WO2015189014A1 - Verfahren und vorrichtung zur füllungserfassung in einem zylinder einer verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur füllungserfassung in einem zylinder einer verbrennungskraftmaschine Download PDF

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Andre SHURKEWITSCH
Ingo Weise
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Definitions

  • the invention relates to a method for filling detection in a cylinder of a
  • the proportions of fresh air, residual gas and purge air of a cylinder charge are adjusted by controlling an intake valve and an exhaust valve in a suitable manner.
  • an intake valve and an exhaust valve in a suitable manner.
  • sucking, compressing, burning and ejection go through.
  • a total gas mass and a residual gas mass in the cylinder can be calculated with the aid of the switching times of intake and starting valves.
  • pressure equality is assumed between the intake manifold and the cylinder and between the exhaust manifold and the cylinder.
  • a third approach is based on the charge cycle calculation, with a simulation of the
  • the object of the present invention is to provide a method and a device for
  • An embodiment of a method for detecting charge in a cylinder of an internal combustion engine, wherein the cylinder is connected via an inlet valve with a suction pipe and via an outlet valve with an outlet channel, comprises the steps:
  • the step of providing the database including:
  • An embodiment of a device for detecting charge in a cylinder of an internal combustion engine, in particular for carrying out said method, wherein the cylinder is connected via an inlet valve with a suction pipe and via an outlet valve with an outlet channel comprises
  • a determination unit for determining a basic function qualitatively describing the dependence of the amount of the charge component on the exhaust back pressure
  • Internal combustion engine is based on an embodiment of the internal combustion engine, wherein the cylinder is connected via an inlet valve with an intake manifold and via an exhaust valve with an exhaust passage, in particular an exhaust passage of an exhaust system.
  • a database is provided with a data set relating to an amount of a charge component as a function of an exhaust gas back pressure in the discharge passage.
  • the step of providing the database includes providing measurement data measured at a test bench and providing simulation data calculated by means of a charge cycle calculation.
  • a basis function is determined on this basis, which qualitatively describes the dependence of the amount of the charge component of the exhaust back pressure.
  • a subsequent step of the method according to the invention includes adjusting the Basic function to the dataset of the database by appropriate choice of variables
  • the database is composed of the data set of measurement data measured on a test bench and of simulation data calculated by means of the charge exchange calculation. This provides an improved model that reflects the actual fill very well due to the increased number of data points.
  • the model provided with the help of the adjusted base function is very robust and reduces errors both in the simulation values and in the real ones
  • the filling-influencing actuators can be controlled very precisely. This makes it possible that even at high speeds, the opening hours of intake and
  • Exhaust valve partially overlap (scavenging), so that a part of the sucked cold fresh air flushes the hot exhaust gas located in the cylinder in the exhaust manifold, whereby the filling can be further improved.
  • the method for filling detection can be used in particular in the development of
  • Combustion engines which are based on the basic principle of the Otto process, find application.
  • the amount of the filling component may be as a mass of the fresh air component, for example a rest mass or a molar mass, or as a volume of the
  • the filling of the cylinder of an internal combustion engine is composed of different proportions of filling components, such as the fresh air, the residual gas and / or the purged air together.
  • additional charge components may also be important, for example recirculated exhaust gas.
  • the data base of the database which is provided according to the method according to the invention, can therefore, for example, a fresh air mass, a
  • a purged air mass or an additional gas mass aims to determine at least the amount of fresh air and / or the amount of residual gas in a cylinder.
  • the purged air quantity or an amount of another filling component can also be calculated.
  • the database may also contain two or more records relating to different fill components.
  • the database may include a record regarding the amount of fresh air and a record regarding the amount of residual gas.
  • the database may also contain a data set concerning the purge air quantity.
  • fresh air can be understood in a direct injection introduced into the intake manifold ambient air, the composition of which may correspond substantially to the composition of the gas mixture of the earth's atmosphere. If an exhaust gas recirculation is used, then a mixture of ambient air and recirculated exhaust gas can be regarded as fresh air.
  • injecting an air-fuel mixture into the cylinder can be understood as fresh air and a mixture of introduced into the intake manifold ambient air and fuel.
  • Residual gas is to be understood as meaning the burnt air derived from the cylinder. Fresh air flows through the cylinder during the charge cycle and enters the combustion chamber unburned
  • Outlet channel for example, between the steps ejection and suction, so called this amount of gas as purge air.
  • the quantities of the filling component or of each filling component can be measured, for example, on a test bench.
  • the measurement data relating to the quantities of the filling components or of several filling components can alternatively or additionally also be calculated from measured variables.
  • the amount of fresh air can be measured at the test bench and the amount of residual gas calculated on the basis of the measured fresh air quantity.
  • the quantities of the filling component or of each filling component can be called up, for example, from a storage medium, in particular from an electronic data store, into which measured data previously measured at a test bench and / or values calculated from measured variables have been stored.
  • the Measurement data can thus be measured directly, calculated from measured quantities, and / or reused, if suitable measurement data have already been measured or calculated for other purposes and thus present in the stored state.
  • Measuring effort can thus be kept within limits.
  • the simulation data can preferably be determined with the aid of the charge cycle calculation, in particular the one-dimensional charge exchange calculation.
  • a suitable simulation algorithm for example, by a
  • Storage medium are stored, to provide the simulation data retrieved. Thus, if suitable simulation data already exists, the computational effort can be effectively reduced.
  • an exhaust gas turbocharger can reduce a cross-section (flow cross-section) and it can adjust at the same constant factors (speed, intake manifold pressure, intake camshaft phase, exhaust camshaft phase and / or other sizes), another exhaust back pressure, which is why the filling component in the dynamics not or only can be measured with great effort.
  • a variation of the exhaust backpressure, with otherwise constant influencing variables, can however be supplemented by the simulation. For example, exactly one data point can be measured and the others simulated
  • the simulated data may u. be achieved in the real dynamics, but not be measured stationary.
  • a basic function can be qualitatively derived.
  • the basic function can be roughly a function, having a first and second curve portion, each followed by constant functions, and a third curve portion containing a linear slope have.
  • the basis function may be determined as a function including a first curve portion and a second curve portion, each followed by constant functions, and at least two curved portions located between the first and second curve portions.
  • the basis function may be a sigmoid function (gooseneck function or S function).
  • a sigmoid function is to be understood as a mathematical function with an S-shaped graph.
  • the sigmoid function may include a number of parameters that reflect an influence of inflation-affecting quantities, such as speed, intake manifold pressure, intake valve control phase, exhaust valve control phase, intake valve lift, and / or exhaust valve lift, on the amount of the charge component.
  • other influencing variables such as a
  • Suction tube temperature an engine temperature, an exhaust gas temperature, an exhaust backpressure after a turbine, a position of a charge movement flap, a
  • Affect filling component can be taken into account as additional parameters, as an add-on model, through physically-based corrections and / or through a separate filling model in the sigmoid function.
  • the basic function for calculating the fresh air mass may be, for example:
  • y fl is the normalized fresh air mass
  • x is the normalized exhaust backpressure
  • P 2 P 3, P 4 and P 5 are variable parameters of the basic function that are variable such that the basic function is optimally adapted to the data set of the respective filling component.
  • the normalized exhaust backpressure can be determined according to the equation
  • a basic function for the modeling of fresh air mass may include four parameters P2, P3, P4, and P5, these four parameters being an x-shift, i. may set a shift of the base function to a higher or lower exhaust back pressure, an amplitude, a lower curvature, and an upper curvature of the base function.
  • the four parameters or the x-displacement, the amplitude and the upper and the lower curvature of the base function may, for example, on the speed, the intake manifold pressure, the control phase of the intake valve and / or the control phase of the exhaust valve dependent. Such a dependency will be described in detail below with respect to a concrete example.
  • the control phase of the intake valve and / or the exhaust valve may be determined by the position of the intake camshaft and / or the position of the exhaust camshaft. Alternatively, the inlet valve and / or the
  • Exhaust valve also be otherwise, for example, electronically, mechanically or magnetically controlled.
  • the following function can be used as a basic function:
  • y rg is the normalized residual gas mass
  • x is the normalized exhaust back pressure, which is defined in accordance with equation II
  • Q2, Q3, Q4 and Q5 are variable parameters of the basic function.
  • the residual gas mass m rg can be adjusted according to where m rgmi n is the minimum residual gas mass and m rgmax is the maximum residual gas mass .
  • a basic function for the modeling of a residual gas mass can also contain four parameters Q2, Q3, Q4 and Q5.
  • the parameters Q2, Q3, Q4, and Q5 may in turn set an X-shift or shift of the base function to a higher or lower exhaust back pressure, an amplitude, a lower curvature, and / or an upper curvature of the base function.
  • x the standardized exhaust gas back pressure defined by the equation II and R1, R2, R3, R4 and R5 variable parameters of the basic function.
  • the basic function for the purge air mass may be a function composed of two sigmoid functions.
  • the parameters R1, R2, R3, R4 and R5 may be an X shift of the base function to a higher or lower exhaust back pressure, an amplitude, a lower curve, a middle upper curve, a lower middle curve and / or an upper one Define curvature of the basis function.
  • the basic function can not only be determined for a specific operating state of the internal combustion engine, but for a number of different operating modes. States, since the filling components of a cylinder filling, for example, of an intake manifold pressure, an engine speed, a control phase of the intake valve and / or a control phase of the exhaust valve of the internal combustion engine can depend. Therefore, it may be useful to determine the basic functions for different intake manifold pressures, engine speeds, intake valve control phases, and / or exhaust valve control phases, respectively. For this purpose, for example, a database can be made available that contains different data records concerning the filling component or each
  • variable parameters can then be determined for each of these data records.
  • the variable parameters may depend on at least one operating condition determining quantity, such as intake manifold pressure, speed and timing of the intake valve and the exhaust valve.
  • the variable parameters may each depend on the intake manifold pressure, the speed and the timing of the control of the intake valve and the exhaust valve. Due to the operating state-dependent determination of the variable parameters, the mass of one or each filling component can be modeled very accurately and reliably.
  • variable parameters for non-measurable operating states can be estimated on the basis of the already determined variable parameters, in particular simulated, extrapolated or intrapolated.
  • the determined variable parameters for the different measurable and / or simulable operating states and / or the estimated parameters for non-measurable operating states can be stored, for example, in a memory unit, for example an electronic data memory. It may be helpful to store the variable parameters of the basis function in multidimensional characteristics. Alternatively, a model of the basis function can be stored in artificial neural networks. Other alternatives of dropping the model are the use of polynomial models or Gaussian
  • variable parameters For the help of multidimensional characteristics, it is possible to set variable parameters for
  • variable parameters for example for the fresh air mass according to equation I, the parameters
  • Intake manifold pressure can play a significant role in determining quantities of
  • Play fill components Under certain circumstances, it may therefore be favorable to provide a basic function as a function of both the exhaust backpressure and the intake manifold pressure due to the strong influence of the quantities of the charge components on the intake manifold pressure.
  • a database with measurement data and the intake manifold pressure For this purpose, for example, a database with measurement data and the intake manifold pressure.
  • the respective basic functions can also be found for a residual gas mass and for a purge air mass.
  • the respective basic functions may contain several variable parameters.
  • the variable parameters provided by the Adjustment of the basis function were received, and possibly those that were estimated from the parameters obtained from the adaptation, in turn, can be stored in characteristics so that ultimately only the respective parameters must be called for modeling and not the underlying records must be stored.
  • the present invention further relates to a device for filling detection in a cylinder of an internal combustion engine.
  • the device can be used, for example, for
  • the device is designed such that the filling of a cylinder, which is connected via an inlet valve to the suction pipe and via an outlet valve with an outlet channel, is detectable.
  • the device contains an interface, such as a hardware interface, for providing a database, which is designed such that a database with a data set relating to an amount of a charge component in dependence on an exhaust backpressure in the exhaust duct is provided.
  • This dataset contains measurement data measured on a test bench and simulation data calculated by means of a charge cycle calculation.
  • the device further includes a
  • Determining unit for determining a basic function, which is designed such that a basic function, which qualitatively describes the dependence of the amount of the charge component of the exhaust gas back pressure, can be determined. Furthermore, the device comprises a correction unit for adapting the basis function to data of the database, which is designed so that the
  • the Basic function is adaptable to at least the one record of the database by a suitable choice of variable parameters of the base function.
  • the determining unit and the correcting unit may include electronic components such as a microprocessor, a data memory, and the like. In some embodiments, the
  • Determination unit and the correction unit can be realized as a single processor.
  • the filling detection apparatus may be used to determine an amount of one or more filling components, such as e.g. a fresh air amount, a residual gas amount, a
  • the basic function may be, for example, a sigmoid function as described in detail with respect to the method. Accordingly, the parameters of the
  • Input valve a control phase of the exhaust valve, an intake valve, a
  • Auslassventilhub an exhaust backpressure after exhaust gas turbocharger, a suction and
  • the device according to the invention may further include a measuring unit for measuring the quantities of the filling component as a function of the exhaust gas back pressure at the test stand.
  • the measuring unit can be a pressure gauge.
  • the measuring unit can still have a
  • Computing device included to calculate from measured quantities used as measured data quantities of the filling component.
  • This measuring unit can be connected via the interface with the determining unit and the correction unit of the device, so that measurement data, which are measured or calculated at the test bench, to the
  • Determination unit and the correction unit can be transmitted.
  • the measurement data of the quantities of the charge component measured on the test bench or of the quantities of the charge component calculated from measured quantities can also be read from a memory into which they have previously been stored. The memory that as
  • electronic data storage may be formed, may be integrated into the device or be designed as an external memory.
  • the apparatus may further include a simulation device for generating simulation data.
  • the simulation device can be, for example, a processor which is provided with software for simulation, for example a software for charge exchange calculation.
  • the software for the charge cycle calculation can be, for example, the GT Power Engine Simulation Software from Gamma Technologies.
  • simulation data can also be retrieved from a memory, in particular a data memory, in which they have previously been stored.
  • variable parameters of the basic function can be determined for different operating states and stored in a suitable manner.
  • models of the quantities of one or each filling component can be created, which determine the quantity of
  • Throttle and the turbocharger of an internal combustion engine are optimally controlled, even if operating conditions that are normally difficult or impossible to measure or simulate are affected.
  • the modeling of the quantities of the filling components can thus be made flexible and leads to a robust, reliable modeling which is suitable for optimizing the development process of an internal combustion engine.
  • 1 is a flowchart of a method for filling detection
  • FIG. 2 shows measured data relating to the fresh air mass in a cylinder
  • Fig. 3 is a graphic representation of a basic function
  • Figs. 4A-4D illustrate the influence of the variable parameters on the graph of the basis function
  • Fig. 6 is a schematic representation of the device for filling detection
  • FIG. 7 shows a use of the determined parameters of the basic function
  • FIG. 10 measurement data relating to a purge air mass
  • Fig. 1 1 a basic function with respect to the scavenger air.
  • FIGS. 1 to 4D An exemplary embodiment of the inventive method for charge detection in an internal combustion engine is shown in FIGS. 1 to 4D.
  • the embodiment relates to the determination of a fresh air mass in the cylinder of the internal combustion engine.
  • FIG. 1 shows a flowchart for the method according to the invention for charge detection.
  • a first step 100 measured data of the fresh air mass are provided as a function of an exhaust backpressure.
  • An example of the measurement data is shown in FIG. FIG.
  • Measurements 30 with respect to the same intake manifold pressure show a flat sloping plateau, which increasingly decreases with increasing intake manifold pressure.
  • simulation data is provided.
  • the simulation data are determined, for example, with the aid of charge exchange calculations.
  • the provision of the measurement data 100 and the provision of the simulation data 101 results in the provision of a database containing data sets for different operating states, for example for different intake manifold pressures, relating to the fresh air mass.
  • the measurement data 30 (marked with a cross) and the simulation data 31 (marked with dots) of a data set are represented as normalized values, these being recorded for a single intake manifold pressure or a single operating state.
  • a basis function is determined which qualitatively maps a progression following the dataset in FIG. 3 determined in steps 101 and 102.
  • the basis function may be, for example, a function according to equation I.
  • the shape of the base function 20 is dependent on the operating state of the internal combustion engine, e.g. from the intake manifold pressure, the speed and the control phase of the intake and exhaust valves.
  • Figure 4A shows the influence of the parameter P2 on the amplitude of the base function.
  • the parameter P4 describes the x-shift, i. the
  • the equation I is adapted to the data set as shown in FIG.
  • the parameters P2, P3, P4 and P5 be stored for example in a memory.
  • the parameters in 4D characteristics can be stored as a function of the intake manifold pressure, the rotational speed, the control phase of the intake valve and the control phase of the exhaust valve.
  • the deposition can be supplemented by a simulation of the parameters in operating states that are neither accessible by the measurement on the test bench nor by simulation data.
  • Fig. 5 is a three-dimensional representation of the fresh air mass m fl as a function of the intake manifold pressure p s and the exhaust back pressure p ag shown.
  • the measurement data 30 and the simulation data 31 are measured or calculated in a rather narrow range, since other operating states are not or only with difficulty accessible.
  • the basic function 20 or the sigmoid function is adapted to the measured values 30 and the simulation values 31. It can be seen that the shape of the sigmoid function 20 and thus the parameters P2, P3, P4 and P5 do not change negligibly in dependence on the intake manifold pressure p s . With the aid of the method according to the invention, it is thus possible to analytically model the fresh air mass m fl even for those operating states which are not readily accessible, ie measurable or simulatable, by other means.
  • FIG. 6 now shows a schematic representation of a device for charge detection, for example for determining the fresh air mass m fl in a cylinder.
  • the device 4 contains an interface 40 for providing a database, as already described with regard to FIG. 1.
  • the device 4 contains, for example, a measuring unit 41 for measuring the fresh air mass m fl at a test stand and / or a simulation device 42 for generating simulation data relating to the fresh air mass m fl and / or at least one memory 43 in which measured data and / or simulation data are stored ,
  • the device 4 contains, for example, a measuring unit 41 for measuring the fresh air mass m fl at a test stand and / or a simulation device 42 for generating simulation data relating to the fresh air mass m fl and / or at least one memory 43 in which measured data and / or simulation data are stored ,
  • the device 4 contains, for example, a measuring unit 41 for measuring the fresh air mass m fl at a test stand and
  • Device 4 additionally contains a determination unit 44 for determining a basic function 20 which qualitatively describes the dependence of the mass of the fresh air mass on the exhaust backpressure p ag . Furthermore, the device contains a correction unit 45 for adapting the base function 20 to at least the one data base of the database by suitable selection of parameters of the base function 20.
  • the device 4 may also include a memory 46 for storing the variable parameters of the base function.
  • the device 4 can also contain a processing device 47 which stores the variable parameters of the basic function, for example in four-dimensional characteristic areas, and / or for different ones
  • the processing device 47 may be connected to the memory 46 to store the corresponding characteristics and / or extrapolation data. If the parameters P2, P3, P4 and P5 are stored in characteristic areas 50, then they can be used later to determine the optimum course of the fresh air mass for certain operating states. The corresponding is shown schematically in FIG. 7.
  • FIG. 1 shows the method 10 shown in FIG. 1 and the device 40 shown in FIG. 6 and hitherto only been described with regard to the determination of the fresh air mass m fl .
  • the residual gas mass m rg can also be determined with the aid of a corresponding method and a corresponding device.
  • the measured values 30 shown in FIG. 8 are recorded and, in addition, simulation data are provided.
  • FIG. 8 shows the measured values 30 of the residual gas mass m rg as a function of the exhaust gas back pressure p agg for different ones
  • FIG. 9 shows the qualitative shape of the course of the basic function 20 for the residual gas mass m rg . However, this must still be adapted to the actual data (measured data 30 and simulation data 31), which takes place by means of a parameter adaptation.
  • the basic function 20 shown in FIG. 9 can be described for example by the equation IV, wherein the parameters Q2, Q3, Q4 and Q5 are the shape, in particular the
  • Filling detection of a cylinder of an internal combustion engine can thus be applied to the determination of the masses of each of the filling components, ie the fresh air mass, the residual gas mass and / or the scavenger air, and / or combine arbitrarily.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren (10) zur Füllungserfassung in einem Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine, wobei der Zylinder über ein Einlassventil mit einem Saugrohr und über ein Auslassventil mit einem Auslasskanal verbunden ist. Das Verfahren (10) umfasst die Schritte: Bereitstellen (102) einer Datenbasis mit einem Datensatz betreffend eine Menge einer Füllungskomponente in Abhängigkeit eines Abgasgegendrucks (pag) im Auslasskanal, wobei der Schritt des Bereitstellens (102) einer Datenbasis enthält: Bereitstellen (100) von Messdaten (30), die an einem Prüfstand gemessen sind, und Bereitstellen (101) von Simulationsdaten (31), die mittels einer Ladungswechselrechnung berechnet sind, Bestimmen (103) einer Basisfunktion (20), die die Abhängigkeit der Menge der Füllungskomponente vom Abgasgegendruck (pag) qualitativ beschreibt, und Anpassen (104) der Basisfunktion (20) an zumindest den einen Datensatz der Datenbasis durch geeignete Wahl von variablen Parametern der Basisfunktion (20).

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Füllungserfassung in einem Zylinder einer
Verbrennungskraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Füllungserfassung in einem Zylinder einer
Verbrennungskraftmaschine und eine Vorrichtung zur Füllungserfassung in einem Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine.
Um eine Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs bei geringem Kraftstoffverbrauch und geringem Schadstoffausstoß zu betreiben, werden die Anteile an Frischluft, Restgas und Spülluft einer Zylinderfüllung durch Regelung eines Einlassventils und eines Auslassventils in geeigneter Weise eingestellt. Dazu werden bei einem Viertaktmotor beispielsweise die vier Prozessschritte Ansaugen, Verdichten, Verbrennen und Ausstoßen durchlaufen. Beim
Ansaugen wird das Einlassventil, kurz bevor der Kolben einen oberen Totpunkt erreicht, geöffnet, wobei das Auslassventil geöffnet bleibt. Nach Durchlaufen des oberen Totpunkts wird das Auslassventil geschlossen. Erst, nachdem der Kolben den unteren Totpunkt erreicht hat und sich teilweise wieder nach oben bewegt hat, wird das Einlassventil wieder geschlossen. Insbesondere bei Verbrennungskraftmaschinen, die auf dem Miller-Verfahren basieren, hat die Füllung des Zylinders einen erheblichen Einfluss auf deren Betriebseigenschaften. Das Miller- Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Einlassventil im Vergleich zum herkömmlichen Otto-Prozess sehr früh schließt, wodurch die Luftmenge im Zylinder verringert ist. Für die Entwicklung von Verbrennungskraftmaschinen ist es daher von großer Bedeutung, dass auf Modelle zur Füllungserfassung zurückzugegriffen werden kann, auf deren Genauigkeit Verlass ist.
Es existieren mehrere Ansätze zur Füllungsmodellierung. Gemäß einem Ansatz lassen sich mit Hilfe der Schaltzeitpunkte von Einlass- und Anlassventilen eine Gesamtgasmasse und eine Restgasmasse im Zylinder berechnen. Unter Anwendung der allgemeinen Gleichung für ideale Gase wird Druckgleichheit zwischen Saugrohr und Zylinder bzw. zwischen Abgaskrümmer und Zylinder angenommen. Ein Beispiel für eine solche Berechnung der Luftfüllung einer
Verbrennungskraftmaschine wird durch die DE 43 25 902 A1 gegeben. Allerdings ist bei diesem Ansatz eine Reihe von Vereinfachungen vorzunehmen, so dass viele Betriebspunkte nicht ausreichend genau beschrieben werden können. Auch empirische Modellkorrekturen führen nicht zu der erwünschten Genauigkeit. Gemäß einem weiteren Ansatz werden Schluckkurven für alle möglichen Kombinationen der füllungsbeeinflussenden Größen des Motors abgelegt. Aus der DE 102 49 342 A1 ist beispielsweise ein Verfahren zum Bestimmen des Restgaspartialdrucks in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine bekannt. Dabei werden für unterschiedliche Zeitpunkte für das Schließen und Öffnen von Einlass- bzw. Auslassventilen Kennfelder aufgenommen. Diese können zum Bestimmen der Restgaswerte mit einem Schwerpunktfaktor interpoliert werden. Alternativ kann mit einem entsprechenden Ansatz auch die Frischluftmasse in Abhängigkeit des Saugrohrdrucks bestimmt werden. Dieser datenbasierte Ansatz ermöglicht jedoch keine physikalische Modellierung. Zudem wird der Abgasgegendruck bei der Füllungserfassung nicht physikalisch korrekt berücksichtigt, da dieser nur mit sehr großem Aufwand unabhängig vom Saugrohrdruck variiert werden kann. Interpolationen und Extrapolationen insbesondere hinsichtlich des Abgasgegendruckes führen zu einer nicht ausreichenden Genauigkeit des Modells.
Ein dritter Ansatz beruht auf der Ladungswechselrechnung, wobei eine Simulation des
Motorprozesses durchgeführt wird. Insbesondere ist eine eindimensionale Ladungswechselrechnung bekannt, bei der eine zeitliche und entlang der Rohre räumliche Beschreibung der Vorgänge geliefert wird. Allerdings liefert auch die Ladungswechselrechnung nur eine begrenzte Genauigkeit der Füllungserfassung. Zudem ist die Ladungswechselrechnung rechenintensiv.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur
Füllungserfassung in einem Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine zur Verfügung zu stellen, die die oben genannten Nachteile wenigstens teilweise überwindet.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 und die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Anspruch 9 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Füllungserfassung in einem Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine, wobei der Zylinder über ein Einlassventil mit einem Saugrohr und über ein Auslassventil mit einem Auslasskanal verbunden ist, enthält die Schritte:
Bereitstellen einer Datenbasis mit einem Datensatz betreffend eine Menge einer Füllungskomponente in Abhängigkeit eines Abgasgegendrucks im Auslasskanal, wobei der Schritt des Bereitstellens der Datenbasis enthält:
Bereitstellen von Messdaten, die an einem Prüfstand gemessen sind, und Bereitstellen von Simulationsdaten, die mittels einer Ladungswechselrechnung berechnet sind,
Bestimmen einer Basisfunktion, die die Abhängigkeit der Menge der
Füllungskomponente vom Abgasgegendruck qualitativ beschreibt, und
Anpassen der Basisfunktion an den Datensatz der Datenbasis durch geeignete Wahl von variablen Parametern der Basisfunktion.
Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Füllungserfassung in einem Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere zum Ausführen des erwähnten Verfahrens, wobei der Zylinder über ein Einlassventil mit einem Saugrohr und über ein Auslassventil mit einem Auslasskanal verbunden ist, umfasst
eine Schnittstelle zum Bereitstellen einer Datenbasis mit einem Datensatz betreffend eine Menge einer Füllungskomponente in Abhängigkeit eines Abgasgegendrucks im
Auslasskanal, wobei der Datensatz Messdaten, die an einem Prüfstand gemessen sind, und Simulationsdaten, die mittels einer Ladungswechselrechnung berechnet sind, enthält,
eine Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Basisfunktion, die die Abhängigkeit der Menge der Füllungskomponente vom Abgasgegendruck qualitativ beschreibt, und
eine Korrektureinheit zum Anpassen der Basisfunktion an den Datensatz der
Datenbasis durch geeignete Wahl von variablen Parametern der Basisfunktion.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Füllungserfassung in einem Zylinder einer
Verbrennungskraftmaschine basiert auf einer Ausgestaltung der Verbrennungskraftmaschine, bei der der Zylinder über ein Einlassventil mit einem Saugrohr und über ein Auslassventil mit einem Auslasskanal, insbesondere einem Auslasskanal einer Auspuffanlage, verbunden ist. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Datenbasis mit einem Datensatz betreffend eine Menge einer Füllungskomponente in Abhängigkeit von einem Abgasgegendruck im Auslasskanal bereitgestellt. Der Schritt des Bereitstellens der Datenbasis enthält das Bereitstellen von Messdaten, die an einem Prüfstand gemessen sind, und das Bereitstellen von Simulationsdaten, die mittels einer Ladungswechselrechnung berechnet sind. Nach dem Bereitstellen der Datenbasis wird auf dieser Grundlage eine Basisfunktion bestimmt, die die Abhängigkeit der Menge der Füllungskomponente vom Abgasgegendruck qualitativ beschreibt. Ein nachfolgender Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält das Anpassen der Basisfunktion an den Datensatz der Datenbasis durch geeignete Wahl von variablen
Parametern der Basisfunktion.
Die Füllungserfassung in einem Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine erfolgt nunmehr in Abhängigkeit des Abgasgegendrucks. Da die Füllung in dem Zylinder auch bei konstantem Saugrohrdruck veränderbar ist, sobald eine Änderung des Abgasgegendrucks vorliegt, kann auf Basis der Füllungserfassung in Abhängigkeit des Abgasgegendrucks eine genaue Darstellung der Füllungsänderung zur Verfügung gestellt werden. Außerdem kann mit Hilfe der
anpassbaren Basisfunktion ein gutes Extrapolationsergebnis erzielt werden, wodurch die Robustheit erhöht werden kann. Zudem setzt sich die Datenbasis mit dem Datensatz aus Messdaten, die an einem Prüfstand gemessen sind, und aus Simulationsdaten, die mittels der Ladungswechselrechnung berechnet sind, zusammen. Damit lässt sich ein verbessertes Modell bereitstellen, das aufgrund der erhöhten Anzahl an Datenpunkten die tatsächliche Füllung sehr gut wiedergibt. Das mit Hilfe der angepassten Basisfunktion bereitgestellte Modell ist sehr robust und verringert Fehler sowohl in den Simulationswerten als auch in den realen
Messdaten.
Auf der Grundlage des Modells, das durch das erfindungsgemäße Verfahren bereitgestellt wird, können die füllungsbeeinflussenden Stelleinheiten sehr genau gesteuert werden. Damit wird es möglich, dass sich auch bei hohen Drehzahlen die Öffnungszeiten von Einlass- und
Auslassventil teilweise überschneiden (Scavenging), so dass ein Teil der angesaugten kalten Frischluft das im Zylinder befindliche heiße Abgas in den Abgaskrümmer spült, wodurch die Füllung weiter verbessert werden kann.
Das Verfahren zur Füllungserfassung kann insbesondere bei der Entwicklung von
Verbrennungskraftmaschinen, die auf dem Grundprinzip des Otto-Prozesses basieren, Anwendung finden. Alternativ kann das Verfahren zur Füllungserfassung auch bei der
Entwicklung von Dieselmotoren zum Einsatz kommen.
Die Menge der Füllungskomponente kann als eine Masse der Frischluftkomponente, beispielsweise eine Ruhemasse oder eine molare Masse, oder als ein Volumen der
Frischluftkomponente sein.
Die Füllung des Zylinders einer Verbrennungskraftmaschine setzt sich aus verschiedenen Mengenanteilen an Füllungskomponenten, wie der Frischluft, dem Restgas und/oder der durchgespülten Luft, zusammen. Je nach Ausgestaltung der Verbrennungskraftmaschine können noch zusätzliche Füllungskomponenten von Bedeutung sein, beispielsweise rückgeführtes Abgas. Der Datensatz der Datenbasis, die gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellt wird, kann also beispielsweise eine Frischluftmasse, eine
Restgasmasse, eine durchgespülte Luftmasse oder eine zusätzliche Gasmasse sein. Das Verfahren zur Füllungserfassung zielt somit darauf ab, zumindest die Frischluftmenge und/oder die Restgasmenge in einem Zylinder zu bestimmen. Gegebenenfalls können auch die durchgespülte Luftmenge oder eine Menge einer anderen Füllungskomponente berechnet werden. Die Datenbasis kann auch zwei oder mehr Datensätze enthalten, die unterschiedliche Füllungskomponenten betreffen. Beispielsweise kann die Datenbasis einen Datensatz betreffend die Frischluftmenge und einen Datensatz betreffend die Restgasmenge enthalten. Gegebenenfalls kann die Datenbasis zudem einen Datensatz betreffend die Spülluftmenge enthalten.
Als Frischluft kann bei einer Direkteinspritzung die in das Saugrohr eingeleitet Umgebungsluft verstanden werden, deren Zusammensetzung im Wesentlichen der Zusammensetzung des Gasgemisches der Erdatmosphäre entsprechen kann. Wird eine Abgasrückführung eingesetzt, so kann als Frischluft auch ein Gemisch aus Umgebungsluft und rückgeführtem Abgas angesehen werden. Bei Einspritzung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in den Zylinder kann als Frischluft auch ein Gemisch aus in das Saugrohr eingeleiteter Umgebungsluft und Kraftstoff verstanden werden.
Unter Restgas ist die aus dem Zylinder abgeleitete verbrannte Luft zu verstehen. Fließt Frischluft beim Ladungswechsel durch den Zylinder und gelangt unverbrannt in den
Auslasskanal, beispielsweise zwischen den Schritten Ausstoßen und Ansaugen, so bezeichnet man diese Gasmenge als Spülluft.
Zum Bereitstellen der Messdaten können die Mengen der Füllungskomponente bzw. jeder Füllungskomponente beispielsweise an einem Prüfstand gemessen werden. Die die Mengen der Füllungskomponenten oder mehrerer Füllungskomponenten betreffenden Messdaten können alternativ oder zusätzlich auch aus gemessenen Größen berechnet werden. Zum Beispiel kann die Frischluftmenge an dem Prüfstand gemessen werden und die Restgasmenge auf Basis der gemessenen Frischluftmenge berechnet werden. Alternativ oder zusätzlich können die Mengen der Füllungskomponente bzw. jeder Füllungskomponente beispielsweise aus einem Speichermedium, insbesondere aus einem elektronischen Datenspeicher, abgerufen werden, in das zuvor an einem Prüfstand gemessene Messdaten und/oder aus gemessenen Größen berechnete Werte gespeichert wurden. Je nach den Anforderungen können die Messdaten somit direkt gemessen werden, aus gemessenen Größen berechnet werden, und/oder wiederverwendet werden, falls geeignete Messdaten bereits zu anderen Zwecken gemessen bzw. berechnet wurden und somit im gespeicherten Zustand vorliegen. Der
Messaufwand kann somit in Grenzen gehalten werden.
Die Simulationsdaten können vorzugsweise mit Hilfe der Ladungswechselrechnung, insbesondere der eindimensionalen Ladungswechselrechnung, bestimmt werden. Dazu kann beispielsweise ein geeigneter Simulationsalgorithmus, der beispielsweise durch einen
Prozessor ausgeführt wird, zum Einsatz kommen. Auf dem Gebiet der Simulation von
Motordaten ist zum Beispiel die GT Power Engine Simulation Software der Firma Gamma Technologies bekannt. Die Berechnung der Simulationsdaten ist jedoch nicht nur auf die Simulation mit Hilfe von GT Power Engine Simulation Software beschränkt, sondern kann auch mit anderen Simulationsalgorithmen bereitgestellt werden. Alternativ oder zusätzlich können auch bereits zuvor durch Simulation bestimmte Simulationsdaten, die auf einem
Speichermedium hinterlegt sind, zum Bereitstellen der Simulationsdaten abgerufen werden. Damit kann, sofern geeignete Simulationsdaten bereits vorhanden sind, der Rechenaufwand effektiv reduziert werden.
Typischerweise ergibt sich stationär bei aufgeladenem Motor exakt ein Abgasgegendruck, solange relevante füllungsbeeinflussende Größen wie eine Drehzahl, ein Saugrohrdruck, eine Einlassnockenwellenphase, eine Auslassnockenwellenphase und/oder andere Größen, konstant sind. Genau dieser Abgasgegendruck kann messtechnisch stationär am Prüfstand zusammen mit der entsprechenden Füllungskomponente erfasst werden. In der Dynamik kann ein Abgasturbolader einen Querschnitt (Strömungsquerschnitt) verringern und es kann sich bei den gleichen konstanten Einflussgrößen (Drehzahl, Saugrohrdruck, Einlassnockenwellenphase, Auslassnockenwellenphase und/oder andere Größen) ein anderer Abgasgegendruck einstellen, weshalb sich die Füllungskomponente in der Dynamik nicht oder nur mit großem Aufwand messtechnisch erfassen lässt. Eine Variation des Abgasgegendruckes, bei ansonsten konstanten Einflussgrößen, kann jedoch durch die Simulation ergänzt werden. Es kann beispielsweise exakt ein Datenpunkt gemessen und die anderen simuliert sein, um die
Basisfunktion in Abhängigkeit vom Abgasgegendruck beschreiben zu können. Die simulierten Daten können u.U. in der Dynamik real erreicht werden, nicht aber stationär gemessen werden.
Aus einer qualitativen Betrachtung der Messdaten und Simulationsdaten des einen Datensatzes oder mehrerer Datensätze betreffend eine der Füllungskomponenten kann qualitativ eine Basisfunktion abgeleitet werden. Die Basisfunktion kann in grober Näherung eine Funktion sein, die einen ersten und zweiten Kurvenabschnitt, die jeweils konstanten Funktionen folgen, und einen dritten Kurvenabschnitt, der eine lineare Steigung enthält, aufweisen. In einer genaueren Näherung kann die Basisfunktion als Funktion bestimmt sein, die einen ersten Kurvenabschnitt und einen zweiten Kurvenabschnitt, die jeweils konstanten Funktionen folgen, und mindestens zwei gekrümmte Abschnitte, die zwischen dem ersten und dem zweiten Kurvenabschnitt angeordnet sind, enthalten.
In einer noch feineren Näherung kann die Basisfunktion eine Sigmoidfunktion (Schwanenhalsfunktion oder S-Funktion) sein. Eine Sigmoidfunktion ist als mathematische Funktion mit einem S-förmigen Graphen zu verstehen. Die Sigmoidfunktion kann eine Reihe von Parametern enthalten, die einen Einfluss von füllungsbeeinflussenden Größen, beispielsweise der Drehzahl, des Saugrohrdrucks, der Steuerphase des Einlassventils, der Steuerphase des Auslassventils, des Einlassventilhubs und/oder des Auslassventilhubs, auf die Menge der Füllungskomponente wiedergeben. Zudem können auch weitere füllungsbeeinflussende Größen wie eine
Saugrohrtemperatur, eine Motortemperatur, eine Abgastemperatur, ein Abgasgegendruck nach einer Turbine, eine Stellung einer Ladungsbewegungsklappe, eine
Saugrohrlängenumschaltung, eine Zylinderabschaltung und/oder ein sogenanntes„Second Event" (ein weiteres Öffnen des Einlass- oder Auslassventils), die Menge der
Füllungskomponente beeinflussen. Diese weiteren füllungsbeeinflussenden Größen können als weitere Parameter, als Add-On-Modell, durch physikalisch-basierte Korrekturen und/oder durch ein separates Füllungsmodell in der Sigmoidfunktion berücksichtigt werden.
Typische Basisfunktionen für die verschiedenen Füllungskomponenten werden nachfolgend aufgeführt.
Die Basisfunktion für die Berechnung der Frischluftmasse kann beispielsweise lauten:
Figure imgf000009_0001
Dabei ist yfl die normierte Frischluftmasse, x der normierte Abgasgegendruck und P2, P3, P4 und P5 variable Parameter der Basisfunktion, die so veränderbar sind, dass die Basisfunktion optimal an den Datensatz der jeweiligen Füllungskomponente angepasst ist. Der normierte Abgasgegendruck lässt sich gemäß der Gleichung
berechnen, wobei pag der Abgasgegendruck, pag min der minimale Abgasgegendruck und pagmax der maximale Abgasgegendruck ist. Die Frischluftmasse mfl lässt sich berechnen durch mß = yß - mßmiiX - mßmin (III), wobei nrifimin die minimale Frischluftmasse und mflmax die maximale Frischluftmasse ist.
Wie aus Gleichung I beispielhaft hervorgeht, kann eine Basisfunktion für die Modellierung einer Frischluftmasse vier Parameter P2, P3, P4 und P5 enthalten, wobei diese vier Parameter eine x-Verschiebung, d.h. eine Verschiebung der Basisfunktion zu einem höheren oder niedrigeren Abgasgegendruck, eine Amplitude, eine untere Krümmung und eine obere Krümmung der Basisfunktion festlegen können. Die vier Parameter bzw. die x-Verschiebung, die Amplitude und die obere und die untere Krümmung der Basisfunktion können zum Beispiel von der Drehzahl, dem Saugrohrdruck, der Steuerphase des Einlassventils und/oder der Steuerphase des Auslassventils abhängig sein. Eine solche Abhängigkeit wird weiter unten bezüglich eines konkreten Beispiels im Detail beschrieben. Die Steuerphase des Einlassventils und/oder des Auslassventils kann durch die Stellung der Einlassnockenwelle und/oder die Stellung der Auslassnockenwelle bestimmt sein. Alternativ können das Einlassventil und/oder das
Auslassventil auch anderweitig, beispielsweise elektronisch, mechanisch oder magnetisch steuerbar sein.
Für die Restgasmasse lässt sich beispielsweise die folgende Funktion als Basisfunktion einsetzen:
Q2
(IV),
1
= T 1
0 lß3+ß5l - e |ß3+ßs| wobei yrg die normierte Restgasmasse, x der normierte Abgasgegendruck, der entsprechend der Gleichung II definiert ist, und Q2, Q3, Q4 und Q5 variable Parameter der Basisfunktion sind. Analog zur Frischluftmasse lässt sich die Restgasmasse mrg gemäß
Figure imgf000011_0001
berechnen, wobei mrgmin die minimale Restgasmasse und mrgmax die maximale Restgasmasse ist.
Auch eine Basisfunktion für die Modellierung einer Restgasmasse kann vier Parameter Q2, Q3, Q4 und Q5 enthalten. Die Parameter Q2, Q3, Q4 und Q5 können wiederum eine X- Verschiebung bzw. eine Verschiebung der Basisfunktion zu einem höheren oder niedrigeren Abgasgegendruck, eine Amplitude, eine untere Krümmung und/oder eine obere Krümmung der Basisfunktion festlegen. Weiterhin können die vier Parameter von der Drehzahl, dem
Saugrohrdruck, der Steuerphase des Einlassventils und/oder der Steuerphase des
Auslassventils abhängen.
Die durch die Gleichungen I und IV beschriebenen Basisfunktionen für die Frischluftmasse bzw. die Restgasmasse ergeben den typischen Verlauf einer S-Funktion.
Ein Beispiel für eine Basisfunktion für die Modellierung einer Spülluftmasse kann der folgenden Gleichung folgen:
y* = Rl + 2(i+e* -> + ι+ *-->) (VI)
Dabei ist yS| die normierte Spülluftmasse, x der durch die Gleichung II definierte normierte Abgasgegendruck und R1 , R2, R3, R4 und R5 variable Parameter der Basisfunktion. Die Basisfunktion für die Spülluftmasse kann beispielsweise eine aus zwei Sigmoidfunktionen zusammengesetzte Funktion sein. Die Parameter R1 , R2, R3, R4 und R5 können eine X- Verschiebung bzw. eine Verschiebung der Basisfunktion zu einem höheren oder niedrigeren Abgasgegendruck, eine Amplitude, eine untere Krümmung, eine mittlere obere Krümmung, eine mittlere untere Krümmung und/oder eine obere Krümmung der Basisfunktion festlegen.
Die Basisfunktion kann nicht nur für einen bestimmten Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine bestimmt werden, sondern für eine Reihe von unterschiedlichen Betriebs- zuständen, da die Füllungskomponenten einer Zylinderfüllung beispielsweise von einem Saugrohrdruck, einer Motordrehzahl, einer Steuerphase des Einlassventils und/oder einer Steuerphase des Auslassventils der Verbrennungskraftmaschine abhängen können. Daher kann es nützlich sein, die Basisfunktionen jeweils für unterschiedliche Saugrohrdrücke, Motordrehzahlen, Steuerphasen des Einlassventils und/oder Steuerphasen des Auslassventils zu bestimmen. Dazu kann beispielsweise eine Datenbasis zur Verfügung gestellt werden, die unterschiedliche Datensätze betreffend die Füllungskomponente bzw. jede
Füllungskomponente für die verschiedenen Betriebszustände der Verbrennungskraftmaschine enthält. Für jeden dieser Datensätze können anschließend die variablen Parameter bestimmt werden. Die variablen Parameter können von mindestens einer den Betriebszustand bestimmenden Größe, wie dem Saugrohrdruck, der Drehzahl und den Steuerphasen des Einlassventils und des Auslassventils, abhängen. In manchen Beispielen können die variablen Parameter jeweils vom Saugrohrdruck, der Drehzahl und den Steuerphasen des Einlassventils und des Auslassventils abhängen. Durch die betriebszustandsabhängige Bestimmung der variablen Parameter lässt sich die Masse einer oder jeder Füllungskomponente sehr genau und zuverlässig modellieren.
Um die Massen der Füllungskomponenten auch für nicht-messbare Betriebszustände modellieren zu können, können die variablen Parameter für nicht-messbare Betriebszustände auf Basis der bereits bestimmten variablen Parameter abgeschätzt werden, insbesondere simuliert, extrapoliert oder intrapoliert werden.
Die bestimmten variablen Parameter für die unterschiedlichen messbaren und/oder simulierbaren Betriebszustände und/oder die abgeschätzten Parameter für nicht-messbare Betriebszustände können beispielsweise in einer Speichereinheit, beispielsweise einem elektronischen Datenspeicher, abgelegt werden. Es kann hilfreich sein, die variablen Parameter der Basisfunktion in mehrdimensionalen Kennräumen abzulegen. Alternativ kann ein Modell der Basisfunktion in künstlichen neuronalen Netzen abgelegt werden. Weitere Alternativen des Ablegens des Modells liegen in der Nutzung von Polynom-Modellen oder gaußschen
Prozessmodellen.
Mit Hilfe der mehrdimensionalen Kennräume ist es möglich, variable Parameter für
verschiedenste Betriebszustände, beispielsweise verschiedene Drehzahlen n, Saugrohrdrücke ps und verschiedene Stellungen des Einlassventils (PENW und des Auslassventils (PANW, festzuhalten und so exakt die Massen der Füllungskomponenten in ganz bestimmten Betriebszuständen zu modellieren. Dazu können die variablen Parameter, beispielsweise für die Frischluftmasse nach Gleichung I die Parameter
P2 = KRpl(n, (pENW, (pA NW ' Ps)
P3 = KRp3(n, <pEM¥, <pA NW ' Ps)
P4 = KRP4(n, <pENW, <pA NW ' Ps)
P5 = KRP5(n, (pENW, (pA NW ' Ps) ' entnommen werden. Damit kann die Masse einer bzw. jeder Füllungskomponente schnell und ohne großen Rechenaufwand bestimmt werden.
Der Saugrohrdruck kann eine wesentliche Rolle bei der Bestimmung von Mengen von
Füllungskomponenten spielen. Unter Umständen kann es daher günstig sein, aufgrund der starken Beeinflussung der Mengen der Füllungskomponenten von dem Saugrohrdruck eine Basisfunktion in Abhängigkeit sowohl des Abgasgegendrucks als auch des Saugrohrdrucks zur Verfügung zu stellen. Dazu kann beispielsweise eine Datenbasis mit Messdaten und
Simulationsdaten betreffend die Menge einer oder jeder der Füllungskomponenten in
Abhängigkeit des Abgasgegendrucks im Auslasskanal und des Saugrohrdrucks im Saugrohr bereitgestellt werden. Auf Basis dieser Datenbasis kann eine Basisfunktion bestimmt werden, die die Abhängigkeit der Menge der Füllungskomponente sowohl vom Abgasgegendruck als auch vom Saugrohrdruck qualitativ beschreibt.
Für eine Frischluftmasse mfl kann die Basisfunktion beispielsweise folgender Gleichung folgen:
Figure imgf000013_0001
(VII), wobei ps der Saugrohrdruck, pag der Abgasgegendruck und S1 , S21 , S23, S24, S25, S26, S31 , S33, S34, S35, S51 , S53, S54, S55 und S4 variable Parameter sind. Entsprechende
Basisfunktionen in Abhängigkeit vom Abgasgegendruck und vom Saugrohrdruck lassen sich auch für eine Restgasmasse und für eine Spülluftmasse finden. Die jeweiligen Basisfunktionen können mehrere variable Parameter enthalten. Die variablen Parameter, die durch die Anpassung der Basisfunktion erhalten wurden, und gegebenenfalls solche, die aus den aus der Anpassung erhaltenen Parametern abgeschätzt wurden, können wiederum in Kennräumen abgelegt werden, sodass zur Modellierung letztlich nur die jeweiligen Parameter aufgerufen werden müssen und nicht die zugrundeliegenden Datensätze gespeichert werden müssen.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Füllungserfassung in einem Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine. Die Vorrichtung kann zum Beispiel zum
Durchführen des oben beschriebenen Verfahrens zur Füllungserfassung in einem Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzt werden. Die Vorrichtung ist so ausgestaltet, dass die Füllung eines Zylinders, der über ein Einlassventil mit dem Saugrohr und über ein Auslassventil mit einem Auslasskanal verbunden ist, erfassbar ist. Die Vorrichtung enthält eine Schnittstelle, wie z.B. eine Hardwareschnittstelle, zum Bereitstellen einer Datenbasis, die so ausgebildet ist, dass eine Datenbasis mit einem Datensatz betreffend eine Menge einer Füllungskomponente in Abhängigkeit eines Abgasgegendrucks im Auslasskanal bereitstellbar ist. Dieser Datensatz enthält Messdaten, die an einem Prüfstand gemessen sind, und Simulationsdaten, die mittels einer Ladungswechselrechnung berechnet sind. Die Vorrichtung enthält weiterhin eine
Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Basisfunktion, die derart ausgebildet ist, dass eine Basisfunktion, die die Abhängigkeit der Menge der Füllungskomponente vom Abgasgegendruck qualitativ beschreibt, bestimmbar ist. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Korrektureinheit zum Anpassen der Basisfunktion an Daten der Datenbasis, die so ausgebildet ist, dass die
Basisfunktion an zumindest den einen Datensatz der Datenbasis durch geeignete Wahl von variablen Parametern der Basisfunktion anpassbar ist. Die Bestimmungseinheit und die Korrektureinheit können elektronische Bauteile aufweisen, wie einen Mikroprozessor, einen Datenspeicher und dergleichen. In manchen Ausführungsbeispielen können die
Bestimmungseinheit und die Korrektureinheit als ein einziger Prozessor verwirklicht sein.
Die Vorrichtung zur Füllungserfassung kann zur Bestimmung einer Menge einer oder mehrerer Füllungskomponenten wie z.B. einer Frischluftmenge, einer Restgasmenge, einer
Spülluftmenge und/oder einer Menge einer zusätzlichen Füllungskomponente ausgebildet sein. Die Basisfunktion kann zum Beispiel eine Sigmoidfunktion sein, wie sie hinsichtlich des Verfahrens im Detail beschrieben wurde. Entsprechend können die Parameter der
Basisfunktion abhängig von dem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine,
insbesondere von einem Saugrohrdruck, einer Motordrehzahl, einer Steuerphase des
Eingangsventils, einer Steuerphase des Auslassventils, einem Einlassventilhub, einem
Auslassventilhub, einem Abgasgegendruck nach Abgasturbolader, einer Ansaug- und
Abgastemperatur und/oder anderen füllungsbeeinflussenden Größen, sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner eine Messeinheit zum Messen der Mengen der Füllungskomponente in Abhängigkeit vom Abgasgegendruck an dem Prüfstand enthalten. Die Messeinheit kann ein Druckmessgerät sein. Die Messeinheit kann weiterhin eine
Recheneinrichtung enthalten, um aus gemessenen Größen die als Messdaten verwendeten Mengen der Füllungskomponente zu berechnen. Diese Messeinheit kann über die Schnittstelle mit der Bestimmungseinheit und der Korrektureinheit der Vorrichtung verbunden sein, so dass Messdaten, die an dem Prüfstand gemessen werden oder berechnet werden, an die
Bestimmungseinheit und die Korrektureinheit übertragen werden können. Alternativ können die Messdaten der an dem Prüfstand gemessen Mengen der Füllungskomponente oder der aus gemessenen Größen berechneten Mengen der Füllungskomponente auch aus einem Speicher, in den sie zuvor eingespeichert wurden, ausgelesen werden. Der Speicher, der als
elektronischer Datenspeicher ausgebildet sein kann, kann in die Vorrichtung integriert sein oder als externer Speicher ausgebildet sein.
Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung weiterhin eine Simulationsvorrichtung zum Erzeugen von Simulationsdaten enthalten. Die Simulationsvorrichtung kann beispielsweise ein Prozessor sein, der mit einer Software zur Simulation, beispielsweise einer Software zur Ladungswechselrechnung, versehen ist. Die Software zur Ladungswechselrechnung kann beispielsweise die GT Power Engine Simulation Software der Firma Gamma Technologies sein. Alternativ oder zusätzlich können Simulationsdaten auch aus einem Speicher, insbesondere einem Datenspeicher, in den sie zuvor abgelegt wurden, abgerufen werden.
Die hinsichtlich des Verfahrens im Detail beschriebenen Merkmale bezüglich der Bestimmung der Basisfunktion und/oder der Bestimmung der variablen Parameter sowie bezüglich der Modellierung können entsprechend auf die Vorrichtung zur Füllungserfassung übertragen werden.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich für verschiedene Betriebszustände die variablen Parameter der Basisfunktion bestimmen und in geeigneter Art und Weise hinterlegen. Auf Basis dieser können Modelle der Mengen einer oder jeder Füllungskomponente erstellt werden, die die Menge der
Füllungskomponente in Betriebszuständen, die weder durch Messungen noch Simulationen bestimmt werden können, darstellen. Damit können die die Füllung des Zylinders
beeinflussenden Komponenten, beispielsweise die Ein- und Auslassventile sowie die
Drosselklappe und der Turbolader einer Verbrennungskraftmaschine, optimal gesteuert werden, auch wenn Betriebszustände, die normalerweise gar nicht oder nur schwierig messbar oder simulierbar sind, betroffen sind. Die Modellierung der Mengen der Füllungskomponenten lässt sich somit flexibel gestalten und führt zu einer robusten, zuverlässigen Modellierung, die geeignet ist, den Entwicklungsprozess einer Verbrennungskraftmaschine zu optimieren.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Füllungserfassung;
Fig. 2 Messdaten betreffend die Frischluftmasse in einem Zylinder;
Fig. 3 eine graphische Darstellung einer Basisfunktion;
Fig.4A - 4D den Einfluss der variablen Parameter auf den Graphen der Basisfunktion;
Fig. 5 eine Darstellung von Messdaten, Simulationsdaten und der Basisfunktion;
Fig. 6 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Füllungserfassung;
Fig. 7 eine Verwendung der ermittelten Parameter der Basisfunktion;
Fig. 8 Messdaten betreffend eine Restgasmasse;
Fig. 9 eine Basisfunktion hinsichtlich der Restgasmasse;
Fig. 10 Messdaten betreffend eine Spülluftmasse; und
Fig. 1 1 eine Basisfunktion hinsichtlich der Spülluftmasse.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Füllungserfassung in einer Verbrennungskraftmaschine ist in den Figuren 1 bis 4D dargestellt. Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die Bestimmung einer Frischluftmasse in dem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine. Fig. 1 zeigt ein Flussdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren zur Füllungserfassung 10. In einem ersten Schritt 100 werden Messdaten der Frischluftmasse in Abhängigkeit von einem Abgasgegendruck bereitgestellt. Ein Beispiel für die Messdaten ist in Fig. 2 gezeigt. Fig. 2 zeigt Messwerte 30 der Frischluftmasse mfl in Abhängigkeit vom Abgasgegendruck pag für unterschiedliche Saugrohrdrücke psi = 1400 mbar, ps2 = 1600 mbar, ps3 = 1800 mbar, ps4 = 2200 mbar und ps5 = 2600 mbar bei konstanter Drehzahl n = 1300 1/min und konstanter Stellung des Einlassventils bei -20°KW und des Auslassventile bei 5 °KW dar. Die Messwerte für jeweils einen konstanten Saugrohrdruck stellen einen Ausschnitt eines Datensatzes dar. Die
Messwerte 30 bezüglich des gleichen Saugrohrdrucks zeigen ein flach abfallendes Plateau, das mit steigendem Saugrohrdruck zunehmend abfällt.
In einem weiteren Schritt 101 werden Simulationsdaten bereitgestellt. Die Simulationsdaten sind beispielsweise mit Hilfe von Ladungswechselrechnungen bestimmt. Das Bereitstellen der Messdaten 100 und das Bereitstellen der Simulationsdaten 101 führt zum Bereitstellen 102 einer Datenbasis, die Datensätze für unterschiedliche Betriebszustände, beispielsweise für unterschiedliche Saugrohrdrücke, betreffend die Frischluftmasse enthält. In Fig. 3 sind die Messdaten 30 (mit einem Kreuz gekennzeichnet) und die Simulationsdaten 31 (mit Punkten gekennzeichnet) eines Datensatzes als normierte Werte dargestellt, wobei diese für einen einzigen Saugrohrdruck bzw. einen einzigen Betriebszustand aufgenommen sind.
In Schritt 103 des Verfahrens wird eine Basisfunktion bestimmt, die qualitativ einen Verlauf abbildet, der dem in den Schritten 101 und 102 bestimmten Datensatz in Fig. 3 folgt. Die Basisfunktion kann beispielsweise eine Funktion entsprechend der Gleichung I sein.
Wie in Fig. 2 bereits angedeutet ist und durch die Figuren 4A - 4D qualitativ dargestellt ist, ist die Form der Basisfunktion 20 abhängig von dem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine, z.B. von dem Saugrohrdruck, der Drehzahl und der Steuerphase des Einlassund des Auslassventils. Mit Bezug auf den durch die Gleichung I beschriebenen qualitativen Verlaufs zeigt Fig. 4A den Einfluss des Parameters P2 auf die Amplitude der Basisfunktion. Wie aus Fig. 4B hervorgeht, beschreibt der Parameter P4 die x-Verschiebung, d.h. die
Verschiebung zu einen kleineren oder größeren normierten Abgasgegendruck. Die Parameter P3 und P5 bestimmen, wie in den Figuren 4C und 4D dargestellt, die obere bzw. die untere Krümmung der Sigmoidfunktion.
In einem Schritt 104 wird daher die Gleichung I an den Datensatz, wie in Fig. 3 dargestellt, angepasst. In einem optionalen anschließenden Schritt können die Parameter P2, P3, P4 und P5 beispielsweise in einem Speicher hinterlegt werden. Beispielsweise können die Parameter in 4D Kennräumen in Abhängigkeit von dem Saugrohrdruck, der Drehzahl, der Steuerphase des Einlassventils und der Steuerphase des Auslassventils abgelegt werden. Das Ablegen kann ergänzt sein durch eine Simulation der Parameter in Betriebszuständen, die weder durch die Messung am Prüfstand noch durch Simulationsdaten zugänglich sind.
Zur Verdeutlichung der Abhängigkeit der Frischluftmasse vom Betriebszustand, beispielsweise vom Saugrohrdruck, ist in Fig. 5 eine dreidimensionale Darstellung der Frischluftmasse mfl in Abhängigkeit vom Saugrohrdruck ps und vom Abgasgegendruck pag dargestellt. Die Messdaten 30 und die Simulationsdaten 31 sind in einem recht engen Bereich gemessen bzw. berechnet, da andere Betriebszustände gar nicht oder nur schwierig zugänglich sind. Die Basisfunktion 20 bzw. die Sigmoidfunkion ist an die Messwerte 30 und die Simulationswerte 31 angepasst. Es ist erkennbar, dass sich die Form der Sigmoidfunktion 20 und damit die Parameter P2, P3, P4 und P5 in Abhängigkeit vom Saugrohrdruck ps nicht vernachlässigbar ändern. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es somit möglich, die Frischluftmasse mfl auch für solche Betriebszustände analytisch zu modellieren, die nicht ohne Weiteres anderweitig zugänglich, d.h. messbar bzw. simulierbar, sind.
Fig. 6 zeigt nun eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Füllungserfassung, beispielsweise zur Bestimmung der Frischluftmasse mfl in einem Zylinder. Die Vorrichtung 4 enthält eine Schnittstelle 40 zum Bereitstellen einer Datenbasis, wie sie hinsichtlich Fig. 1 bereits beschrieben wurde. Dazu enthält die Vorrichtung 4 beispielsweise eine Messeinheit 41 zum Messen der Frischluftmasse mfl an einem Prüfstand und/oder eine Simulationsvorrichtung 42 zum Erzeugen von Simulationsdaten bezüglich der Frischluftmasse mfl und/oder mindestens einen Speicher 43, in dem Messdaten und/oder Simulationsdaten hinterlegt sind. Die
Vorrichtung 4 enthält zudem eine Bestimmungseinheit 44 zum Bestimmen einer Basisfunktion 20, die die Abhängigkeit der Masse der Frischluftmasse vom Abgasgegendruck pag qualitativ beschreibt. Weiterhin enthält die Vorrichtung eine Korrektureinheit 45 zum Anpassen der Basisfunktion 20 an zumindest den einen Datensatz der Datenbasis durch geeignete Wahl von Parametern der Basisfunktion 20. Die Vorrichtung 4 kann zudem einen Speicher 46 zum Ablegen der variablen Parameter der Basisfunktion enthalten. Optional kann die Vorrichtung 4 auch eine Bearbeitungsvorrichtung 47 enthalten, die die variablen Parameter der Basisfunktion beispielsweise in vierdimensionalen Kennräumen ablegt und/oder für unterschiedliche
Betriebszustände, die messtechnisch und/oder simulationstechnisch nicht anfahrbar sind, berechnet. Die Bearbeitungsvorrichtung 47 kann mit dem Speicher 46 verbunden sein, um die entsprechenden Kennräume und/oder Extrapolationsdaten zu speichern. Sind die Parameter P2, P3, P4 und P5 in Kennräumen 50 hinterlegt, so kann später auf diese zurückgegriffen werden, um für bestimmte Betriebszustände den optimalen Verlauf der Frischluftmasse bestimmen zu können. Entsprechendes ist schematisch in der Fig. 7 gezeigt.
Das in Fig. 1 dargestellte Verfahren 10 und die in Fig. 6 dargestellte Vorrichtung 40 wurde bisher lediglich hinsichtlich der Bestimmung der Frischluftmasse mfl beschrieben. Analog kann mit Hilfe eines entsprechenden Verfahrens und einer entsprechenden Vorrichtung auch die Restgasmasse mrg bestimmt werden. Dazu werden die in Fig. 8 dargestellten Messwerte 30 aufgenommen und zudem Simulationsdaten bereitgestellt. Fig. 8 zeigt die Messwerte 30 der Restgasmasse mrg in Abhängigkeit vom Abgasgegendruck pagg für unterschiedliche
Saugrohrdrücke psi = 1400 mbar, ps2 = 1600 mbar, ps3 = 1800 mbar, ps4 = 2200 mbar und ps5 = 2600 mbar bei konstanter Drehzahl n = 1300 1/min und konstanter Stellung des Einlassventils bei -20°KW und des Auslassventile bei 15 °KW. Die Messdaten 30 und die Simulationsdaten 31 sind in Fig. 9 in normierter Form dargestellt. Die Messwerte 30 bezüglich des gleichen
Saugrohrdrucks zeigen ein leicht ansteigendes Plateau, das mit steigendem Saugrohrdruck in einen Anstieg übergeht. Zudem zeigt Fig. 9 die qualitative Form des Verlaufs der Basisfunktion 20 für die Restgasmasse mrg. Diese muss jedoch noch an die tatsächlichen Daten (Messdaten 30 und Simulationsdaten 31 ) angepasst werden, was mit Hilfe einer Parameteranpassung erfolgt. Die in Fig. 9 dargestellte Basisfunktion 20 lässt sich beispielsweise durch die Gleichung IV beschreiben, wobei die Parameter Q2, Q3, Q4 und Q5 die Form, insbesondere die
Amplitude, die X-Verschiebung und die Krümmung der oberen und unteren Krümmung in Abhängigkeit vom Betriebszustand bestimmen.
Entsprechend kann das Verfahren in Fig. 1 bzw. die Vorrichtung in Fig. 6 auch für die
Berechnung der Spülluftmasse mS| eingesetzt werden. In Analogie zu den Messwerten der Frischluftmasse in Fig. 2 und den Messwerten der Restgasmasse in Fig. 8 sind in Fig. 10 Messwerte der Spülluftmasse mS| in Abhängigkeit vom Abgasgegendruck pag für
unterschiedliche Saugrohrdrücke psi = 1400 mbar, ps2 = 1600 mbar, ps3 = 1800 mbar, ps4 = 2200 mbar und ps5 = 2600 mbar bei konstanter Drehzahl n = 1300 1/min und konstanter Stellung des Einlassventils bei -20°KW und des Auslassventile bei 5 °KW dargestellt. Die Messwerte 30 bezüglich des gleichen Saugrohrdrucks zeigen mit steigendem Saugrohrdruck ein Gefälle entlang einer bestimmten Krümmung. Werden die Simulationswerte zudem in Betracht gezogen, zeigt sich der in Fig. 1 1 dargestellte qualitative Verlauf, der durch die Gleichung VI wiedergegeben werden kann. Die Gleichung VI zeigt letztlich zwei ineinander übergehende S- Funktionen. Die variablen Parameter R1 , R2, R3, R4 und R5 der Gleichung VI sind wiederum abhängig von den Betriebszuständen und können auf Basis verschiedener Datensätze ermittelt und abgeschätzt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung zur
Füllungserfassung eines Zylinders einer Verbrennungskraftmaschine lässt sich somit auf die Bestimmung der Massen jeder der Füllungskomponenten, also der Frischluftmasse, der Restgasmasse und/oder der Spülluftmasse, anwenden und/oder beliebig kombinieren.
Bezugszeichenliste
Verfahren zur Füllungserfassung
Bereitstellen von Messdaten
Bereitstellen von Simulationsdaten
Bereitstellen der Datenbasis
Bestimmen der Basisfunktion
Anpassen der Basisfunktion
Basisfunktion
Messwerte
Simulationswerte
Vorrichtung zur Füllungserfassung
Schnittstelle
Messeinrichtung
Simulationsvorrichtung
Speicher für Messwerte und/oder Simulationsdaten
Bestimmungseinheit
Korrektureinheit
Speicher für Parameter
Bearbeitungsvorrichtung
Kennraum

Claims

Patentansprüche
Verfahren (10) zur Füllungserfassung in einem Zylinder einer
Verbrennungskraftmaschine, wobei der Zylinder über ein Einlassventil mit einem
Saugrohr und über ein Auslassventil mit einem Auslasskanal verbunden ist, mit den Schritten:
Bereitstellen (102) einer Datenbasis mit einem Datensatz betreffend eine Menge einer Füllungskomponente in Abhängigkeit eines Abgasgegendrucks (pag) im
Auslasskanal, wobei der Schritt des Bereitstellens (102) der Datenbasis enthält:
Bereitstellen (100) von Messdaten (30), die an einem Prüfstand gemessen sind, und
Bereitstellen (101 ) von Simulationsdaten (31 ), die mittels einer
Ladungswechselrechnung berechnet sind,
Bestimmen (103) einer Basisfunktion (20), die die Abhängigkeit der Menge der Füllungskomponente vom Abgasgegendruck (pag) qualitativ beschreibt, und
Anpassen (104) der Basisfunktion (20) an den Datensatz der Datenbasis durch geeignete Wahl von variablen Parametern der Basisfunktion (20).
Verfahren (10) nach Anspruch 1 , wobei die Menge der Füllungskomponente eine Masse der Frischluftkomponente oder ein Volumen der Frischluftkomponente ist.
Verfahren (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Masse der
Füllungskomponente eine Frischluftmasse, Restgasmasse oder eine durchgespülte Luftmasse ist.
Verfahren (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bereitstellen (100) von Messdaten das Messen von Mengen der Füllungskomponente an dem Prüfstand und/oder das Abrufen von gespeicherten Messdaten zur Füllungskomponente, die an dem Prüfstand gemessen wurden, enthält und/oder wobei das Bereitstellen (101 ) von Simulationsdaten das Berechnen von Simulationsdaten auf Basis der
Ladungswechselrechnung enthält.
5. Verfahren (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Basisfunktion (20) einen ersten Kurvenabschnitt, einen zweiten Kurvenabschnitt und mindestens zwei gekrümmte Kurvenabschnitte, die zwischen dem ersten und dem zweiten Kurvenabschnitt angeordnet sind, enthält, wobei die Basisfunktion (20) in dem ersten und dem zweiten Kurvenabschnitt einer konstanten Funktion folgt.
6. Verfahren (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Basisfunktion (20) eine Sigmoidfunktion ist.
7. Verfahren (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Datenbasis die Menge der Füllungskomponente betreffend unterschiedliche Datensätze enthält und wobei die variablen Parameter der Basisfunktion (20) für jeden Datensatz bestimmt werden, wobei die variablen Parameter der Basisfunktion (20) insbesondere von einem Saugrohrdruck, einer Motordrehzahl, einer Steuerphase des Einlassventils, einer Steuerphase des Auslassventils, einem Einlassventilhub, und/oder einem
Auslassventilhub der Verbrennungskraftmaschine, abhängig sind.
8. Verfahren (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die bestimmten
variablen Parameter der Basisfunktion (20) für unterschiedliche Betriebszustände der Verbrennungskraftmaschine hinterlegt werden.
9. Verfahren (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messdaten (30) und Simulationsdaten (31 ) betreffend die Menge der Füllungskomponente der Datenbasis auch von einem Saugrohrdruck (ps) im Saugrohr abhängen und wobei eine Basisfunktion (20), die auch die Abhängigkeit der Menge der Füllungskomponente vom Saugrohrdruck (ps) qualitativ beschreibt, bestimmt wird.
10. Vorrichtung (4) zur Füllungserfassung in einem Zylinder einer
Verbrennungskraftmaschine, insbesondere zum Ausführen des Verfahrens (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zylinder über ein Einlassventil mit einem Saugrohr und über ein Auslassventil mit einem Auslasskanal verbunden ist, mit einer Schnittstelle (40) zum Bereitstellen einer Datenbasis mit einem Datensatz betreffend eine Menge einer Füllungskomponente in Abhängigkeit eines
Abgasgegendrucks (pag) im Auslasskanal, wobei der Datensatz Messdaten (30), die an einem Prüfstand gemessen sind, und Simulationsdaten (31 ), die mittels einer
Ladungswechselrechnung berechnet sind, enthält, einer Bestimmungseinheit (44) zum Bestimmen einer Basisfunktion (20), die die Abhängigkeit der Menge der Füllungskomponente vom Abgasgegendruck qualitativ beschreibt, und
einer Korrektureinheit (45) zum Anpassen der Basisfunktion (20) an den Datensatz der Datenbasis durch geeignete Wahl von variablen Parametern der
Basisfunktion (20). 1. Vorrichtung (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Vorrichtung (10) ferner eine Messeinheit (41 ) zum Messen der Mengen der Füllungskomponente an dem Prüfstand und/oder eine Simulationsvorrichtung (42) zum Erzeugen der Simulationsdaten (31 ) enthält.
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