DE 10 2006 015 503, to the contents of which reference is made in full.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Regeln einer Einspritzung eines Injektors (17) einer direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschine (10), wobei:A method of controlling an injection of an injector (17) of a direct injection internal combustion engine (10), wherein:
- die Regelung auf wenigstens einem, zumindest teilweisen Zylinderdruckverlauf ba- siert, der in Bezug zu einer Kurbelwellenstellung gespeichert vorliegt; die Regelung einen zumindest teilweisen Einspritzverlauf bei wenigstens einem Zylinder (11 ) umfasst;the control is based on at least one, at least partial cylinder pressure curve, which is stored in relation to a crankshaft position; the control comprises an at least partial injection course in at least one cylinder (11);
- nach Abschluss einer Verbrennung eines ersten Zyklus und vor Beginn einer Einspritzung eines nachfolgenden Zyklus eine mathematische Modellbeschreibung ge- bildet wird, die auf dem abgespeicherten Zylinderdruckverlauf basiert; aus der Modellbeschreibung ein Einspritzverlauf für den nachfolgenden Zyklus gebildet wird.- upon completion of combustion of a first cycle and prior to injection of a subsequent cycle, a mathematical model description is formed based on the stored cylinder pressure history; from the model description an injection curve is formed for the subsequent cycle.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , mit den Schritten, dass:2. The method of claim 1, comprising the steps of:
- in einem ersten Zyklus eines Zylinders (11 ) der Verbrennungskraftmaschine (10) ein Ist-Einspritzverlauf für den Zylinder (11 ) ermittelt wird; in dem ersten Zyklus ein Ist-Druckverlauf für den Zylinder (11 ) ermittelt wird; wenigstens eine Betriebsgröße für die Verbrennungskraftmaschine (10) ermittelt wird;- In a first cycle of a cylinder (11) of the internal combustion engine (10) an actual injection profile for the cylinder (11) is determined; in the first cycle, an actual pressure profile for the cylinder (11) is determined; at least one operating variable for the internal combustion engine (10) is determined;
- aus den Betriebsgrößen ein Soll-Druckverlauf für einen späteren, zweiten Zyklus des Zylinders (11 ) gebildet wird; aus dem Ist-Druckverlauf und dem Ist-Einspritzverlauf die mathematische Modellbeschreibung gebildet wird; aus der Modellbeschreibung und dem Soll-Druckverlauf ein Soll-Einspritzverlauf für den zweiten Zyklus gebildet wird; - in dem zweiten Zyklus der Soll-Einspritzverlauf auf den und/oder wenigstens einen anderen Zylinder (11 ) der Verbrennungskraftmaschine (10) angewendet wird.- From the operating variables, a desired pressure profile for a later, second cycle of the cylinder (11) is formed; the mathematical model description is formed from the actual pressure profile and the actual injection profile; a desired injection curve for the second cycle is formed from the model description and the desired pressure profile; - In the second cycle, the desired injection curve is applied to the and / or at least one other cylinder (11) of the internal combustion engine (10).
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zyklus und der zweite Zyklus direkt aufeinander folgen oder durch wenigstens einen Zyklus voneinander getrennt sind.3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first cycle and the second cycle directly follow each other or are separated by at least one cycle.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des Ist-Einspritzverlaufs während wenigstens eines Zeitabschnitts des Zyklus oder während des ganzen Zyklus oder während wenigstens zwei direkt aufeinander folgenden Zyklen erfolgt.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that determining the actual injection curve during at least a period of time Cycle or throughout the cycle or during at least two consecutive cycles.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des Ist-Druckverlaufs während wenigstens eines Zeitabschnitts des Zyklus oder während des ganzen Zyklus oder während wenigstens zwei direkt aufeinander folgenden Zyklen erfolgt.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the determination of the actual pressure curve during at least one period of the cycle or during the entire cycle or during at least two directly consecutive cycles.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitabschnitt des Zyklus den oberen Totpunkt des Zylinders (11 ) und/oder die Kompressionsphase des Zylinders (11) und/oder die Expansionsphase des Zylinders (11 ) enthält.6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that the period of the cycle includes the top dead center of the cylinder (11) and / or the compression phase of the cylinder (11) and / or the expansion phase of the cylinder (11).
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Druckverlauf und/oder der Ist-Einspritzverlauf mit Hilfe wenigstens einer Zu- standsgröße der Verbrennungskraftmaschine (10) auf Plausibilität überwacht wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the actual pressure profile and / or the actual injection curve is monitored for plausibility using at least one state of state of the internal combustion engine (10).
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilden der Modellbeschreibung dadurch erfolgt, dass: - aus dem Ist-Einspritzverlauf und wenigstens einem anderen Ist-Einspritzverlauf von wenigstens einem anderen Zyklus und/oder von wenigstens einem anderen Zylinder ein gemittelter Einspritzverlauf gebildet wird;8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the modeling of the model is carried out in that: - from the actual injection history and at least one other actual injection course of at least one other cycle and / or at least one other cylinder an averaged Injection course is formed;
- die Modellbeschreibung unter Verwendung des gemittelten Einspritzverlaufs gebildet wird.- The model description is formed using the averaged injection curve.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilden der Modellbeschreibung dadurch erfolgt, dass:9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the forming of the model description is effected in that:
- aus dem Ist-Druckverlauf und wenigstens einem anderen Ist-Druckverlauf von wenigstens einem anderen Zyklus und/oder von wenigstens einem anderen Zylinder ein gemittelter Druckverlauf gebildet wird; - die Modellbeschreibung unter Verwendung des gemittelten Druckverlaufs gebildet wird.an average pressure profile is formed from the actual pressure profile and at least one other actual pressure profile of at least one other cycle and / or at least one other cylinder; - The model description is formed using the averaged pressure curve.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilden der Modellbeschreibung dadurch erfolgt, dass: aus dem Ist-Einspritzverlauf durch Filtern, bevorzugt durch digitales Filtern, ein gefil- terter Einspritzverlauf gebildet wird; die Modellbeschreibung unter Verwendung des gefilterten Einspritzverlaufs gebildet wird.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the forming of the model description takes place in that: from the actual injection profile by filtering, preferably by digital filtering, a filtered injection curve is formed; the model description is formed using the filtered injection history.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilden der Modellbeschreibung dadurch erfolgt, dass: - aus dem Ist-Druckverlauf durch Filtern, bevorzugt durch digitales Filtern, ein gefilterter Druckverlauf gebildet wird;11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the forming of the model description takes place in that: - from the actual pressure profile by filtering, preferably by digital filtering, a filtered pressure profile is formed;
- die Modellbeschreibung unter Verwendung des gefilterten Druckverlaufs gebildet wird.- The model description is formed using the filtered pressure curve.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Druckverlauf ein Ist-Zylinderdruckverlauf ist und/oder der Soll-Druckverlauf ein Soll-Zylinderdruckverlauf ist.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the actual pressure curve is an actual cylinder pressure curve and / or the desired pressure curve is a desired cylinder pressure curve.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Druckverlauf ein Ist-Verbrennungsdruckverlauf ist und/oder der Soll-Druckverlauf ein Soll-Verbrennungsdruckverlauf ist.13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the actual pressure curve is an actual combustion pressure curve and / or the desired pressure profile is a desired combustion pressure curve.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Verbrennungsdruckverlauf dadurch aus einem Ist-Zylinderdruckverlauf gebildet wird, dass: aus dem Ist-Zylinderdruckverlauf zu Beginn der Kompression ein Ist-Schleppdruckverlauf gebildet wird; der Ist-Schleppdruckverlauf von dem Ist-Zylinderdruckverlauf subtrahiert und derart der Ist-Verbrennungsdruckverlauf erhalten wird.14. The method according to claim 13, characterized in that the actual combustion pressure curve is formed by an actual cylinder pressure curve that: an actual drag pressure curve is formed from the actual cylinder pressure curve at the beginning of the compression; the actual drag pressure curve is subtracted from the actual cylinder pressure curve and the actual combustion pressure curve is thus obtained.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Verbrennungsdruckverlauf dadurch aus einem Soll-Zylinderdruckverlauf gebildet wird, dass:15. The method according to claim 13 or 14, characterized in that the target combustion pressure curve is formed by a desired cylinder pressure curve, that:
- aus dem Soll-Zylinderdruckverlauf zu Beginn der Kompression ein Soll-Schleppdruckverlauf gebildet wird; - der Soll-Schleppdruckverlauf von dem Soll-Zylinderdruckverlauf subtrahiert und derart der Soll-Verbrennungsdruckverlauf erhalten wird.- From the target cylinder pressure curve at the beginning of the compression, a target drag pressure curve is formed; - The target drag pressure curve is subtracted from the desired cylinder pressure profile and thus the desired combustion pressure curve is obtained.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Druckverlauf ein Ist-Heizverlauf ist und/oder der Soll-Druckverlauf ein Soll- Heizverlauf ist. 16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the actual pressure curve is an actual heating course and / or the desired pressure profile is a desired heating course.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Heizverlauf durch Berechnen aus einem Ist-Zylinderdruckverlauf und/oder der Soll-Heizverlauf durch Berechnen aus einem Soll-Zylinderdruckverlauf gebildet wird.17. The method according to claim 16, characterized in that the actual heating profile is formed by calculating from an actual cylinder pressure curve and / or the desired heating profile by calculating from a desired cylinder pressure profile.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Druckverlauf ein Ist-Brennverlauf ist und/oder der Soll-Druckverlauf ein Soll- Brennverlauf ist.18. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the actual pressure curve is an actual combustion profile and / or the desired pressure curve is a desired combustion curve.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Brennverlauf durch Integrieren aus einem Ist-Heizverlauf und/oder der Soll-Brennverlauf durch Integrieren aus einem Soll-Heizverlauf gebildet wird.19. The method according to claim 18, characterized in that the actual combustion profile is formed by integrating an actual heating profile and / or the desired combustion profile by integrating a desired heating profile.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilden der Modellbeschreibung mit Hilfe der Methode der kleinsten Quadrate und/oder der Methode der Hilfsvariablen und/oder der Methode der stochastischen Approximation erfolgt.20. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the modeling of the model description by means of the least squares method and / or the method of the auxiliary variable and / or the method of stochastic approximation takes place.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilden des Soll-Einspritzverlaufs mit Hilfe einer Invertierung der Modellbeschreibung und/oder mit Hilfe einer inversen Modellbeschreibung und/oder mit Hilfe einer universellen inversen Modellbeschreibung erfolgt.21. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the formation of the desired injection profile by means of an inversion of the model description and / or with the aid of an inverse model description and / or by means of a universal inverse model description.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Regelung gemäß diesem Verfahren nicht konvergiert, eine andere Regelungsmethode verwendet wird.22. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that, when the control does not converge according to this method, a different control method is used.
23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung gemäß diesem Verfahren mit wenigstens einer anderen Regelungsmethode kombiniert wird.23. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the control is combined according to this method with at least one other control method.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung gemäß diesem Verfahren mit einer Kennfeld-Regelung kombiniert wird.24. The method according to claim 23, characterized in that the control is combined according to this method with a map control.
25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung gemäß diesem Verfahren mit einer adaptiven Regelung kombiniert wird. 25. The method according to claim 23 or 24, characterized in that the control is combined according to this method with an adaptive control.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung gemäß diesem Verfahren mit einer parametrisch iterativ lernenden Regelung kombiniert wird.26. The method according to any one of claims 23 to 25, characterized in that the control is combined according to this method with a parametrically iterative learning control.
27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung gemäß diesem Verfahren mit einer Vorsteuerung kombiniert wird.27. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the control is combined according to this method with a pilot control.
28. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilden der Modellbeschreibung mittels eines implementierten Lernalgorithmus unterstützt wird.28. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the forming of the model description is supported by means of an implemented learning algorithm.
29. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modellbeschreibung wenigstens eine Transferfunktion umfasst.29. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the model description comprises at least one transfer function.
30. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Begrenzung der Änderung des Einspritzverlaufs dadurch erfolgt, dass:30. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a limitation of the change in the course of injection takes place in that:
- der Soll-Einspritzverlauf des ersten Zyklus mit dem Soll-Einspritzverlauf eines früheren, dritten Zyklus verglichen wird; - der Soll-Einspritzverlauf des ersten Zyklus dann, wenn der Vergleich ergibt, dass dieser denjenigen des dritten Zyklus um mehr als einen erlaubten Änderungsbereich überschreitet, soweit begrenzt wird, dass er diese vorgegebene Grenze einhält.- the target injection curve of the first cycle is compared with the desired injection curve of an earlier, third cycle; - The target injection course of the first cycle, when the comparison shows that this exceeds that of the third cycle by more than an allowed range of change, is limited so that it complies with this predetermined limit.
31. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Einspritzverlauf kontinuierlich und/oder durch wenigstens zwei separate Einspritzereignisse erzeugt wird.31. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the desired injection profile is generated continuously and / or by at least two separate injection events.
32. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modellbeschreibung mit Hilfe eines neuronalen Netzes erfolgt.32. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the model description is carried out using a neural network.
33. Direkteinspritzende Verbrennungskraftmaschine (10) mit einer Regelungsvorrichtung (13), wenigstens einem Sensor (18) und einer hinterlegten Funktionalität, wobei die Regelungsvorrichtung (13) wenigstens einen Injektor (17) je Zylinder (11 ), eine Lastanforderungsermittlung und wenigstens eine Berechnungseinheit (15) aufweist, wobei mit Hilfe des Sensors (18) ein Verlauf einer Einspritzung während eines Zyklus eines Zylinders (11 ) ermittelt werden kann, und wobei die hinterlegte Funktionalität dazu dient, auf der Basis des Einspritzverlaufs in dem einen Zyklus, eine mathematische Modellbeschreibung zu bilden, die dazu dient, einen Einspritzverlauf eines nachfolgenden Zyklus zu bilden. 33. Direct injection internal combustion engine (10) with a control device (13), at least one sensor (18) and a stored functionality, wherein the control device (13) at least one injector (17) per cylinder (11), a load request determination and at least one calculation unit ( 15), wherein with the aid of the sensor (18) a course of an injection during a cycle of a cylinder (11) can be determined, and wherein the stored functionality is based on the injection curve in the one cycle, a mathematical model description form, which serves to form an injection course of a subsequent cycle.
34. Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungsvorrichtung (13) derart ausgebildet ist, dass sie die Regelung gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausführt.34. Internal combustion engine (10) according to claim 33, characterized in that the control device (13) is designed such that it carries out the control according to the method according to one of the preceding claims.
35. Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 33 oder 34, mit: - wenigstens einem Zylinder (11 ); wenigstens einem Injektor (17) je Zylinder (11);35. Internal combustion engine (10) according to claim 33 or 34, comprising: - at least one cylinder (11); at least one injector (17) per cylinder (11);
- einer Regelungsvorrichtung (13) zum Regeln einer Einspritzung des Injektors (17);- A control device (13) for controlling an injection of the injector (17);
- einem Speicher (16), der ein Kennfeld mit Zylinderdruckverläufen für unterschiedliche Betriebszustände der Verbrennungskraftmaschine (10) enthält; - einem Winkelsensor (19), der eine Winkelstellung einer Kurbelwelle (12) der Verbrennungskraftmaschine (10) erfasst; wenigstens einem Drucksensor (18) je Zylinder (11 ), der einen Druck in dem Zylinder (11 ) erfasst; einem Steuergerät (15), das mit dem Injektor (17), dem Speicher (16), dem Winkel- sensor (19) und dem Drucksensor (18) verbunden ist; wobei das Steuergerät (15) derart ausgebildet ist, dass es: von dem Winkelsensor (19) die Winkelwerte ausliest;- A memory (16) containing a map with cylinder pressure curves for different operating conditions of the internal combustion engine (10); - An angle sensor (19) which detects an angular position of a crankshaft (12) of the internal combustion engine (10); at least one pressure sensor (18) per cylinder (11) detecting a pressure in the cylinder (11); a controller (15) connected to the injector (17), the reservoir (16), the angle sensor (19) and the pressure sensor (18); wherein the control unit (15) is designed such that it reads from the angle sensor (19) the angle values;
- ein Ansteuersignal an den Injektor (17) sendet; aus dem Ansteuersignal und den Winkelwerten einen Ist-Einspritzverlauf als Funkti- on des Kurbelwinkels bildet;- sends a drive signal to the injector (17); from the control signal and the angle values forms an actual injection curve as a function of the crank angle;
- von dem Drucksensor (18) die Druckwerte ausliest; aus den Druckwerten und den Winkelwerten einen Ist-Zylinderdruckverlauf als Funktion des Kurbelwinkels bildet;- read the pressure values from the pressure sensor (18); from the pressure values and the angle values forms an actual cylinder pressure curve as a function of the crank angle;
- nach Abschluss einer Verbrennung eines ersten Zyklus und vor Beginn einer Ein- spritzung eines späteren, zweiten Zyklus, aus dem Ist-Zylinderdruckverlauf des ersten Zyklus und dem Ist-Einspritzverlauf des ersten Zyklus die mathematische Modellbeschreibung bildet;upon completion of combustion of a first cycle and before commencement of injection of a later, second cycle, of the actual cylinder pressure curve of the first cycle and the actual injection curve of the first cycle, the mathematical model description forms;
- aus dem Kennfeld einen Soll-Zylinderdruckverlauf für den zweiten Zyklus ermittelt; aus der Modellbeschreibung und dem Soll-Zylinderdruckverlauf für den zweiten Zyk- lus einen Soll-Einspritzverlauf für den zweiten Zyklus berechnet;- Determined from the map a target cylinder pressure curve for the second cycle; from the model description and the desired cylinder pressure curve for the second cycle, calculates a desired injection curve for the second cycle;
- in dem zweiten Zyklus ein Ansteuersignal, das den Soll-Einspritzverlauf repräsentiert, an den Injektor (17) sendet.- In the second cycle, a drive signal representing the desired injection course, sends to the injector (17).
36. Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass: - ein weiterer Sensor (20, 21 ) vorgesehen ist, der wenigstens eine Zustandsgröße der Verbrennungskraftmaschine (10) erfasst;36. Internal combustion engine (10) according to claim 35, characterized in that: - Another sensor (20, 21) is provided which detects at least one state variable of the internal combustion engine (10);
- das Steuergerät (15) mit dem weiteren Sensor (20, 21 ) verbunden ist und derart ausgebildet ist, dass es von dem weiteren Sensor (20, 21 ) die Werte ausliest und mit Hilfe der Zustandsgrößen eine Plausibilitätsdiagnose des Drucksensors (18), bevorzugt mit Hilfe von On-Board-Diagnostics, durchführt.- The control unit (15) with the further sensor (20, 21) is connected and is designed such that it reads from the further sensor (20, 21) the values and using the state variables, a plausibility diagnosis of the pressure sensor (18) preferred with the help of on-board diagnostics.
37. Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 33 oder 34, mit:37. Internal combustion engine (10) according to claim 33 or 34, comprising:
- wenigstens einem Zylinder (11 );- At least one cylinder (11);
- wenigstens einem Injektor (17) je Zylinder (11 ); - einer Regelungsvorrichtung (13) zum Regeln einer Einspritzung des Injektors (17);- At least one injector (17) per cylinder (11); - A control device (13) for controlling an injection of the injector (17);
- einem Speicher (16), der ein Kennfeld mit Zylinderdruckverläufen für unterschiedliche Betriebszustände der Verbrennungskraftmaschine (10) enthält; einem Winkelsensor (19), der eine Winkelstellung einer Kurbelwelle (12) der Verbrennungskraftmaschine (10) erfasst; - wenigstens einem Drucksensor (18) je Zylinder (11 ), der einen Druck in dem Zylinder (11 ) erfasst;- A memory (16) containing a map with cylinder pressure curves for different operating conditions of the internal combustion engine (10); an angle sensor (19) detecting an angular position of a crankshaft (12) of the internal combustion engine (10); - At least one pressure sensor (18) per cylinder (11), which detects a pressure in the cylinder (11);
- Mitteln (22), die mit dem Winkelsensor (19) verbunden sind und die dazu dienen, dass sie von dem Winkelsensor (19) die Winkelwerte auslesen;- Means (22), which are connected to the angle sensor (19) and which serve to read from the angle sensor (19), the angle values;
Mitteln (23), die mit dem Injektor (17) verbunden sind und die dazu dienen, dass sie ein Ansteuersignal an den Injektor (17) senden;Means (23) connected to the injector (17) and serving to send a drive signal to the injector (17);
- Mitteln (24), die dazu dienen, dass sie aus dem Ansteuersignal und den Winkelwerten einen Ist-Einspritzverlauf als Funktion des Kurbelwinkels bilden;- means (24) which serve to form an actual injection curve as a function of the crank angle from the drive signal and the angle values;
Mitteln (25), die mit dem Drucksensor (18) verbunden sind und die dazu dienen, dass sie von dem Drucksensor (18) die Druckwerte auslesen; - Mitteln (26), die dazu dienen, dass sie aus den Druckwerten und den Winkelwerten einen Ist-Zylinderdruckverlauf als Funktion des Kurbelwinkels bilden; Mitteln (27), die dazu dienen, dass sie nach Abschluss einer Verbrennung eines ersten Zyklus und vor Beginn einer Einspritzung eines späteren, zweiten Zyklus, aus dem Ist-Zylinderdruckverlauf des ersten Zyklus und dem Ist-Einspritzverlauf des ers- ten Zyklus die mathematische Modellbeschreibung bilden;Means (25) connected to the pressure sensor (18) and operative to read the pressure values from the pressure sensor (18); - Means (26), which serve to form an actual cylinder pressure curve as a function of the crank angle from the pressure values and the angle values; Means (27), which serve, after completing a combustion of a first cycle and before starting an injection of a later, second cycle, from the actual cylinder pressure curve of the first cycle and the actual injection curve of the first cycle, the mathematical model description form;
Mitteln (28), die mit dem Speicher (16) verbunden sind und die dazu dienen, dass sie aus dem Kennfeld einen Soll-Zylinderdruckverlauf für den zweiten Zyklus ermitteln; - Mitteln (29), die dazu dienen, dass sie aus der Modellbeschreibung und dem SoII- Zylinderdruckverlauf für den zweiten Zyklus einen Soll-Einspritzverlauf für den zweiten Zyklus berechnen; wobei: - die Mittel (23), die mit dem Injektor (17) verbunden sind, des Weiteren dazu dienen, dass sie in dem zweiten Zyklus ein Ansteuersignal, das den Soll-Einspritzverlauf repräsentiert, an den Injektor (17) senden.Means (28) connected to the reservoir (16) and for determining from the map a desired cylinder pressure curve for the second cycle; - means (29) for calculating from the model description and the SoII cylinder pressure curve for the second cycle a target injection curve for the second cycle; wherein: the means (23) connected to the injector (17) further serve to send to the injector (17), in the second cycle, a drive signal representing the desired injection course.
38. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass: ein weiterer Sensor (20, 21 ) vorgesehen ist, der wenigstens eine Zustandsgröße der Verbrennungskraftmaschine ( 10) erfasst;38. Internal combustion engine according to claim 37, characterized in that: a further sensor (20, 21) is provided, which detects at least one state variable of the internal combustion engine (10);
Mittel (30, 31 ) vorgesehen sind, die mit dem weiteren Sensor (20, 21 ) verbunden sind und die dazu dienen, dass sie von dem weiteren Sensor (20, 21 ) die Werte auslesen und mit Hilfe der Zustandsgrößen eine Plausibilitätsdiagnose des Drucksensors (18), bevorzugt mit Hilfe von On-Board-Diagnostics, durchführen.Means (30, 31) are provided, which are connected to the further sensor (20, 21) and which serve to read from the further sensor (20, 21) the values and using the state variables, a plausibility diagnosis of the pressure sensor ( 18), preferably with the aid of on-board diagnostics.
39. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 36 oder 38, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Sensor ein Abgastemperatursensor (20) oder eine Lambdasonde (21 ) ist.39. Internal combustion engine according to claim 36 or 38, characterized in that the further sensor is an exhaust gas temperature sensor (20) or a lambda probe (21).
40. Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modellbeschreibung wenigstens eine Transferfunktion umfasst.40. Internal combustion engine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the model description comprises at least one transfer function.
41. Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein neuronales Netz vorgesehen ist, mit dessen Hilfe die Funktionalität realisiert ist.41. Internal combustion engine (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that a neural network is provided, with the aid of which the functionality is realized.
42. Verfahren oder Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem Dieselprinzip und/oder einem Ottoprinzip arbeitet.42. A method or internal combustion engine (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine (10) operates on a diesel principle and / or an Otto principle.
43. Fahrzeug (32), das eine Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.43. Vehicle (32) having an internal combustion engine (10) according to one of the preceding claims.
44. Fahrzeug nach Anspruch 43, das ein Personenkraftwagen (32), ein Lastkraftwagen, ein Schienenfahrzeug, ein Flugzeug oder ein Schiff ist. 44. The vehicle of claim 43, which is a passenger car (32), a truck, a rail vehicle, an aircraft or a ship.
45. Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.45. Computer program for carrying out the method according to one of the preceding claims.
46. Computerprogramm nach Anspruch 45, das Programmcodeabschnitte aufweist, die bewirken, dass das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchgeführt wird, wenn das Computerprogramm auf einem Computer läuft. The computer program of claim 45, comprising program code portions that cause the method of any of the preceding claims to be performed when the computer program is run on a computer.
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