WO2012055400A1 - Verfahren zum betrieb einer verbrennungskraftmaschine mit einer abgasrückführung - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer verbrennungskraftmaschine mit einer abgasrückführung Download PDF

Info

Publication number
WO2012055400A1
WO2012055400A1 PCT/DE2011/001915 DE2011001915W WO2012055400A1 WO 2012055400 A1 WO2012055400 A1 WO 2012055400A1 DE 2011001915 W DE2011001915 W DE 2011001915W WO 2012055400 A1 WO2012055400 A1 WO 2012055400A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
exhaust gas
gas recirculation
combustion engine
internal combustion
controller
Prior art date
Application number
PCT/DE2011/001915
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Houcine Benali
Christian Bessai
Original Assignee
Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr filed Critical Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr
Publication of WO2012055400A1 publication Critical patent/WO2012055400A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/005—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • F02D41/0052—Feedback control of engine parameters, e.g. for control of air/fuel ratio or intake air amount
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1439—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the position of the sensor
    • F02D41/144—Sensor in intake manifold
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1409—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using at least a proportional, integral or derivative controller
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/141—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using a feed-forward control element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/006—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] using internal EGR
    • F02D41/0062—Estimating, calculating or determining the internal EGR rate, amount or flow
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating an internal combustion engine with an exhaust gas recirculation system having the features of patent claim 1.
  • a setpoint for the exhaust gas recirculation rate is roughly set via an external exhaust gas recirculation by means of an exhaust gas recirculation valve in a first stage.
  • the vanes of the turbine of an exhaust gas turbocharger it is also previously known to use as a further control element, the vanes of the turbine of an exhaust gas turbocharger.
  • a cascade control with an inner and an outer control loop is proposed according to the invention, wherein the outer loop controls the oxygen concentration in the intake system and the inner loop controls the exhaust gas recirculation rate.
  • the comparatively rapidly adjustable exhaust gas recirculation rate is used as auxiliary control variable in this way, which is a measure of the oxygen concentration in the intake system, the oxygen concentration in the intake system only reaching a new preset value with a comparatively large time delay.
  • a desired value for a concentration of oxygen in the intake system is predetermined and this is compared with an actual value for a concentration of oxygen in the intake system and a difference value between desired value and actual value is formed, this difference value being fed to a first controller, wherein by means of the first regulator, a first setpoint value is formed for a total amount of exhaust gas to be recirculated, this solim value being compared with an actual value of the total recirculated portion of exhaust gas and a difference value between see setpoint and actual value of the total recirculating portion of exhaust gas is formed, this difference value is supplied to a second controller, wherein by means of the second controller manipulated variables for the corresponding actuating means are formed.
  • a central manipulated variable is formed by means of the second controller, which is then divided into the corresponding actuating means. In one embodiment, this division takes place by a weighting of the proportion of the individual actuating means at the setting of the central control variable. By weighting the influence of the individual actuating means, the properties of the respective actuating means can be specifically taken into account for the properties of the provision of the exhaust gas to be recirculated.
  • the central manipulated variable can be, for example, a total mass of recirculating exhaust gas.
  • Individual control variables are, in particular, the control times of the gas exchange valves of the internal combustion engine and / or their stroke.
  • Manipulated variables are also valves in the exhaust gas recirculation lines of a high and low pressure exhaust gas recirculation, the guide vanes of the turbine of an exhaust gas turbocharger and throttle valves in the intake and exhaust system of the internal combustion engine.
  • the weighting may be such that particularly hot, but quickly traceable exhaust gas is weighted higher by influencing the timing of the gas exchange valves of the internal combustion engine and / or their stroke during the cold start of the internal combustion engine, as if the internal combustion engine operating temperature, ie the weighting in Depending on parameters of the internal combustion engine, such as the temperature or other.
  • the actual value for a concentration of oxygen in the intake system can be measured, for example with a lambda probe or else the actual value is determined by means of a virtual oxygen sensor / observer.
  • the actual value of the total amount of exhaust gas to be recirculated is modeled according to the invention by means of an observer. Both the first and the second controller can be individually switched on and off, so that different variants of the adjustment of the concentration of oxygen in the intake system are possible.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of the present invention
  • Fig. 2 a schematic representation of another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a cascade control according to the invention with an inner control loop IR and an outer control loop AR for operating an internal combustion engine with exhaust gas recirculation.
  • an inner control loop IR By means of the inner control loop IR, a comparison AGR_Getician_Soll with an actual value AGR_Getician_! St is compared, wherein the difference value Delta_AGR_Total is fed to a controller PID_1, wherein a manipulated variable dm_AGR_Getician_Soll is formed.
  • L which preferably represents a total exhaust gas mass flow to be set, is subsequently fed to a block S, wherein in block S the manipulated variable dm_AGR_Getician_Soll is distributed to the individual control devices or associated pilot controls in the blocks U, LT and U " ,
  • a division in the form of a weighting of the manipulated variable dm_AGR_Getician_Soll takes place, for example, a certain proportion dm_HDAGR_Soll the manipulated variable dm_AGR_Getician_Soll on the so-called high-pressure exhaust gas recirculation and a certain proportion dm_NDAGR_Soll the manipulated variable dm_AGR_Getician_Soll is divided into the so-called low-pressure exhaust gas recirculation, where a manipulated variable the high-pressure exhaust gas recirculation is the exhaust gas recirculation valve in the high-pressure exhaust gas recirculation line, which is arranged between the exhaust and intake pipe upstream of the turbine and downstream of the
  • the manipulated variable dmJAGR_Soll can also be taken into account.
  • the outer control loop ⁇ R a comparison of a setpoint value 02_Soll for the oxygen concentration in the intake system is carried out with an actual value 02_lst, the difference value Delta_02 being fed to a further controller PID_2, the manipulated variable being the Setpoint AGR_Getician_Soll is formed, so that the inner control loop IR and the outer control loop ER are connected to each other.
  • the actual value 02Jst can be determined by means of an oxygen concentration sensor or by means of a model / observer.
  • the actual value AGR_Getician_lst is preferably determined by means of a model / observer.
  • pilot controls A and A ' can be provided in an embodiment for improving the guiding behavior.
  • the respective pilot control can take place as a function of operating parameters BP of the internal combustion engine.
  • the two controllers PID_1 and PID_2 as well as the pilot controls A and A ' can be individually switched on and off. All actuators / actuators are in the closed loop.
  • the feedforward control FF, FF 'and FF may, for example, be map-based or model-based.
  • the setpoint AGR_Getician_Soil formed by the further controller PfD_2 is compared with an actual value AGR_Getician_lst, wherein the difference value Delta_AGR_Total is fed to a selection block X, which in each case one of the following controllers PID_1 'PID_1' or PID_1 'activated.
  • the selection block X assumes the switching on and off of the respective controller PID_1, PID_1 'or PID_1" as well as the necessary temporal Coordination.
  • the use of a respective regulator P1D_1, PID_1 'or PID_1 "for each path for exhaust gas recirculation takes into account the different dynamics of the individual paths through a specific individual tuning of the regulators PID 1, PID_1' or PID_1".
  • the specific control signal AS HDAGR R, AS_NDAGR_R or AS_iAGR_R formed by means of PID_1, PID_1 'or PID ⁇ is combined in the further course with the respective control signal from the pilot control FF, FF' or FF "AS_HDAGR_VS, AS_NDAGR_VS or AS_iAGR_VS and takes place in the further course
  • the combined drive signal ie the sum of the drive signal of the active controller PID_1, PID_1 'or PID_1 "and the drive signal of the associated feedforward control, is located in one minimum or maximum limit and the setpoint AGR_Total_soll has not yet been reached, the activation of a further controller from PID_1, PID_1 'or PID_1 "is carried out by selection block X in order to regulate the setpoint AGR_Total_soll and then the combined control signal of the second R as well eglers and the associated feedforward control in a minimum or maximum limit and the setpoint AGR_Gestitution_sol

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

Es ist bei komplexen Systemen zur Abgasrückführung schwierig, genau und rasch eine Einstellung einer bestimmten Abgasrückführrate durchzuführen. Erfindungsgemäß wird eine Kaskadenregelung mit einer inneren und einer äußeren Regelschleife vorgeschlagen, wobei die äußere Schleife die Sauerstoffkonzentration in der Ansauganlage und die innere Schleife die Abgasrückführrate regelt. Erfindungsgemäß vorteilhaft wird auf diese Weise die vergleichsweise schnell einstellbare Abgasrückführrate als Hilfsregelgröße herangezogen, die ein Maß für die Sauerstoffkonzentration in der Ansauganlage ist, wobei die Sauerstoffkonzentration in der Ansauganlage nur mit einer vergleichsweise großen Zeitverzögerung einen neuen Vorgabewert erreicht.

Description

Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Abgasrückführung
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Abgasrückführung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Zur Senkung der Stickoxädemissionen einer Verbrennungskraftmaschine ist es bekannt, eine Rückführung von Abgas aus der Abgas- in die Ansaugleitung vorzunehmen. Derartige Verfahren sind auch als externe Abgasrückführung bekannt. Weiterhin sind Verfahren zur internen Abgasrückführung bekannt, wobei über eine bestimmte Einstellung der Steuerzeiten und/oder des Hubes der Gaswechselventile der Verbrennungskraftmaschine Abgas in dem Brennraum zurückgehalten oder aus der Abgas- und/oder Ansaugleitung wieder in den Brennraum zurückgeführt wird. Zur Einstellung einer bestimmten Abgasrückführrate ist es beispielsweise aus der EP1429007B1 vorbekannt, stufenweise mit einer externen und einer internen Abgasrückführung zu arbeiten. Insbesondere wird über eine externe Abgasrückführung mittels eines Abgasrückführventils in einer ersten Stufe grob ein Sollwert für die Abgasrückführrate eingestellt. In einer weiteren Stufe wird für den Fall, dass der Sollwert für die Abgasrückführrate nicht eine bestimmte Genauigkeit aufweist, eine Feineinstellung der Abgasrückführrate über eine interne Abgasrückführung, insbesondere durch ein Einwirken auf die Ein- und/oder Auslassventilbetätigung, vorgenommen. Zur Sicherstellung hoher Abgasrückführraten ist es weiterhin vorbekannt, als weiteres Stellelement die Leitschaufeln der Turbine eines Abgasturboladers zu nutzen. Ferner ist es zum gleichen Zweck vorbekannt, eine Drosselung in der Ansauganlage der Verbrennungskraftmaschine stromaufwärts der Einleitung von dem rückzuführenden Abgas vorzunehmen. Außerdem ist es vorbekannt, eine so genannte Niederdruckabgasrückführung vorzusehen, wobei Abgas stromabwärts der Turbine eines Abgasturboladers der Abgasanlage entnommen und stromaufwärts des Verdichters des Abgasturboladers der Ansauganlage über eine Verbindungsleitung zugeführt wird, wobei weiterhin zur Beeinflussung des Anteils an rückzuführendem Abgas stromabwärts dieser Verbindungsleitung eine Drosselklappe in der Abgasleitung vorgesehen
Bestätigungskopie ist. Alle genannten Mittel zur Beeinflussung der rückzuführenden Abgasmenge beeinflussen sich in ihren Wirkungen gegenseitig, wobei, insbesondere durch die vielen möglichen Schaltstellungen der Mittel zueinander, es nicht ausgeschlossen ist, dass die Verbrennungskraftmaschine zumindest zeitweise nicht mit optimalen Betriebsparametern betrieben wird. Insbesondere ist es möglich, dass eine sprunghafte Änderung der Vorgabe für eine rückzuführende Abgasmasse erfolgt, wobei zunächst ein vollständiges Öffnen des Abgasrückführventils erfolgt und im weiteren Verlauf zur Schaffung eines hohen Druckgefälles die Leitschaufeln der Turbine des Abgasturboladers geschlossen werden sowie eine Drosselung in der Ansauganlage erfolgt, wobei zumindest kurzzeitig sowohl Ansaug- als auch Ausschiebeverluste vorliegen, welche die Wirtschaftlichkeit der Verbrennungskraftmaschine nachteilig beeinflussen. Insbesondere würde hier ein stufenweises Vorgehen zur Grob- und Feineinstellung gemäß dem Stand der Technik nachteilig wirken, da nach dem zeitbehafteten Einstellen der Stellgrößen zur Grobeinstellung der erforderlichen Abgasrückführrate noch eine weitere zeitbehaftete Feineinstellung erfolgen muss. Anders gesagt ist es gemäß dem Stand der Technik und insbesondere bei derart komplexen Systemen schwierig, genau und rasch eine Einstellung einer bestimmten Abgasrückführrate durchzuführen.
Um diesem Missstand entgegenzuwirken, wird erfindungsgemäß eine Kaskadenregelung mit einer inneren und einer äußeren Regelschleife vorgeschlagen, wobei die äußere Schleife die Sauerstoffkonzentration in der Ansauganlage und die innere Schleife die Abgasrückführrate regelt. Erfindungsgemäß vorteilhaft wird auf diese Weise die vergleichsweise schnell einstellbare Abgasrückführrate als Hilfsregelgröße herangezogen, die ein Maß für die Sauerstoffkonzentration in der Ansauganlage ist, wobei die Sauerstoffkonzentration in der Ansauganlage nur mit einer vergleichsweise großen Zeitverzögerung einen neuen Vorgabewert erreicht. Insbesondere wird erfindungsgemäß zunächst ein Sollwert für eine Konzentration an Sauerstoff in der Ansauganlage vorgegeben und dieser wird mit einem Istwert für eine Konzentration an Sauerstoff in der Ansauganlage verglichen sowie ein Differenzwert zwischen Soll- und Istwert gebildet, wobei dieser Differenzwert einem ersten Regler zugeführt wird, wobei mittels des ersten Reglers ein erster Sollwert für einen gesamten rückzuführenden Anteil an Abgas gebildet wird, wobei dieser Soliwert mit einem Istwert des gesamten rückzuführenden Anteils an Abgas verglichen und ein Differenzwert zwi- sehen Soll- und Istwert des gesamten rückzuführenden Anteils an Abgas gebildet wird, wobei dieser Differenzwert einem zweiten Regler zugeführt wird, wobei mittels des zweiten Reglers Stellgrößen für die entsprechenden Stellmittel gebildet werden. In einer Ausführung wird mittels des zweiten Reglers eine zentrale Stellgröße gebildet, die dann auf die entsprechenden Stellmittel aufgeteilt wird. In einer Ausführung erfolgt diese Aufteilung durch eine Gewichtung des Anteils des einzelnen Stellmittels an der Einstellung der zentralen Stellgröße. Durch die Gewichtung des Einflusses der einzelnen Stellmittel können gezielt die Eigenschaften des jeweiligen Stellmittels auf die Eigenschaften der Bereitstellung des rückzuführenden Abgases berücksichtigt werden. Die zentrale Stellgröße kann beispielsweise eine Gesamtmasse an rückzuführendem Abgas sein. Einzelne Stellgrößen sind insbesondere die Steuerzeiten der Gaswechselventile der Verbrennungskraftmaschine und/oder deren Hub. Stellgrößen sind weiterhin Ventile in den Abgasrückführleitungen einer Hoch- und Niederdruckabgasrückführung, die Leitschaufeln der Turbine eines Abgasturboladers sowie Drosselklappen in der Ansaug- und Abgasanlage der Verbrennungskraftmaschine. Beispielsweise kann die Gewichtung so erfolgen, dass besonders heißes, aber schnell rückführbares Abgas mittels einer Beeinflussung der Steuerzeiten der Gaswechselventile der Verbrennungskraftmaschine und/oder deren Hub während des Kaltstarts der Verbrennungskraftmaschine höher gewichtet wird, als wenn die Verbrennungskraftmaschine Betriebstemperatur hat, d. h. die Gewichtung kann in Abhängigkeit von Parametern der Verbrennungskraftmaschine erfolgen, wie der Temperatur oder anderen. Der Istwert für eine Konzentration an Sauerstoff in der Ansauganlage kann gemessen werden, beispielsweise mit einer Lambdasonde oder aber der Istwert wird mittels eines virtuellen Sauerstoffsensors/Beobachters bestimmt. Der Istwert des gesamten rückzuführenden Anteils an Abgas wird erfindungsgemäß mittels eines Beobachters modelliert. Sowohl der erste, als auch der zweite Regler kann individuell ein- und ausgeschaltet werden, so dass verschiedene Varianten der Einstellung der Konzentration an Sauerstoff in der Ansauganlage möglich sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel sowie den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen. Hierbei zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2: eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Gemäß Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Kaskadenregelung mit einer inneren Regelschleife IR und einer äußeren Regelschleife AR zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Abgasrückführung dargestellt. Mittels der inneren Regelschleife IR erfolgt ein Vergleich eines Sollwertes AGR_Gesamt_Soll mit einem Istwert AGR_Gesamt_!st, wobei der Differenzwert Delta_AGR_Gesamt einem Regler PID_1 zugeführt wird, wobei eine Stellgröße dm_AGR_Gesamt_Soll gebildet wird. Die Stellgröße dm_AGR_Gesamt_So!l, die bevorzugt einen gesamten einzustellenden Abgasmassenstrom darstellt, wird im weiteren Verlauf einem Block S zugeführt, wobei in Block S eine Aufteilung der Stellgröße dm_AGR_Gesamt_Soll auf die einzelnen Stelleinrichtungen beziehungsweise zugeordneten Vorsteuerungen in den Blöcken U, LT und U" erfolgt, wobei insbesondere eine Aufteilung in Form einer Gewichtung der Stellgröße dm_AGR_Gesamt_Soll erfolgt, wobei beispielsweise ein bestimmter Anteil dm_HDAGR_Soll der Stellgröße dm_AGR_Gesamt_Soll auf die so genannte Hochdruck-Abgasrückführung und ein bestimmter Anteil dm_NDAGR_Soll der Stellgröße dm_AGR_Gesamt_Soll auf die so genannte Niederdruck- Abgasrückführung aufgeteilt wird, wobei eine Stellgröße der Hochdruck- Abgasrückführung das Abgasrückführventil in der Hochdruckabgasrückführleitung ist, die zwischen Abgas- und Ansaugleitung stromaufwärts der Turbine und stromabwärts des Verdichters eines Abgasturboladers angeordnet ist. Eine Stellgröße der Niederdruck-Abgasrückführung ist insbesondere das Abgasrückführventil in der Nie- derdruckabgasrückführleitung, die zwischen Abgas- und Ansaugleitung stromabwärts der Turbine und stromaufwärts des Verdichters eines Abgasturboladers angeordnet ist. Verfügt die Verbrennungskraftmaschine über einen variablen Ventiltrieb, kann auch die Stellgröße dmJAGR_Soll berücksichtigt werden. Mittels der äußeren Regelschleife ÄR erfolgt ein Vergleich eines Sollwertes 02_Soll für die Sauerstoff kon- zentration in der Ansauganlage mit einem Istwert 02_lst, wobei der Differenzwert Delta_02 einem weiteren Regler PID_2 zugeführt wird, wobei als Stellgröße der Sollwert AGR_Gesamt_Soll gebildet wird, so dass die innere Regelschleife IR und die äußere Regelschleife ÄR miteinander verbunden sind. Der Istwert 02Jst kann mittels eines Sauerstoffkonzentrationssensors oder mittels eines Modells/Beobachters bestimmt werden. Der Istwert AGR_Gesamt_lst wird bevorzugt mittels eines Modells/Beobachters bestimmt. Parallel zu den beiden Reglern P1D_1 und PID_2 können in einer Ausführung zur Verbesserung des Führungsverhaltens Vorsteuerungen A und A' vorgesehen sein. Die jeweilige Vorsteuerung kann in Abhängigkeit von Betriebsparametern BP der Verbrennungskraftmaschine erfolgen. Die beiden Regler PID_1 und PID_2 sowie die Vorsteuerungen A und A' können individuell ein- und ausgeschaltet werden. Alle Stelleinrichtungen/Aktuatoren sind im geschlossenen Regelkreis. Ungenauigkeiten bei der Aufteilung S oder bei der Umsetzung in ein Ansteuersignal in U, U' oder U" werden von den Reglern PID_1 beziehungsweise PID_2 kompensiert. in einer weiteren Ausführung gemäß Figur 2 ist es vorgesehen, den mittels des weiteren Reglers PID_2 gebildeten Sollwert AGR_Gesamt_Soll einem Block S zuzuführen, wobei in Block S eine Aufteilung der Stellgröße AGRJ3esamt_Soll erfolgt und die einzelnen Anteile der Stellgröße AGR_Gesamt_Sol! auf die zur Einstellung des gesamten einzustellenden Abgasmassenstroms zur Verfügung stehenden Stellmittel aufgeteilt werden. Insbesondere erfolgt eine Aufteilung in Form einer Gewichtung der Stellgröße AGR_Gesamt_Soll, wobei die einzelnen Anteile der Stellgröße AGR_Gesamt_Soll, beispielsweise in Form von Massenstromanteilen, jeweils einer Vorsteuerung FF, FF' und FF" zugeführt werden, so dass insbesondere ein bestimmtes Ansteuersignal AS_HDAGR_VS auf die so genannte Hochdruck- Abgasrückführung und ein bestimmtes Ansteuersignal AS_NDAGR_VS auf die so genannte Niederdruck-Abgasrückführung und gegebenenfalls auf den variablen Ventiltrieb AS_iAGR_VS aufgeteilt wird. Die Vorsteuerung FF, FF' und FF" kann beispielsweise kennfeld- oder modellbasiert erfolgen. Der mittels des weiteren Reglers PfD_2 gebildete Sollwert AGR_Gesamt_Soil wird mit einem Istwert AGR_Gesamt_lst verglichen, wobei der Differenzwert Delta_AGR_Gesamt einem Auswahlblock X zugeführt wird, der jeweils einen der nachfolgenden Regler PID_1 , PID_1 ' oder PID_1" aktiviert. Insbesondere ist stets nur einer der Regler PID_1 , PID V oder PID_1" zur gleichen Zeit aktiv. Der Auswahlblock X übernimmt das Ein- und Ausschalten des jeweiligen Reglers PID_1, PID_1 ' oder PID_1" sowie die dazu notwendige zeitliche Koordination. Erfindungsgemäß vorteilhaft wird durch die Verwendung jeweils eines Reglers P1D_1 , PID_1' oder PID_1 " für jeden Pfad zur Abgasrückführung die unterschiedliche Dynamik der einzelnen Pfade durch eine gezielte individuelle Abstimmung der Regler PID 1 , PID_1 ' oder PID_1 " berücksichtigt. Das mittels PID_1 , PID_1 ' oder PID Γ gebildete bestimmte Ansteuersignal AS HDAGR R, AS_NDAGR_R beziehungsweise AS_iAGR_R wird im weiteren Verlauf jeweils mit dem entsprechenden Ansteuersignal aus der Vorsteuerung FF, FF' oder FF" AS_HDAGR_VS, AS_NDAGR_VS beziehungsweise AS_iAGR_VS zusammengeführt und im noch weiteren Verlauf erfolgt eine Ansteuerung der jeweiligen Stellmittel, wie Abgasrückführventilen, seitens der Hoch- oder Niederdruckabgasrückführung oder dem variablen Ventiltrieb. Befindet sich das zusammengeführte Ansteuersignal, d. h. die Summe des Ansteuersignais des aktiven Reglers PID_1 , PID_1 ' oder PID_1 " und dem Ansteuersignal der dazugehörigen Vorsteuerung, in einer minimalen oder maximalen Begrenzung und der Sollwert AGR_Gesamt_soll ist noch nicht erreicht, erfolgt vom Auswahlblock X die Aktivierung eines weiteren Reglers aus PID_1 , PID_1 ' oder PID_1 ", um den Sollwert AGR_Gesamt_soll einzuregeln. Ist dann auch das zusammengeführte Ansteuersignal des zweiten Reglers und der dazugehörigen Vorsteuerung in einer minimalen oder maximalen Begrenzung und der Sollwert AGR_Gesamt_sol! ist immer noch nicht erreicht, wird vom Auswahlblock X der dritte Regler aktiviert.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Abgasrückführung, mit einer Kaskadenregelung, die eine innere und eine äußere Regelschleife umfasst, wobei die äußere Schleife zur Einstellung der Sauerstoffkonzentration in der Ansauganlage vorgesehen ist und die innere Schleife zur Einstellung des Anteils an rückzuführendem Abgas vorgesehen ist.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1 , wobei ein Sollwert für eine Konzentration an Sauerstoff in der Ansauganlage vorgegeben wird und dieser mit einem Istwert für eine Konzentration an Sauerstoff in der Ansauganlage verglichen sowie ein Differenzwert zwischen Soll- und Istwert gebildet wird, wobei dieser Differenzwert einem ersten Regler zugeführt wird, wobei mittels des ersten Reglers ein erster Sollwert für einen gesamten rückzuführenden Anteil an Abgas gebildet wird, wobei dieser Sollwert mit einem Istwert des gesamten rückzuführenden Anteils an Abgas verglichen und ein Differenzwert zwischen Soll- und Istwert des gesamten rückzuführenden Anteils an Abgas gebildet wird, wobei dieser Differenzwert einem zweiten Regler zugeführt wird, wobei mittels des zweiten Reglers Stellgrößen für die verfügbaren Stellmittel gebildet werden.
3. Verfahren nach Patentanspruch 2, wobei mittels des zweiten Reglers eine zentrale Stellgröße gebildet wird, die dann auf die verfügbaren Stellmittel aufgeteilt wird.
4. Verfahren nach Patentanspruch 3, wobei die Aufteilung durch eine Gewichtung des Anteils des einzelnen Stellmittels an der Einstellung der zentralen Stellgröße erfolgt.
5. Verfahren nach Patentanspruch 3 oder 4, wobei die zentrale Stellgröße die Gesamtmasse an rückzuführendem Abgas ist.
6. Verfahren nach Patentanspruch 2 bis 5, wobei Stellgrößen die Steuerzeiten der Gaswechselventile der Verbrennungskraftmaschine und/oder deren Hub sind und/oder Ventile in den Abgasrückführleitungen einer Hoch- und Niederdruckabgasrückführung sind und/oder die Leitschaufeln der Turbine eines Abgasturboladers sind und/oder Drosselklappen in der Ansaug- und Abgasanlage der Verbrennungskraftmaschine sind.
7. Verfahren nach Patentanspruch 4 bis 6, wobei die Gewichtung in Abhängigkeit von Parametern der Verbrennungskraftmaschine erfolgt.
8. Verfahren nach Patentanspruch 1 bis 7, wobei der Istwert für eine Konzentration an Sauerstoff in der Ansauganlage mit einer Lambdasonde gemessen wird oder mittels eines virtuellen Sauerstoffsensors/Beobachters bestimmt wird.
9. Verfahren nach Patentanspruch 1 bis 8, wobei der Istwert des gesamten rückzuführenden Anteils an Abgas mittels eines Beobachters modelliert wird.
10. Verfahren nach Patentanspruch 2 bis 9, wobei sowohl der erste, als auch der zweite Regler individuell ein- und ausgeschaltet werden kann.
PCT/DE2011/001915 2010-10-30 2011-10-26 Verfahren zum betrieb einer verbrennungskraftmaschine mit einer abgasrückführung WO2012055400A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010050164A DE102010050164B3 (de) 2010-10-30 2010-10-30 Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Abgasrückführung
DE102010050164.6 2010-10-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012055400A1 true WO2012055400A1 (de) 2012-05-03

Family

ID=45116008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2011/001915 WO2012055400A1 (de) 2010-10-30 2011-10-26 Verfahren zum betrieb einer verbrennungskraftmaschine mit einer abgasrückführung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102010050164B3 (de)
WO (1) WO2012055400A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2623755A3 (de) * 2012-01-31 2017-04-19 International Engine Intellectual Property Company, LLC Änderung eines Sauerstoffkonzentrationseinstellwerts

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3248745A1 (de) * 1982-12-31 1984-07-05 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Regelsystem fuer eine brennkraftmaschine
DE4207541A1 (de) * 1992-03-10 1993-09-16 Bosch Gmbh Robert System zur steuerung einer brennkraftmaschine
DE4322270A1 (de) * 1993-07-05 1995-01-12 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
EP1429007B1 (de) 2002-12-06 2006-04-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Einstellen einer Abgasrückführrate
DE102009016509A1 (de) * 2009-04-08 2010-10-14 Fev Motorentechnik Gmbh Regelungssystem zur Regelung einer Abgasrückführrate mittels eines virtuellen NOx-Sensors mit einer Adaption über einen NOx-Sensor

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4322319C2 (de) * 1993-07-05 2003-12-24 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
DE102008018193B3 (de) * 2008-04-10 2009-09-17 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Verfahren zur Luftmassenstromregelung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3248745A1 (de) * 1982-12-31 1984-07-05 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Regelsystem fuer eine brennkraftmaschine
DE4207541A1 (de) * 1992-03-10 1993-09-16 Bosch Gmbh Robert System zur steuerung einer brennkraftmaschine
DE4322270A1 (de) * 1993-07-05 1995-01-12 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
EP1429007B1 (de) 2002-12-06 2006-04-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Einstellen einer Abgasrückführrate
DE102009016509A1 (de) * 2009-04-08 2010-10-14 Fev Motorentechnik Gmbh Regelungssystem zur Regelung einer Abgasrückführrate mittels eines virtuellen NOx-Sensors mit einer Adaption über einen NOx-Sensor

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010050164B3 (de) 2011-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19502150C1 (de) System zur Regelung der Aufladung einer Brennkraftmaschine
WO2008131789A1 (de) Regelungssystem zur regelung der abgasrückführrate mittels virtuellem nox-sensors mit adaption über einen nox sensor
DE102009016509A1 (de) Regelungssystem zur Regelung einer Abgasrückführrate mittels eines virtuellen NOx-Sensors mit einer Adaption über einen NOx-Sensor
DE102004056894A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Ladedrucks einer Brennkraftmaschine
DE10313503B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Abgasrückführungssteuerung in Brennkraftmaschinen
EP2977596B1 (de) Brennkraftmaschine mit einer regeleinrichtung
DE102010037368A1 (de) Verfahren zur Steuerung einer Turboladeranordnung eines Verbrennungsmotors sowie Turboladeranordnung
DE102008018193B3 (de) Verfahren zur Luftmassenstromregelung
DE10352467A1 (de) Verfahren zur Steuerung mindestens eines Stellgliedes in einer Massenstromleitung
WO2019076502A1 (de) Verfahren zur modellbasierten steuerung und regelung einer brennkraftmaschine
EP1896709A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer brennkraftmaschine
DE102014013675A1 (de) Abgasrezirkulations-Regel- bzw. Steuervorrichtung, Motor, Verfahren zum Regeln bzw. Steuern einer EGR Vorrichtung und Computerprogrammprodukt
EP3594480B1 (de) Verfahren zur steuerung eines aufladungssystems
DE102010038326B4 (de) Erhöhung des Abgasrückführstroms oder der Abgasrückführrate bei bereits offenem Abgasrückführventil
EP3607194B1 (de) Verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine mit einem abgasturbolader mit variabler turbinengeometrie unter berücksichtigung des abgasgegendrucks
EP1481153A1 (de) Verfahren zum steuern einer brennkraftmaschine
WO2021239752A1 (de) Verfahren zur modellbasierten steuerung und regelung einer brennkraftmaschine
WO2007090216A2 (de) Verfahren zur regelung des luftsystems bei einer brennkraftmaschine
DE102010050164B3 (de) Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Abgasrückführung
WO2015189256A1 (de) Verfahren und steuereinheit zum ausführen eines gaswechsels in einem zylinder einer verbrennungskraftmaschine sowie verbrennungskraftmaschine mit einer solchen steuereinheit
DE102007007945A1 (de) Verfahren zum Einstellen einer Abgasrückführrate einer Brennkraftmaschine
DE102006005504A1 (de) Verfahren zur Regelung einer Ist-Größe einer Brennkraftmaschine
DE102010004229B4 (de) Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Niederdruckabgasrückführung
DE102016121120A1 (de) Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine
EP1429007A2 (de) Verfahren zum Einstellen einer Abgasrückführrate

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11819050

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1120111041659

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11819050

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1