WO2018011233A1 - VERFAHREN ZUR STEUERUNG UND GEMÄß DIESEM VERFAHREN GESTEUERTER VERBRENNUNGSMOTOR MIT EINEM ABGASTURBOLADER - Google Patents

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Philipp Försterling
Kia Hsu
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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling an internal combustion engine, which is equipped with an exhaust gas turbocharger for Lei ⁇ tion increase and an internal combustion engine with at least one exhaust gas turbocharger and an electronic control device which is adapted to control the internal combustion engine according to the inventive method.
  • Internal combustion engines in particular for motor vehicles, are in the majority designed as reciprocating internal combustion engines, to which reference is made in the present invention in particular.
  • rotary internal combustion engines (Wanchel principle) are also encompassed by this generic term and the scope of the invention.
  • Reciprocating internal combustion engines have at least one reciprocating cylinder, hereinafter referred to as cylinder, but often at least three or more cylinders.
  • a reciprocating piston Per cylinder, a reciprocating piston is provided which limits a combustion chamber with the cylinder and can move up and down in the cylinder via a plug called a piston stroke.
  • a connecting rod By filling the combustion chamber with a fuel-air mixture and the subsequent combustion of the fuel of the reciprocating piston is driven and the movement of the reciprocating piston is transmitted via a connecting rod to the crankshaft of the internal combustion engine, which is thereby rotated and the torque required to drive a motor vehicle emits.
  • so-called gasoline engines and diesel engines are distinguished, with gasoline engines with normal or premium gasoline in foreign ignition by means of at least one ignition device, for.
  • spark plug per cylinder and diesel engines with diesel fuel
  • ECU Electronic Control Unit
  • the fuel under high pressure, for example in a so-called common rail provided and electronically controlled injectors depending on the current power requirement, high-precision doses, with high pressure, often divided into several partial injection quantities and injected into the combustion chamber at the exact time desired time.
  • the oxygen required for combustion is in the form of ambient air, possibly under, by a supercharging system, for example, an exhaust gas turbocharger, increased pressure, as needed metered via throttle valves and intake valves into the combustion chamber of the respective cylinder.
  • the ignition of the fuel-air mixture in the combustion chamber is carried out as a function of the instantaneous operating point of the engine timely with respect to the correlating with the current crankshaft rotation angle Hubkolbenposition, said instantaneous crankshaft rotation angle is also referred to as a so-called ignition angle.
  • the ignition is specified in gasoline engines via an actuated by the central control device ignition device and in diesel engines by the injection timing of the fuel.
  • variable valve train ie a system for variable ⁇
  • the opening cross sections and the opening times of the intake valves can, on which comes to ⁇ suction air from the intake system to the combustion chamber, and the exhaust valves through which the exhaust gas after combustion from the combustion chamber enters into the exhaust system, variable within certain limits to be controlled.
  • the so-called charge change in the combustion chamber ie the exchange of exhaust gas for fuel-air mixture and thus the power output can be significantly influenced.
  • the combustion process and thus the performance of the internal combustion engine significantly influencing aggregate come especially in diesel engines, but increasingly often in gasoline engines charging systems, in particular exhaust gas turbocharger used. This happens more and more frequently with the aim of reducing the internal combustion engine with the same or even increased performance in size and weight and at the same time to reduce consumption and thus the CO 2 emissions, in view of increasingly stringent legal requirements in this regard.
  • the operating principle is to use the energy contained in the exhaust stream to increase the pressure in the intake system before the cylinders of the engine and thus to better fill the combustion chamber with air-oxygen and thus implement more fuel, gasoline or diesel, per combustion process can, so to increase the performance of the internal combustion engine.
  • the exhaust gas turbocharger has an exhaust gas turbine arranged in the exhaust system of the internal combustion engine, a fresh air compressor arranged in the intake system, and a rotor bearing arranged therebetween.
  • the exhaust gas turbine has a Turbi ⁇ nengephaseuse and disposed therein, driven by the Abgasmas ⁇ senstrom turbine impeller.
  • the fresh air ⁇ compressor includes a compressor housing and is reasonable arranged, a boost pressure anabolic compressor impeller.
  • the turbine runner and the compressor runner are rotatably mounted on the opposite ends of a common shaft, the so-called rotor shaft, and thus form the so-called turbocharger rotor.
  • the rotor shaft extends axially between the turbine runner and the compressor runner through the rotor bearing arranged between the exhaust gas turbine and the fresh air compressor and is radially and axially rotatably mounted therein, with respect to the rotor shaft axis.
  • driven by the exhaust gas mass flow turbine runner drives the compressor impeller via the rotor shaft, whereby the pressure in the intake system of the internal combustion engine, based on the
  • Air-oxygen is effected.
  • turbocharger rotor In the case of a sudden increase in load, for example in connection with an acceleration process of a motor vehicle, the turbocharger rotor is accelerated only delayed by the rising exhaust gas pressure, which is based on the fact that with low exhaust gas mass flow of the internal combustion engine and low starting speed of the turbocharger rotor, both the turbine and the compressor of the Exhaust gas turbocharger have very poor efficiencies. For this reason and reinforced by the inertial mass of the turbocharger rotor, the pressure build-up in the intake system is delayed, which in turn has a delayed response of the internal combustion engine, which is generally referred to as a so-called turbo lag, the result.
  • This turbo lag is usually felt not only by the driver as unpleasant, since the vehicle only with delay to a deliberately dynamic
  • a further solution consists in the additional arrangement of a compressor unit operable independently of the exhaust gas flow in the intake system, which is complementary to an exhaust-gas turbocharger, specifically in transient operating phases of the internal combustion engine, for the rapid pressure build-up in the intake system, ie for the elimination of the turbo lag is used.
  • these solutions are structurally and conceptually very complex and correspondingly expensive.
  • Another approach to at least downsizing said turbo lag is, for example, in internal combustion engines equipped with a variable valve train, to vary the opening times of the intake and exhaust valves of the respective cylinder with respect to the crankshaft angle so as to overlap the opening times of the intake and exhaust valves, so comes to a persisting over a certain time simultaneous opening of inlet and outlet ⁇ valves.
  • Another way to reduce the turbo lag is the targeted increase in the exhaust gas temperature in front of the turbine of the exhaust gas turbocharger. This has a larger exhaust enthalpy for
  • Such a method is disclosed for example in the document DE 10 2011 081 844 AI.
  • This relates to a method for operating a supercharged internal combustion engine having at least one exhaust gas turbocharger, wherein the response of the exhaust gas turbocharger or by means of exhaust gas turbocharger charged internal combustion engine is improved at a load jump.
  • This is achieved by a method which is characterized in that the spark timing is shifted late in a load jump starting from an optimized with respect to the ignition timing of an ignition timing required to avoid a knocking combustion.
  • the document DE 101 40 120 AI discloses a method for operating an internal combustion engine with exhaust gas turbocharger in which the response of the internal combustion engine is improved by increasing the exhaust gas enthalpy. For this purpose, when overlapping the opening angle of the inlet and outlet valves of a Zy ⁇ Linders post-injection of fuel made, which leads to an air-fuel mixture in the exhaust system, which is combustible and ignited by driving an additional ignition in the exhaust system in front of the turbine of the exhaust gas turbocharger and burned becomes.
  • an increase in the efficiency of the exhaust gas turbocharger and thus the torque in a direct ⁇ injecting internal combustion engine is achieved by the fact that in addition to a primary injection a post-injection into one or more cylinders of the internal combustion engine is caused in the disclosed in the document DE 199 44 190 AI , which leads to an increase in the exhaust gas temperature in front of the turbine of the exhaust gas turbocharger.
  • the present invention is therefore the object of a method for controlling an internal combustion engine having at least one exhaust gas turbocharger, and to provide an internal combustion engine with exhaust gas turbocharger, by the or at which the torque weakness at a sudden power requirement from low speeds of the engine safely out and is significantly reduced, at the same time secure avoid thermal overload of the system components, as well as an excessively increased CONTAMINANT ⁇ shock.
  • the method according to the invention is characterized in that initially as a function of the power requirement and the respective current operating point of the exhaust gas turbocharger, an instantaneous desired exhaust gas temperature is determined by means of an exhaust gas turbocharger calculation model. Subsequently, starting from the determined target exhaust gas temperature, by means of an exhaust gas temperature calculation model, the desired control value required to achieve the target exhaust gas temperature is at least 0
  • a control parameter influencing the exhaust gas temperature determined. From the target control value, a default control value is then determined, including at least one limit control value, and the determined default control value of the at least one control parameter influencing the exhaust gas temperature is used to control the internal combustion engine in order to increase the exhaust gas temperature.
  • Torque calculation model are mathematical calculation models based on the physical laws ⁇ tempera tures of the internal combustion engine or the exhaust gas turbocharger, which are stored in the form of ent ⁇ speaking program algorithms, for example, in the central control unit. These calculation models can calculate the desired variable manipulated variables or control values for controlling the subsystems on the basis of or as a function of sensor-determined, constructively determined system parameters available in operating maps or prescribed for operational reasons. Such models can be designed and programmed in such a way that, depending on which variables are specified, the other variable can be determined as a result variable. Thus, for example, the Re ⁇ path can be reversed.
  • the exhaust gas turbocharger calculation model is provided in this case, starting from a torque or power requirement to the internal combustion engine, which is specified for example by means of accelerator pedal by the driver, and including the current, for example, sensory determined operating variables such as Example engine speed, boost pressure in the intake system, rotor speed of the turbocharger, exhaust enthalpy (pressure and temperature) before and after the exhaust turbine, etc., to calculate the required for a rapid increase in speed of the turbocharger rotor increase in exhaust enthalpy and thus the target exhaust gas temperature in front of the turbine.
  • a torque or power requirement to the internal combustion engine which is specified for example by means of accelerator pedal by the driver, and including the current, for example, sensory determined operating variables such as Example engine speed, boost pressure in the intake system, rotor speed of the turbocharger, exhaust enthalpy (pressure and temperature) before and after the exhaust turbine, etc.
  • the exhaust gas temperature calculation model on the other hand is provided starting from at least to determine by means of the exhaust gas turbocharger calculation model he ⁇ mediated required target exhaust gas temperature reaches a target control value of at least one of the exhaust gas temperature impressive ⁇ -influencing control parameter.
  • Parameters that may be included in this calculation include, for example, the mass and temperature of the intake air and the metered fuel mass.
  • the desired control value to be calculated can then be, for example, the ignition time or the injection time of the fuel or else the opening times or opening angles of the intake and exhaust valves.
  • a combined adaptation of the control values of a plurality of said control parameters can also be provided.
  • An essential point of the method according to the invention is that a default control value is determined from the desired control value including at least one limit control value.
  • the control parameters influencing the exhaust gas temperature are generally available
  • This method has the significant advantage over the previously known methods that the intervention in the control of the internal combustion engine to increase the exhaust gas temperature so limited is that an optimum torque increase can be achieved without otherwise negative effects on the performance of the internal combustion engine must be taken into account.
  • a refinement of the method according to the invention is characterized in that the at least one limit control value is determined by means of a combustion limit calculation model for the current operating point of the internal combustion engine.
  • Burning limit represents a maximum value for the shift of the ignition angle or the ignition timing to late.
  • the retarded ignition angle must not exceed a maximum latest value, the combustion limit, as otherwise an admissible exhaust gas temperature or a limit value for emissions will be exceeded.
  • the burning limit is often determined according to the prior art on the basis of the limit value for the emission of hydrocarbons and the limit value for the manifold temperature.
  • the firing limit also depends to a certain extent on the instantaneous operating point and can be determined by means of the mentioned firing boundary calculation model for the respective instantaneous operating point. This in turn results in a maximum ignition angle which can be specified as limit control value or also a latest injection time. This has the advantage that the exhaust gas temperature can always be increased to an optimum at the respective operating point and does not have to be prematurely reversed for safety reasons or kept too low overall.
  • a further embodiment of the method according to the invention is characterized in that the at least one
  • Limit control value is determined by means of a torque calculation model for the current operating point of the internal combustion engine.
  • the torque calculation model determines based on current operating and control variables, the expected torque at the crankshaft of the internal combustion engine.
  • the advantage of this embodiment of the method lies in the fact that the torque maximum that is possible in the respective operating point can be determined by means of the torque calculation model and a respective correlating Genz control value for the respective control parameter can be determined. Thus, the maximum possible torque can be generated at each operating point.
  • the determined target exhaust gas temperature is limited to a predetermined limit exhaust gas temperature.
  • the limit exhaust gas temperature is chosen so that it is ensured that no thermal damage to the components of the exhaust gas turbocharger and the other components in the exhaust system is to be feared. As a result, relatively easy overheating of the system can be prevented.
  • the at least one exhaust ⁇ temperature influencing control parameter is an ignition timing at least one cylinder of the internal combustion engine is shifted to a relative to a normal ignition timing later time, that is retarded to increase the exhaust gas temperature, ,
  • the ignition timing of each cylinder can be shifted accordingly.
  • the so-called center of gravity is shifted late, so temporally closer to the opening of the exhaust gas outlet valve out.
  • the exhaust gas at the outlet from the combustion chamber of the cylinder has a higher temperature.
  • the spark timing can be done in gasoline engines by the time-controlled spark ignition and diesel engines through the timed injection of diesel fuel into the combustion chamber. The advantage of this design is in the relatively simple
  • a further embodiment of the method according to the invention provides that the internal combustion engine is equipped with a direct injection system for direct fuel injection into a combustion chamber of the at least one cylinder and that the at least one control parameter influencing the exhaust gas temperature is an injection time and / or an injection mass.
  • the at least one control parameter influencing the exhaust gas temperature is an injection time and / or an injection mass.
  • a further embodiment of the method according to the invention is characterized in that the engine comprises at least one exhaust gas outlet valve per cylinder and is equipped with a va ⁇ ables valve train, ie a system for variable adjustment of the valve opening intervals, at least of its exhaust gas-exhaust valves and that the at least one the exhaust gas temperature influencing control parameter is an opening time of at least one exhaust gas outlet valve.
  • a va ⁇ ables valve train ie a system for variable adjustment of the valve opening intervals, at least of its exhaust gas-exhaust valves and that the at least one the exhaust gas temperature influencing control parameter is an opening time of at least one exhaust gas outlet valve.
  • an adjustability of the valve opening ⁇ intervals of the intake valves may be provided, so that, for example, comes to a temporal overlap of the opening intervals of the intake valves and the exhaust gas outlet valves.
  • An increase in the exhaust gas temperature can be achieved here in particular by an earlier opening of the exhaust gas outlet valves. This represents a further possibility for increasing the
  • the method is repeatedly carried out until a desired boost pressure is reached in the intake system or the engine has reached a requested level of performance or the increased hoan ⁇ claim is withdrawn. This ensures that the procedure is adapted to the current and dynamic changing operating conditions in the transient operation of the internal combustion engine is optimized and executed as long as necessary. The higher the repetition rate of the execution of the method, the more accurate the execution is in direct dependence on the current operating point.
  • the internal combustion engine according to the invention comprises at least one reciprocating cylinder, a direct fuel injection system, an intake system, an exhaust system and at least one exhaust turbocharger with an exhaust gas turbine arranged in the exhaust system and a compressor arranged in the intake system and an electronic control device for controlling the operation of the internal combustion engine on.
  • the electronic Steuerungsein ⁇ direction is adapted to control the internal combustion engine in a normal operation according to one of the aforementioned embodiments of the method according to the invention, with the exception of the control of the valve opening intervals.
  • the advantages here are a significantly improved response of the internal combustion engine, in particular a sudden increase in the power requirement.
  • the internal combustion engine according to the invention has at least one exhaust gas outlet valve per cylinder and is additionally equipped with a variable valve train, ie a system for the variable adjustment of valve opening intervals, of its exhaust gas outlet valves.
  • a variable valve train ie a system for the variable adjustment of valve opening intervals, of its exhaust gas outlet valves.
  • Fig. 1 is a simplified flow diagram of an inventive
  • Fig. 2 is a schematically simplified representation of an inventive combustion engine with an exhaust gas turbocharger ⁇ .
  • the flowchart in Figure 1 shows in rough steps the flow of the method for controlling an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger, in which an increase in the power demand on the engine, a speed increase of the turbocharger is supported by an increase in the exhaust gas temperature.
  • the procedure for increasing the exhaust gas temperature is embedded in a higher-level method for controlling the internal combustion engine, which is executed for example in the form of an executable sequence program in the central control unit ECU, on the one hand detected by sensors current state variables of the engine via inputs of the control unit ECU read and program and be ver ⁇ operates the other hand, control values of various control parameters are output to corresponding operation-determining actuators.
  • a load step TQ_D is determined in a subsequent process step SXL depending on the power demand and the current operating point of the exhaust turbocharger, thus a function of the height of the load jump TQ_D means of an Ab ⁇ gas turbocharger computing model, a current
  • Target exhaust gas temperature AT_S determined.
  • the determined target exhaust gas temperature AT_S can already be limited by means of a predetermined limit exhaust gas temperature AT_GR, whereby a first protection against overheating of subsequent system components located in the exhaust gas flow is realized.
  • step SX2 starting from the determined desired exhaust gas temperature AT_S by means of an exhaust gas temperature calculation model, which is used to achieve the
  • Target exhaust gas temperature AT_S required target control value StW_S at least one of the exhaust gas temperature influencing control parameter determined.
  • Corresponding control parameters are for example the ignition timing or the injection ⁇ timings of the fuel in the individual cylinders, the injected fuel mass, or the opening times of the exhaust valves.
  • a default control value StW_VG is determined, taking into account at least one limit control value StW_GR, from the desired control value StW_S.
  • the corresponding respective limit control value StW_GR can be predefined in maps, for example, fixed or as a function of the operating point of the internal combustion engine.
  • at least one limit control value StW_GR_BG can be determined by means of a combustion limit calculation model for the current operating point of the internal combustion engine, or it can additionally or alternatively be added
  • step ⁇ SX3 After the determination of the default control value StW_VG in step ⁇ SX3 and the application of the default control value StW_VG takes place in the branch VX1 monitoring of the already achieved torque or the currently present load step TQ_D between the requested and the output torque or power. Likewise, the pending in the fresh air manifold 71 boost pressure P_L can be monitored.
  • step SX1 If there continues to be a relevant load step TQ_D or a torque difference or the pending boost pressure P_L has not yet reached the desired value, a set boost pressure, the system jumps back to step SX1 and the current target exhaust gas temperature is determined again. In this way, the process is carried out repeatedly until the load step has been overcome or a desired boost pressure in the intake system has been reached or the internal combustion engine has stopped the engine. has reached the required level of performance or that the increased performance requirement has been withdrawn.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a combustion engine 1, the four cylinders 11, a fuel direct injection system 3, an intake system 7, an exhaust system 8 and at least one exhaust gas turbocharger 2 with an exhaust gas turbine 22 arranged in the exhaust system 8 and one in the intake system 7 arranged compressor 21 has.
  • Each cylinder 11 has an ignition device 4, an injection valve 32, an intake valve 51, and an exhaust gas discharge valve 52.
  • the aforementioned components per cylinder 11 are each marked only on the first cylinder 11 with reference numerals.
  • the internal combustion engine has a variable valve drive 5, which is shown here symbolically with a camshaft actuator 53 and a camshaft 54.
  • the intake system 7 has a fresh air manifold 71, each having a supply line for each cylinder 11 and a with respect to the fresh air flow, see arrows, arranged upstream throttle 72 for controlling the fresh air mass supplied.
  • a fresh air manifold 71 Upstream of the throttle valve 72, the compressor 21 of the exhaust gas turbocharger 2 is arranged in the intake system 7. Upstream of the compressor 21, an air filter ⁇ system 73 for cleaning the sucked in by the compressor 21 outside air in the intake system 7 is arranged.
  • a charge-air pressure sensor 74 for measuring the charge pressure upstream of the cylinders, and upstream of the compressor 21, an air mass sensor 75, for detecting the supplied air mass, arranged in the intake system 7.
  • the charge air pressure sensor 74 and the air mass sensor 75 communicate with the electronic control unit ECU via electrical connections and thus feed the recorded measured values into the ECU.
  • the exhaust system 8 has an exhaust manifold 81 each with a connection to each of the cylinders 11.
  • the exhaust gas turbine 22 of the exhaust gas turbocharger is arranged in the exhaust system. Downstream of the exhaust gas turbine 22 is then followed by the exhaust aftertreatment system 82, which is simplified here as a single component, but may have a plurality of components, such as a catalyst, and a soot filter.
  • an exhaust gas pressure sensor 83 and an exhaust gas temperature sensor 84 and downstream of the exhaust gas turbine 22, a further exhaust pressure sensor 85 and, for example, a catalyst temperature sensor 86 are arranged upstream of the inlet of the exhaust gas turbine, which are also connected via electrical connections to the ECU and so feed the recorded readings to the ECU.
  • the direct fuel injection system 3 has a, also referred to as a common rail 31 fuel pressure accumulator (not shown) via a fuel supply line 33 from a force ⁇ material high pressure pump is fed.
  • Wei ⁇ terhin include the property in hydraulic communication with the common rail 31 injectors 32 of the individual cylinders 11 to the fuel direct injection system 3.
  • the injection valves 32 are still in electrical communication with the ECU, the fuel injectors 32 according to the determined values for Injection timing and injection mass drives and so the fuel meters in the individual combustion chambers of the cylinder.
  • a fuel pressure sensor 34 is arranged, which is also in electrical communication with the ECU and detects the fuel pressure in the common rail and transmits corresponding values to the ECU.
  • fuel direct injection system 3 also has different characteristics
  • Valve units such as a pressure control valve or a flow control valve for controlling the fuel pressure in the common rail on.
  • the illustration of these components has been omitted for the sake of clarity of Figure 2. It is understood, however, that in the context of the present invention, all conventional or known to those skilled configurations of direct fuel injection systems can be used.
  • Otto engines can also other Injection systems, such as intake manifold injection systems are used, since the ignition timing is set by a separate ignition of the ECU and thus an increase in the exhaust gas temperature can be achieved.
  • variable valve drive 5 has a camshaft actuator 53, which is electrically connected to the electronic control unit ECU and is controlled by the latter for the variable adjustment of the valve opening intervals.
  • camshaft actuator 53 which is electrically connected to the electronic control unit ECU and is controlled by the latter for the variable adjustment of the valve opening intervals.
  • Each cylinder 11 of the internal combustion engine is in the example shown with an ignition device 4, for example one
  • Spark plug which is each electrically connected to the ECU and is controlled by the ECU to ignite the fuel mixture in the combustion chamber of the respective cylinder, according to the determined control values for the ignition timing, directly or indirectly.
  • a device can be omitted and the ignition point or the center of gravity is set by means of the high-pressure injection of the diesel fuel.
  • an electronic control device ECU is provided, which is electrically connected via electrical connections to sensors and control systems of the internal combustion engine, as already described above.
  • the ECU is provided with a turbocharger rotor speed sensor 23 and a crankshaft speed sensor 12 and a driver interface 15, for example an accelerator pedal or accelerator pedal for presetting the power or
  • the respective current operating ⁇ parameters of the internal combustion engine 1 and the driver's request are detected and fed to the ECU.
  • the procedures and algorithms required for controlling the internal combustion engine or the subsystems associated with the internal combustion engine are created in execution programs, and corresponding default values and characteristic maps are used, which are used to calculate or determine the respective control values of the operating control parameters, depending on the driver's request become.
  • the corresponding control values are then output by the ECU directly or via corresponding, so-called power amplifiers to the actuators to the corresponding
  • the electronic control device ECU is programmatically and systemically adapted to control the internal combustion engine 1 in a normal operation according to a respective embodiment of the aforementioned control method, with an increase in the power ⁇ request to the engine 1, a speed increase of the turbocharger 2 by increasing the Exhaust gas temperature is supported.
  • FIG. 2 is merely an example, as it were, in maximum configuration with respect to the different embodiments of the method according to the invention.
  • a diesel engine does not require separate ignition devices.
  • a variable valve train is only required if the exhaust gas temperature is to be influenced by means of the valve opening intervals.

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Abstract

Der Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren und einen gemäß diesem Verfahren gesteuerten Verbrennungsmotors der zumindest einen Abgasturbolader aufweist, wobei bei einer Erhöhung der Leistungsanforderung an den Verbrennungsmotor eine Drehzahlerhöhung des Turboladers durch eine Erhöhung der Abgastemperatur unterstützt wird. Dabei wird in Abhängigkeit von der Leistungsanforderung und dem jeweils aktuellen Betriebspunkt des Abgasturboladers, mittel entsprechender Rechenmodelle, eine aktuelle Soll-Abgastemperatur und davon ausgehend ein zur Erreichung der Soll-Abgastemperatur erforderliche Soll-Steuerwert zumindest eines die Abgastemperatur beeinflussenden Steuerungsparameters ermittelt und zur Steuerung des Verbrennungsmotors angewandt, um die Abgastemperatur zu erhöhen. Dadurch wird, unter Vermeidung einer thermischen Überlastung des Abgasturboladers, die Ansprechzeit des Verbrennungsmotors, insbesondere bei sprunghafter Erhöhung der Leistungsanforderung signifikant verkürzt.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Steuerung und gemäß diesem Verfahren gesteuerter Verbrennungsmotor mit einem Abgasturbolader
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, der mit einem Abgasturbolader zur Leis¬ tungserhöhung ausgestattet ist und einen Verbrennungsmotor mit zumindest einem Abgasturbolader und einer elektronischen Steuerungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, den Verbrennungsmotor gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zu steuern.
Verbrennungsmotoren insbesondere für Kraftfahrzeuge sind in der Überzahl als Hubkolben-Verbrennungsmotoren ausgeführt, auf die in der vorliegenden Erfindung insbesondere Bezug genommen wird. Jedoch sind auch Drehkolben-Verbrennungsmotoren (Wan- kel-Prinzip) von diesem Oberbegriff und dem Rahmen der Erfindung umfasst .
Hubkolben-Verbrennungsmotoren verfügen zumindest über einen Hubkolben-Zylinder, im Folgenden kurz als Zylinder bezeichnet, häufig jedoch über zumindest drei oder mehr Zylinder. Pro Zylinder ist ein Hubkolben vorgesehen, der mit dem Zylinder einen Brennraum begrenzt und sich im Zylinder über eine als Kolbenhub bezeichnete Stecke auf und ab bewegen kann. Durch die Befüllung des Brennraums mit einem Kraftstoff-Luftgemisch und die anschließende Verbrennung des Kraftstoffes wird der Hubkolben angetrieben und die Bewegung des Hubkolbens wird über ein Pleuel auf die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors übertragen, die dadurch in Drehung versetzt wird und das zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs erforderliche Drehmoment abgibt. Dabei werden sogenannte Otto-Motoren und Diesel-Motoren unterschieden, wobei Otto-Motoren mit Normal- oder Superbenzin bei Fremd-Zündung mittels zumindest einer Zündvorrichtung, z. B. Zündkerze, pro Zylinder und Diesel-Motoren mit Diesel-Kraftstoff bei
Selbstzündung betrieben werden.
Aufgrund der immer strenger werdenden Gesetzgebung in Bezug auf das Abgasverhalten von Verbrennungsmotoren und der gestiegenen Leistungserwartung der Nutzer werden immer höhere Anforderungen an die Gestaltung, Steuerung und Regelung des Verbrennungsprozesses des Kraftstoffes im Brennraum sowie der Ab¬ gas-Nachbehandlung gestellt. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, sind moderne Verbrennungsmotoren mit elektronisch, zumeist mittels einer zentralen Steuereinheit, der sogenannten ECU (Electronic Control Unit) , gesteuerten Systemen zur
Kraftstoff- und Luftzumessung sowie Zündung, Ventilöffnung und Abgasrückführung sowie Abgas-Nachbehandlung ausgerüstet.
Zur Kraftstoffzumessung werden Kraftstoff-Direkt-Einspritz- systeme eingesetzt, bei denen der Kraftstoff unter hohem Druck, zum Beispiel in einem sogenannten Common-Rail bereitgestellt und mittels elektronisch gesteuerter Einspritzventile in Abhän- gigkeit von der aktuellen Leistungsanforderung, hochgenau dosiert, mit hohem Druck, häufig in mehrere Teil-Einspritzmengen aufgeteilt und zeitgenau zum gewünschten Zeitpunkt in den Brennraum eingespritzt wird. Auch der zur Verbrennung notwendige Sauerstoff wird in Form von Umgebungsluft, ggf. unter, durch ein Aufladesystem, zum Beispiel einen Abgasturbolader, erhöhtem Druck, bedarfsgenau über Drosselklappen und Einlassventile in den Brennraum des jeweiligen Zylinders zugemessen.
Auch die Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches im Brennraum erfolgt in Abhängigkeit vom momentanen Betriebspunkt des Verbrennungsmotors zeitgenau in Bezug auf die mit dem momentanen Kurbelwellendrehwinkel korrelierende Hubkolbenposition, wobei dieser momentane Kurbelwellendrehwinkel auch als sogenannter Zündwinkel bezeichnet wird. Die Zündung wird bei Otto-Motoren über eine von der zentralen Steuerungseinrichtung angesteuerte Zündvorrichtung und bei Diesel-Motoren durch den Einspritzzeitpunkt des Kraftstoffes vorgegeben.
Eine weitere Möglichkeit der Einflussnahme auf den Verbren- nungsprozess besteht bei Verbrennungsmotoren, die mit einem sogenannten variablen Ventiltrieb, also einem System zur va- ^
riablen Verstellung der Ventilöffnungsintervalle, ausgestattet sind. Mit einem solchen System können die Öffnungsquerschnitte und die Öffnungszeiten der Einlassventile, über die die An¬ saugluft aus dem Ansaugsystem in den Brennraum gelangt, und der Auslassventile, über die das Abgas nach der Verbrennung aus dem Brennraum in das Abgassystem gelangt, in bestimmten Grenzen variabel gesteuert werden. Dadurch lässt sich der sogenannten Ladungswechsel im Brennraum, also den Austausch von Abgas gegen Kraftstoff-Luftgemisch und somit die Leistungsabgabe wesentlich beeinflussen.
Als weiteres, den Verbrennungsprozess und somit die Leistung des Verbrennungsmotors wesentlich beeinflussendes Aggregat kommen insbesondere bei Diesel-Motoren, aber immer häufiger auch bei Otto-Motoren Aufladesysteme, insbesondere Abgasturbolader zum Einsatz. Dies geschieht immer häufiger mit dem Ziel den Verbrennungsmotor bei gleicher oder gar gesteigerter Leistung in Baugröße und Gewicht zu reduzieren und gleichzeitig den Verbrauch und somit den C02-Ausstoß, im Hinblick auf immer strenger werdende gesetzliche Vorgaben diesbezüglich, zu verringern. Das Wirkprinzip besteht darin, die im Abgasstrom enthaltene Energie zu nutzen um den Druck im Ansaugsystem vor den Zylindern des Verbrennungsmotors zu erhöhen und so eine bessere Befüllung des Brennraumes mit Luft-Sauerstoff zu bewirken und somit mehr Treibstoff, Benzin oder Diesel, pro Verbrennungsvorgang umsetzen zu können, also die Leistung des Verbrennungsmotors zu erhöhen.
Dazu weist der Abgasturbolader eine im Abgassystem des Verbrennungsmotors angeordnete Abgasturbine, einen im Ansaugsystem angeordneten Frischluftverdichter und ein dazwischen angeordnetes Läuferlager auf. Die Abgasturbine weist ein Turbi¬ nengehäuse und ein darin angeordnetes, durch den Abgasmas¬ senstrom angetriebenes Turbinenlaufrad auf. Der Frischluft¬ verdichter weist ein Verdichtergehäuse und ein darin ange- ordnetes, einen Ladedruck aufbauendes Verdichterlaufrad auf . Das Turbinenlaufrad und das Verdichterlaufrad sind auf den sich gegenüberliegenden Enden einer gemeinsamen Welle, der sogenannten Läuferwelle, drehfest angeordnet und bilden so den sogenannten Turboladerläufer. Die Läuferwelle erstreckt sich axial zwischen Turbinenlaufrad und Verdichterlaufrad durch das zwischen Abgasturbine und Frischluftverdichter angeordnete Läuferlager und ist in diesem, in Bezug auf die Läuferwel- lenachse, radial und axial drehgelagert. Gemäß diesem Aufbau treibt das vom Abgasmassenstrom angetriebene Turbinenlaufrad über die Läuferwelle das Verdichterlaufrad an, wodurch der Druck im Ansaugsystem des Verbrennungsmotors, bezogen auf den
Frischluftmassenstrom hinter dem Frischluftverdichter, erhöht und dadurch eine bessere Befüllung des Brennraumes mit
Luft-Sauerstoff bewirkt wird.
Bei einer sprunghaften Lasterhöhung zum Beispiel im Zusammenhang mit einem Beschleunigungsvorgang eines Kraftfahrzeugs wird der Turboladerläufer erst verzögert durch den ansteigenden Ab- gasdruck beschleunigt, was darauf beruht, dass bei kleinem Abgasmassenstrom des Verbrennungsmotors und niedriger Anfahrdrehzahl des Turboladerläufers sowohl die Turbine, als auch der Verdichter des Abgasturboladers sehr schlechte Wirkungsgrade aufweisen. Aus diesem Grund und verstärkt durch die träge Masse des Turboladerläufers erfolgt der Druckaufbau im Ansaugsystem verzögert, was wiederum ein verzögertes Ansprechverhalten des Verbrennungsmotors, das allgemein als sogenanntes Turboloch bezeichnet wird, zur Folge hat. Dieses Turboloch wird in der Regel nicht nur vom Fahrzeuglenker als unangenehm empfunden, da das Fahrzeug erst mit Verzögerung auf eine gewollt dynamische
Leistungsanforderung, zum Beispiel bei einem Überhohlvorgang, reagiert, sonder stellt auch ein nicht zu unterschätzendes Sicherheitsrisiko dar, wenn zum Beispiel ein Überhohlvorgang aufgrund der „Turboloch-Verzögerung" nicht rechtzeitig abge- schlössen werden kann.
Diesem unerwünschten Effekt wird mit unterschiedlichen Lösungsansätzen entgegengetreten, wie zum Beispiel mit der parallelen oder sequenziellen Anordnung mehrerer Turbolader unterschiedlicher Baugröße, Leistung und Ansprechverhalten . Ein weiterer Lösungsansatz besteht in der zusätzlichen Anordnung einer vom Abgasstrom unabhängig betreibbaren Verdichtereinheit im Ansaugsystem, die als Ergänzung zu einem Abgasturbolader, gezielt in transienten Betriebsphasen des Verbrennungsmotors, für den schnellen Druckaufbau im Ansaugsystem, also zur Eliminierung des Turboloches eingesetzt wird. Diese Lösungen sind jedoch konstruktiv und konzeptionell sehr aufwendig und ent- sprechend teuer.
Ein weiterer Lösungsansatz, um das besagte Turboloch zumindest zu verkleinern besteht zum Beispiel bei Verbrennungsmotoren, die mit einem variablen Ventiltrieb ausgerüstet sind, darin, die Öffnungszeiten der Einlass- und Auslassventile des jeweiligen Zylinders bezogen auf den Kurbelwellenwinkel so zu verändern, dass es zu einer Überschneidung der Öffnungszeiten der Einlassund Auslassventile, also zu einer über eine bestimmte Zeit andauernde gleichzeitige Öffnung von Einlass- und Auslass¬ ventilen kommt. Dabei kommt es zu dem sogenannten Überspülen, das auch unter dem Begriff „Scavening" bekannt ist, wobei durch das Druckgefälle zwischen Ansaugsystem und Abgassystem der Ladungswechsel im Zylinder begünstigt und eine bessere Befüllung des Brennraumes mit Luft erreicht werden kann. Somit kann auch eine größere Kraftstoffmenge zugemessen werden, was in einer sofortigen erhöhten Leistungsabgabe resultiert. Der Nachteil dieses Verfahrens ist ein verschlechtertes Abgasverhalten, da bei dieser Betriebsart mit einem Sauerstoffüberschuss (Lambda >1) also mit einem sogenannten mageren Kraftstoff-Luftgemisch gefahren werden muss, um zum Beispiel die Katalysatortemperatur zu begrenzen, dies jedoch zu erhöhten NOx-Emissionen führt.
Eine weitere Möglichkeit, um das Turboloch zu reduzieren besteht in der gezielten Erhöhung der Abgastemperatur vor der Turbine des Abgasturboladers. Dies hat eine größere Abgas-Enthalpie zur
Folge, die eine schnellere Beschleunigung des Turboladerläufers und somit einen schnelleren Druckaufbau durch den Verdichter im Ansaugsystem zur Folge hat.
Ein solches Verfahren ist beispielsweise in dem Dokument DE 10 2011 081 844 AI offenbart. Dieses betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit mindestens einem Abgasturbolader, wobei das Ansprechverhalten der Abgasturboaufladung bzw. der mittels Abgasturboaufladung auf- geladenen Brennkraftmaschine bei einem Lastsprung verbessert ist. Erreicht wird dies durch ein Verfahren, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass bei einem Lastsprung der Zündzeitpunkt ausgehend von einem hinsichtlich des Wirkungsgrades optimierten Zündzeitpunkt nach spät verschoben wird und zwar über einen zur Vermeidung einer klopfenden Verbrennung erforderliche Zündzeitpunkt hinaus.
Auch das Dokument DE 101 40 120 AI offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit Abgasturbolader bei dem durch die Erhöhung der Abgasenthalpie das Ansprechverhalten des Verbrennungsmotors verbessert wird. Dazu wird bei Überschneiden der Öffnungswinkel von Einlass- und Auslassventil eines Zy¬ linders eine Nacheinspritzung von Kraftstoff vorgenommen, die zu einem Luft-Kraftstoffgemisch im Abgassystem führt, welches brennfähig ist und durch Ansteuern eines zusätzlichen Zündmittels im Abgassystem vor der Turbine des Abgasturboladers gezündet und verbrannt wird. In ähnlicher Weise wird auch bei dem im Dokument DE 199 44 190 AI offenbarten Verfahren eine Erhöhung des Wirkungsgrades des Abgasturboladers und somit des Drehmoments bei einer direkt¬ einspritzenden Brennkraftmaschine dadurch erzielt, dass neben einer Primäreinspritzung eine Nacheinspritzung in ein oder mehrere Zylinder der Brennkraftmaschine veranlasst wird, was zu einer Erhöhung der Abgastemperatur vor der Turbine des Abgasturboladers führt.
Die genannten Verfahren zur Abgasenthalpie-Erhöhung haben jedoch den Nachteil, dass sich die Abgastemperatur dabei unkontrolliert erhöhen kann und insbesondere bei Otto-Motoren die Gefahr einer thermischen Schädigung der Abgasturbine oder der nachfolgenden Komponenten im Abgassystem, wie zum Beispiel Rußpartikelfilter und Katalysatoren, besteht. Weiterhin besteht die Gefahr, dass die nur an der Abgasenthalpie-Optimierung orientierten Steuerungseingriffe sich negativ auf das Betriebsverhalten des Verbrennungsmotors insgesamt auswirken. So können daraus erhöhte Emissionswerte resultieren oder sogar zusätzliche Drehmo- mentreduzierung, zum Beispiel bei einem zu stark nach hinten verlagerten Zündzeitpunkt oder zu früh geöffneten Auslassventilen . Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, der zumindest einen Abgasturbolader aufweist, sowie einen Verbrennungsmotor mit Abgasturbolader anzugeben, durch das bzw. bei dem die Drehmomentschwäche bei einer sprunghaften Leistungs- anforderung aus niedrigen Drehzahlen des Verbrennungsmotors heraus sicher und signifikant reduziert ist, bei gleichzeitig sicherer Vermeidung einer thermischen Überlastung der Systemkomponenten sowie einem übermäßig erhöhten Schadstoffaus¬ stoß .
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors und einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Aus- und Wei¬ terbildungen, welche einzeln oder, sofern es sich nicht um sich gegenseitig ausschließende Alternativen handelt, in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung eines Ver- brennungsmotors der zumindest einen Zylinder und einen Ab¬ gasturbolader aufweist, wird bei einer Erhöhung, insbesondere bei einer sprunghaften Erhöhung, der Leistungsanforderung an den Verbrennungsmotor eine Drehzahlerhöhung des Turboladers und somit eine Anhebung des abrufbaren Drehmoments, durch eine Erhöhung der Abgastemperatur unterstützt.
Dabei zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, dass zunächst in Abhängigkeit von der Leistungsanforderung und dem jeweils aktuellen Betriebspunkt des Abgasturboladers, mittels eines Abgasturbolader-Rechenmodells eine momentane Soll-Abgastemperatur ermittelt wird. Darauf folgend wird dann, ausgehend von der ermittelten Soll-Abgastemperatur, mittels eines Abgastemperatur-Rechenmodells, der zur Erreichung der Soll-Abgastemperatur erforderliche Soll-Steuerwert zumindest 0
eines die Abgastemperatur beeinflussenden Steuerungsparameters ermittelt. Aus dem Soll-Steuerwert wird dann unter Einbeziehung zumindest eines Grenz-Steuerwertes ein Vorgabe-Steuerwert ermittelt und der ermittelte Vorgabe-Steuerwert des zumindest einen die Abgastemperatur beeinflussenden Steuerungsparameters wird zur Steuerung des Verbrennungsmotors angewandt, um die Abgastemperatur zu erhöhen.
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und den weiteren Ausführungen des Verfahrens herangezogenen Rechenmodelle, das Abgasturbolader-Rechenmodell, das Abgastempera¬ tur-Rechenmodell, das Brenngrenzen-Rechenmodell und das
Drehmoment-Rechenmodell sind auf den physikalischen Gesetz¬ mäßigkeiten des Verbrennungsmotors bzw. des Abgasturboladers beruhende mathematische Rechenmodelle, die in Form von ent¬ sprechenden Programm-Algorithmen zum Beispiel in der zentralen Steuereinheit abgelegt sind. Diese Rechenmodelle können auf Basis bzw. in Abhängigkeit von sensorisch ermittelten, konstruktiv festgelegten, in Kennfeldern zur Verfügung stehenden oder betriebsbedingt vorgegebenen Systemparametern die gesuchten variablen Stellgrößen bzw. Steuerwerte zur Ansteuerung der Teilsysteme voraus berechnen. Solche Modelle können so gestaltet und programmiert sein, dass je nachdem welche Variablen vorgegeben werden die jeweils andere Variable als Ergebnisgröße ermittelt werden können. So kann beispielsweise auch der Re¬ chenweg umgekehrt werden.
So ist das Abgasturbolader-Rechenmodell in diesem Fall dazu vorgesehen, ausgehend von einer Drehmoment- bzw. Leistungs- anforderung an den Verbrennungsmotor, die zum Beispiel mittels Gaspedal vom Fahrzeugführer vorgegeben wird, und unter Einbeziehung der momentanen, zum Beispiel sensorisch ermittelten, Betriebsgrößen wie zum Beispiel Motordrehzahl, Ladedruck im Ansaugsystem, Läuferdrehzahl des Turboladers, Abgasenthalpie (Druck und Temperatur) vor und nach der Abgasturbine, etc., die für einen gewünschten schnellen Drehzahlanstieg des Turboladerläufers erforderliche Erhöhung der Abgasenthalpie also auch der Soll-Abgastemperatur vor der Turbine zu errechnen. Das Abgastemperatur-Rechenmodell dagegen ist dazu vorgesehen ausgehend von der mittels Abgasturbolader-Rechenmodell er¬ mittelten erforderlichen Soll-Abgastemperatur zumindest einen Soll-Steuerwert zumindest eines die Abgastemperatur beein¬ flussenden Steuerungsparameters zu ermitteln. Parameter die in diese Berechnung eingehen können zum Beispiel sein, die Masse sowie die Temperatur der angesaugten Luft und die zugemessene Kraftstoffmasse . Der zu berechnende Soll-Steuerwert kann dann zum Beispiel der Zündzeitpunkt oder der Einspritzzeitpunkt des Kraftstoffes sein oder auch die Öffnungszeiten bzw. Öffnungswinkel der Ein- und Auslassventile. Auch eine kombinierte Anpassung der Steuerwerte mehrerer der genannten Steuerungsparameter kann vorgesehen werden.
Ein wesentlicher Punkt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass aus dem Soll-Steuerwert unter Einbeziehung zumindest eines Grenz-Steuerwertes ein Vorgabe-Steuerwert ermittelt wird. Für die zu ermittelnden Soll-Steuerwerte der die Abgastemperatur beeinflussenden Steuerungsparameter gibt es in der Regel
Grenzen, bei deren Überschreitung sich das Betriebsverhalten des Verbrennungsmotors insgesamt oder in Bezug auf einzelne
Merkmale, wie zum Beispiel das Emissionsverhalten oder das Motordrehmoment, unerwünscht negativ verändert. Um dies zu vermeiden können nun entsprechende Grenz-Steuerwerte fest oder auch betriebspunktabhängig vorgegeben und bei der Ermittlung der letztlich für die Temperaturerhöhung angewandten Vorgabe-Steuerwerte herangezogen werden. Dies geschieht in dem Sinne, dass zum Beispiel bei Überschreitung des Grenz-Steuerwertes durch den ermittelten Soll-Steuerwert, der Vorgabe-Steuerwerte auf den Wert des Grenz-Steuerwertes gesetzt wird, wogegen bei Unterschreitung des Grenz-Steuerwertes durch den ermittelten Soll-Steuerwert, der Vorgabe-Steuerwerte auf den Wert des Soll-Steuerwertes gesetzt wird.
Dieses Verfahren hat gegenüber den bisher bekannten Verfahren den signifikanten Vorteil, dass der Eingriff in die Steuerung des Verbrennungsmotors zur Erhöhung der Abgastemperatur so begrenzt wird, dass eine optimale Drehmomenterhöhung erzielt werden kann, ohne dass dadurch anderweitige negative Auswirkungen auf das Betriebsverhalten des Verbrennungsmotors in Kauf genommen werden müssen .
Eine Fortbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Grenz-Steuerwert mittels eines Brenngrenzen-Rechenmodells für den aktuellen Betriebs- punkt des Verbrennungsmotors ermittelt wird. Die sogenannte
Brenngrenze stellt einen Maximalwert für die Verschiebung des Zündwinkels bzw. des Zündzeitpunktes nach spät dar.
Der nach spät verstellte Zündwinkel darf einen maximal spätesten Wert, die Brenngrenze, nicht überschreiten, da sonst eine zulässige Abgastemperatur oder ein Grenzwert für Emissionen überschritten wird. Die Brenngrenze wird nach dem Stand der Technik häufig anhand des Grenzwertes für den Ausstoß an Kohlenwasserstoffen und des Grenzwertes für die Krümmertemperatur bestimmt. Auch die Brenngrenze ist in bestimmten Maß abhängig vom momentanen Betriebspunkt und kann mittels des genannten Brenngrenzen-Rechenmodells für den jeweils momentanen Betriebspunkt ermittelt werden. Daraus resultiert wiederum ein und als Grenz-Steuerwert vorgebbarer maximaler Zündwinkel oder auch ein spätester Einspritzzeitpunkt . Dies hat den Vorteil , dass die Abgastemperatur immer an dem jeweiligen Betriebspunkt auf ein Optimum erhöht werden kann und nicht aus Sicherheitsgründen vorzeitig zurückgesteuert oder insgesamt zu niedrig gehalten werden muss. Eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der zumindest eine
Grenz-Steuerwert mittels eines Drehmoment-Rechenmodells für den aktuellen Betriebspunkt des Verbrennungsmotors ermittelt wird. Das Drehmoment-Rechenmodell ermittelt auf Grundlage momentaner Betriebs- und Steuergrößen das zu erwartende Drehmoment an der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors. Wie vorausgehend bereits erwähnt, kann es bei fortschreitender Veränderung bestimmter Steuerungsparameter nach einer anfänglichen Drehmomenterhöhung durch den Anstieg der Abgastemperatur bei Überschreitung eines jeweiligen Grenz-Steuerwertes zu einem unerwünschten Drehmomenteinbruch kommen. Der Vorteil dieser Ausführung des Verfahrens liegt nun darin, dass mittels des Drehmo- ment-Rechenmodells das im jeweiligen Betriebspunkt mögliche Drehmoment-Maximum ermittelt werden kann und ein jeweiliger dazu korrelierender Genz-Steuerwert für den jeweiligen Steuerungsparameter festgelegt werden kann. So kann in jedem Betriebspunkt das maximal mögliche Drehmoment erzeugt werden.
In einer anderen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die ermittelte Soll-Abgastemperatur auf eine vorgegebene Grenz-Abgastemperatur begrenzt. Die Grenz-Abgastemperatur ist dabei so gewählt, dass sichergestellt ist, dass keine thermische Schädigung der Bauteile des Abgasturboladers und der übrigen Komponenten im Abgassystem zu befürchten ist. Dadurch kann auf relativ einfache eine Überhitzung des Systems verhindert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfin- dungsgemäßen Verfahrens ist der zumindest eine, die Abgas¬ temperatur beeinflussende Steuerungsparameter ein Zündzeitpunkt zumindest eines Zylinders des Verbrennungsmotors, der zur Erhöhung der Abgastemperatur auf einen gegenüber einer Normal-Zündzeitpunkt späteren Zeitpunkt, also nach spät, verschoben wird. Selbstverständlich kann bei einem mehrzylindrigen Verbrennungsmotor der Zündzeitpunkt jedes Zylinders entsprechend verschoben werden. Durch Verschiebung des Zündzeitpunktes nach spät, wird der sogenannte Verbrennungsschwerpunkt nach spät, also zeitlich näher zur Öffnung des Abgas-Auslassventils hin verlagert. Dadurch hat das Abgas beim Austritt aus dem Brennraum des Zylinders eine höhere Temperatur. Der Zündzeitpunkt kann bei Otto-Motoren durch die zeitlich steuerbare Fremdzündung und bei Diesel-Motoren durch die zeitlich steuerbare Einspritzung des Diesel-Kraftstoffes in den Brennraum erfolgen. Der Vorteil dieser Ausführung ist in der verhältnismäßig einfachen
Durchführung ohne zusätzlich erforderliche Systemkomponenten zu sehen . Eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der Verbrennungsmotor mit einem Direkt-Einspritzsystem zur direkten Kraftstoffeinspritzung in einen Brennraum des zumindest eines Zylinders ausgerüstet ist und dass der zumindest eine die Abgastemperatur beeinflussende Steuerungsparameter ein Einspritzzeitpunkt und/oder eine Einspritzmasse ist. Dies ermöglicht beispielsweise auch die Aufteilung der eingespritzten Kraftstoffmenge in mehrere Teilmengen und eine späte Ein¬ spritzung einer Kraftstoffteilmenge, deren späte Verbrennung eine Temperaturerhöhung im Abgas zur Folge hat. Auf diese Weise kann auch bei Diesel-Motoren der Verbrennungsschwerpunkt nach spät verlagert werden.
Eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor zumindest ein Abgas-Auslassventil pro Zylinder aufweist und mit einem va¬ riablen Ventiltrieb, also einem System zur variablen Verstellung von Ventilöffnungsintervallen, zumindest seiner Abgas-Auslassventile ausgerüstet ist und dass der zumindest eine die Abgastemperatur beeinflussende Steuerungsparameter ein Öffnungszeitpunkt zumindest eines Abgas-Auslassventils ist. Ergänzend kann auch eine Verstellbarkeit der Ventilöffnungs¬ intervalle der Einlassventile vorgesehen sein, so dass es beispielsweise zu einer zeitlichen Überschneidung der Öffnungsintervalle der Einlassventile und der Abgas-Auslassventile kommt. Eine Erhöhung der Abgastemperatur kann hier insbesondere durch eine frühere Öffnung der Abgas-Auslassventile erzielt werden. Dies stellt eine weitere Möglichkeit zur Erhöhung der Abgastemperatur vor dem Einlass der Abgasturbine dar, die alternativ oder ergänzend zu den vorgenannten Maßnahmen eingesetzt werden kann.
In besonders vorteilhafter Ausführung wird das Verfahren so lange wiederholt ausgeführt, bis ein Soll-Ladedruck im Ansaugsystem erreicht ist oder der Verbrennungsmotor ein angefordertes Leistungsniveau erreicht hat oder die erhöhte Leistungsan¬ forderung zurückgenommen wird. So wird sichergestellt, dass das Verfahren angepasst an die momentanen und dynamisch sich verändernden Betriebsbedingungen im transienten Betrieb des Verbrennungsmotors optimiert und so lange wie erforderlich ausgeführt wird. Je höher dabei die Widerholrate der Ausführung des Verfahrens ist, desto genauer erfolgt die Ausführung in direkter Abhängigkeit vom momentanen Betriebspunkt.
Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor weist zumindest einen Hubkolben-Zylinder, ein Kraftstoff-Direkt-Einspritzsystem, ein Ansaugsystem, ein Abgassystem und zumindest einen Abgastur- bolader mit einer im Abgassystem angeordneten Abgasturbine und einem im Ansaugsystem angeordneten Verdichter sowie eine elektronische Steuerungseinrichtung zur Steuerung des Betriebs des Verbrennungsmotors auf. Die elektronische Steuerungsein¬ richtung ist dazu eingerichtet, den Verbrennungsmotor in einem bestimmungsgemäßen Betrieb gemäß einer der vorgenannten Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit Ausnahme der Steuerung der Ventilöffnungsintervalle, zu steuern. Die Vorteile liegen hier in einem deutlich verbesserten Ansprechverhalten des Verbrennungsmotors bei insbesondere sprunghafter Erhöhung der Leistungsanforderung.
In einer weiteren Ausführung weist der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor zumindest ein Abgas-Auslassventil pro Zylinder auf und ist zusätzlich mit einem variablen Ventiltrieb, also einem System zur variablen Verstellung von Ventilöffnungsintervallen, seiner Abgas-Auslassventile ausgerüstet. Dies Ausführung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass die elektronische Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet ist, den Verbrennungsmotor in einem bestimmungsgemäßen Betrieb gemäß einer der vorgenannten Ausführungen des erfindungsgemäßen
Verfahrens zu steuern. Bei dieser Ausführung können alle alternativen Möglichkeiten zur Erhöhung der Abgastemperatur vor der Abgasturbine alternativ oder sich ergänzend genutzt werden. Die Merkmale und Merkmalskombinationen der vorstehend in der Beschreibung oder nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten Ausführungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind, soweit diese nicht ausschließlich alternativ anwendbar sind oder sich gar gegenseitig ausschließen, einzeln, zum Teil oder insgesamt, auch in gegenseitiger Kombination oder gegenseitiger Ergänzung, in Fortbildung des erfindungsgemäßen Gegenstands anzuwenden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Anhand der Figuren werden im Folgenden besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele, Einzelheiten oder Fortbildungen der Erfindung näher erläutert, obgleich der Gegenstand der Erfindung nicht auf diese Beispiele begrenzt sein soll.
Es zeigen:
Fig. 1 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Steuerung eines Verbrennungsmotors und Fig. 2 eine schematisch vereinfachte Darstellung eines er- findungsgemäßen Verbrennungsmotors mit einem Abgas¬ turbolader .
Das Ablaufdiagramm in Figur 1 zeigt in groben Schritten den Ablauf des Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors mit einem Abgasturbolader, bei dem bei einer Erhöhung der Leistungsanforderung an den Verbrennungsmotor eine Drehzahlerhöhung des Turboladers durch eine Erhöhung der Abgastemperatur unterstützt wird. Der Verfahrensablauf zur Erhöhung der Abgastemperatur ist dabei eingebettet in ein übergeordnetes Verfahren zur Steuerung des Verbrennungsmotors, das beispielsweise in Form eines ausführbaren AblaufProgramms in der zentralen Steuerungseinheit ECU ausgeführt wird, wobei einerseits von Sensoren erfasste momentane Zustandsgrößen des Verbrennungsmotors über Eingänge der Steuerungseinheit ECU eingelesen und programmgemäß ver¬ arbeitet werden und andererseits Steuerwerte verschiedener Steuerungsparameter an entsprechende, den Betrieb bestimmende Aktuatoren ausgegeben werden.
Aus einem vorgelagerten Verfahrensschritt SX des übergeordneten Verfahrens zur Steuerung des Verbrennungsmotors heraus, wird in einer Verzweigung VX überwacht, ob eine sprunghafte Leis¬ tungsanforderung, also eine Drehmoment-Differenz zwischen dem momentan anstehenden und dem plötzlich angeforderten erhöhten Drehmoment, auch als Lastsprung TQ_D bezeichnet, vorliegt. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn ausgehend von einem Be¬ triebspunkt niedriger Last, bei niedriger Drehzahl des Verbrennungsmotors und des Turboladerläufers, plötzlich eine stark erhöhte Leistung angefordert wird, und somit ein sogenannter Lastsprung TQ_D vorliegt. Dies ist beispielsweise beim zügigen Anfahren eines Fahrzeugs aus Leerlaufdrehzahl oder auch beim Start eines Überholvorgangs gegeben, wenn der Fahrzeugführer, zum Beispiel durch einen sogenannten „Kickdown" des Gaspedals, unvermittelt eine stark erhöhte Leistung oder gar die Maxi¬ malleistung des Verbrennungsmotors anfordert. Solange eine solche sprunghafte Erhöhung der Leistungsanforderung nicht festgestellt wird, wird das übergeordnete Verfahren pro¬ grammgemäß in einem Verfahrensschritt SY fortgesetzt.
Sobald jedoch in der Verzweigung VX ein Lastsprung TQ_D festgestellt wird, wird in einem nachfolgenden Verfahrensschritt SXl in Abhängigkeit von der Leistungsanforderung und dem jeweils aktuellen Betriebspunkt des Abgasturboladers, also in Abhän- gigkeit von der Höhe des Lastsprungs TQ_D mittels eines Ab¬ gasturbolader-Rechenmodells eine momentane
Soll-Abgastemperatur AT_S ermittelt. Je nach Ausführung des Verfahrens kann, wie im Ablaufdiagramm dargestellt , hier bereits die ermittelte Soll-Abgastemperatur AT_S mittels einer vor- gegebenen Grenz-Abgastemperatur AT_GR begrenzt werden, wodurch eine erste Absicherung gegen eine Überhitzung nachfolgender im Abgasstrom liegender Systemkomponenten realisiert ist.
Dann wird in dem darauf folgenden Verfahrensschritt SX2 ausgehend von der ermittelten Soll-Abgastemperatur AT_S mittels eines Abgastemperatur-Rechenmodells, der zur Erreichung der
Soll-Abgastemperatur AT_S erforderliche Soll-Steuerwert StW_S zumindest eines die Abgastemperatur beeinflussenden Steuerungsparameters ermittelt. Entsprechende Steuerungsparameter sind beispielsweise die Zündzeitpunkte oder die Einspritz¬ zeitpunkte des Kraftstoffes in den einzelnen Zylindern, die eingespritzte Kraftstoffmasse oder die Öffnungszeitpunkte der Auslassventile . In dem anschließenden Verfahrensschritt SX3 wird, unter Einbeziehung zumindest eines Grenz-Steuerwertes StW_GR, aus dem Soll-Steuerwert StW_S ein Vorgabe-Steuerwert StW_VG ermittelt. Der entsprechende jeweilige Grenz-Steuerwert StW_GR kann dabei beispielsweise fest oder in Abhängigkeit vom Betriebspunkt des Verbrennungsmotors in Kennfeldern vorgegeben sein. Ergänzend oder stattdessen kann jedoch zumindest ein Grenz-Steuerwert StW_GR_BG mittels eines Brenngrenzen-Rechenmodells für den aktuellen Betriebspunkt des Verbrennungsmotors ermittelt werden oder es kann weiter ergänzend oder alternativ eine
Grenz-Steuerwert StW_GR_TQ mittels eines Drehmo¬ ment-Rechenmodells für den aktuellen Betriebspunkt des Ver¬ brennungsmotors ermittelt und zur Ermittlung des Vorga- be-Steuerwertes StW_VG herangezogen werden. Der so ermittelte Vorgabe-Steuerwert des zumindest einen die Abgastemperatur beeinflussenden Steuerungsparameters zur Steuerung des Verbrennungsmotors wird dann ausgegeben und angewandt bei der Steuerung des Verbrennungsmotors, um die Abgastemperatur zu erhöhen.
Nach der Ermittlung des Vorgabe-Steuerwertes StW_VG in Ver¬ fahrensschritt SX3 und der Applikation des Vorgabesteuerwertes StW_VG erfolgt in der Verzweigung VX1 eine Überwachung des bereits erzielten Drehmoments bzw. dem momentan noch vorliegenden Lastsprung TQ_D zwischen dem angeforderten und dem abgegebenen Drehmoment bzw. der Leistung. Gleichfalls kann auch der im Frischluftverteiler 71 anstehende Ladedruck P_L überwacht werden .
Besteht weiterhin ein relevanter Lastsprung TQ_D bzw. eine Drehmoment-Differenz oder der anstehende Ladedruck P_L hat den gewünschten Wert, einen Soll-Ladedruck, noch nicht erreicht, erfolgt ein Rücksprung auf Verfahrensschritt SX1 und es wird erneut die nunmehr momentane Soll-Abgastemperatur ermittelt. Auf diese Weise wird das Verfahren so lange wiederholt ausgeführt, bis der Lastsprung überwunden ist oder ein Soll-Ladedruck im Ansaugsystem erreicht ist oder der Verbrennungsmotor das an- gefordertes Leistungsniveau erreicht hat oder die erhöhte Leistungsanforderung zurückgenommen wird.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verbren- nungsmotors 1, der vier Zylinder 11, ein Kraftstoff-Direkt-Einspritzsystem 3, ein Ansaugsystem 7, ein Abgassystem 8 und zumindest einen Abgasturbolader 2 mit einer im Abgassystem 8 angeordneten Abgasturbine 22 und einem im Ansaugsystem 7 angeordneten Verdichter 21 aufweist. Jeder Zylinder 11 weist eine Zündvorrichtung 4, ein Einspritzventil 32, ein Einlassventil 51 und ein Abgas-Auslassventil 52 auf. Zur besseren Übersichtlichkeit der Figur 1 sind die vorgenannten Komponenten pro Zylinder 11 jeweils nur am ersten Zylinder 11 mit Bezugszeichen gekennzeichnet. Weiterhin weist der Verbren- nungsmotor in diesem Beispiel einen variablen Ventiltrieb 5 auf, der hier symbolisch mit einem Nockenwellensteller 53 und einer Nockenwelle 54 dargestellt ist.
Das Ansaugsystem 7 weist einen Frischluftverteiler 71 mit jeweils einer Zuleitung für jeden Zylinder 11 und eine in Bezug auf den Frischluftstrom, siehe eingezeichnete Pfeile, stromaufwärts angeordnete Drosselklappe 72 zur Steuerung der zugeführten Frischluftmasse auf. Stromaufwärts der Drosselklappe 72 ist der Verdichter 21 des Abgasturboladers 2 im Ansaugsystem 7 ange- ordnet. Stromaufwärts des Verdichters 21 ist ein Luftfilter¬ system 73 zur Reinigung der vom Verdichter 21 angesaugten Außenluft im Ansaugsystem 7 angeordnet. Weiterhin ist im Frischluftverteiler 71 ein Ladeluft-Drucksensor 74, zur Messung des Ladedrucks vor den Zylindern, und stromaufwärts des Ver- dichters 21 ein Luftmassen-Sensor 75, zur Erfassung der zugeführten Luftmasse, im Ansaugsystem 7 angeordnet. Der Ladeluft-Drucksensor 74 und der Luftmassen-Sensor 75 stehen über elektrische Verbindungen mit der elektronischen Steuerungseinrichtung ECU in Verbindung und speisen so die aufgenommenen Messwerte in die ECU ein.
Das Abgassystem 8 weist einem Abgaskrümmer 81 mit je einem Anschluss an jeden der Zylinder 11 auf. In Strömungsrichtung des Abgases, siehe eingezeichnete Pfeile, stromabwärts des Ab¬ gaskrümmers 81 ist die Abgasturbine 22 des Abgasturboladers im Abgassystem angeordnet. Stromabwärts der Abgasturbine 22 schließt sich dann das Abgasnachbehandlungssystem 82 an, das hier vereinfachend als Einzelkomponente dargestellt ist, jedoch mehrere Komponenten, wie zum Beispiel einen Katalysator, und einen Rußfilter aufweisen kann. Im Abgassystem 8 sind vor dem Einlass der Abgasturbine ein Abgas-Drucksensor 83 und ein Abgas-Temperatursensor 84 sowie stromabwärts der Abgasturbine 22 ein weiterer Abgas-Drucksensor 85 und beispielsweise ein Katalysator-Temperatursensor 86 angeordnet, die ebenfalls über elektrische Verbindungen mit der ECU verbunden sind und so die aufgenommenen Messwerte in die ECU einspeisen. Das Kraftstoff-Direkt-Einspritzsystem 3 weist einen auch als Common-Rail 31 bezeichneten Kraftstoff-Druckspeicher auf, der über eine KraftstoffZuleitung 33 von einer Kraft¬ stoff-Hochdruckpumpe (nicht dargestellt) gespeist wird. Wei¬ terhin gehören die mit dem Common-Rail 31 in hydraulischer Verbindung stehenden Einspritzventile 32 der einzelnen Zylinder 11 zum Kraftstoff-Direkt-Einspritzsystem 3. Die Einspritzventile 32 stehen weiterhin in elektrischer Verbindung mit der ECU, die die Einspritzventile 32 gemäß der ermittelten Werte für Einspritzzeitpunkt und Einspritzmasse ansteuert und so den Kraftstoff in die einzelnen Brennräume der Zylinder zumisst. Am Common-Rail 31 ist ein Kraftstoff-Drucksensor 34 angeordnet, der ebenfalls mit der ECU in elektrischer Verbindung steht und den Kraftstoffdruck im Common-Rail erfasst und entsprechende Werte an die ECU übermittelt. In der Regel weisen Kraft- stoff-Direkt-Einspritzsystem 3 zusätzlich noch verschieden
Ventileinheiten, wie zum Beispiel ein Druck-Regelventil oder ein Volumenstrom-Regelventil zur Regelung des Kraftstoffdruckes im Common-Rail, auf. Auf die Darstellung dieser Komponenten wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit der Figur 2 verzichtet. Es versteht sich jedoch, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung, alle gebräuchlichen bzw. dem Fachmann bekannten Konfigurationen von Kraftstoff-Direkt-Einspritzsystemen zum Einsatz kommen können. Bei Otto-Motoren können darüber hinaus auch andere Einspritzsysteme, wie zum Beispiel Saugrohr-Einspritzsysteme zum Einsatz kommen, da hier der Zündzeitpunkt durch eine separate Zündeinrichtung von der ECU vorgegeben und so eine Erhöhung der Abgastemperatur erzielt werden kann.
Der variable Ventiltrieb 5 weist einen Nockenwellensteller 53 auf, der elektrisch mit der elektronischen Steuerungseinheit ECU verbunden ist und von dieser zur variablen Verstellung der Ventil-Öffnungsintervalle angesteuert wird. Selbstverständlich können im Rahmen der Erfindung alle dem Fachmann bekannten
Systeme zur variablen Verstellung der Ventilöffnungsintervalle eingesetzt werden.
Jeder Zylinder 11 des Verbrennungsmotors ist in dem gezeigten Beispiel mit einer Zündvorrichtung 4, zum Beispiel einer
Zündkerze, ausgestattet, die jeweils mit der ECU elektrisch verbunden ist und von der ECU zur Zündung des Kraftstoff-Gemisches im Brennraum des jeweiligen Zylinders, gemäß der Ermittelten Steuerwerte für den Zündzeitpunkt, direkt oder indirekt angesteuert wird. Bei Diesel-Motoren kann eine solche Einrichtung entfallen und der Zündzeitpunkt bzw. der Verbrennungsschwerpunkt wird mittels der Hochdruck-Einspritzung des Diesel-Kraftstoffes eingestellt. Zur Steuerung des Betriebs des Verbrennungsmotors 1 ist eine elektronische Steuerungseinrichtung ECU vorgesehen, die über elektrische Verbindungen mit Sensoren und Stellsystemen des Verbrennungsmotors, wie oben bereits beschrieben, elektrisch verbunden ist. Weiterhin steht die ECU mit einem Turbolader- läufer-Drehzahlsensor 23 und einem Kurbelwellen-Drehzahlsensor 12 sowie einer Fahrzeugführer-Schnittstelle 15, zum Beispiel ein Fahrpedal oder Gaspedal zur Vorgabe der Leistungs- bzw.
Drehmoment-Anforderung, in elektrischer Verbindung.
Über die verschiedenen Sensoren sowie die Fahrzeugführer-Schnittstelle 15 werden die jeweils momentanen Betriebs¬ parameter des Verbrennungsmotors 1 und der Fahrerwunsch erfasst und in die ECU eingespeist. In der ECU sind die zur Steuerung des Verbrennungsmotors bzw. der dem Verbrennungsmotor zugeordneten Teilsysteme erforderlichen Verfahrensabläufe und Algorithmen in AblaufProgrammen angelegt, sowie entsprechende Vorgabewerte und Kennfelder hinterlegt, die zur Berechnung bzw. Ermittlung der jeweiligen Steuerwerte der betriebsbestimmenden Steuerungsparameter, in Abhängigkeit vom Fahrerwunsch, herangezogen werden. Die entsprechenden Steuerwerte werden dann von der ECU direkt oder über entsprechende, sogenannte Leistungs-Endstufen an die Stelleinheiten ausgegeben, um die entsprechenden
Steuerungsparameter einzustellen.
Insbesondere ist die elektronische Steuerungseinrichtung ECU programmtechnisch und systemtechnisch dazu eingerichtet, den Verbrennungsmotor 1 in einem bestimmungsgemäßen Betrieb gemäß einer jeweiligen Ausführung des vorgenannten Steuerungsverfahrens zu steuern, wobei bei einer Erhöhung der Leistungs¬ anforderung an den Verbrennungsmotor 1 eine Drehzahlerhöhung des Turboladers 2 durch eine Erhöhung der Abgastemperatur unter- stützt wird.
Abschließend sei noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei dem in Figur 2 dargestellten erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor lediglich um ein Beispiel sozusagen in Maximalausstattung in Bezug auf die unterschiedlichen Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens handelt. So sind zum Beispiel bei einem Diesel-Motor keine separaten Zündvorrichtungen erforderlich. Auch ein variabler Ventiltrieb ist nur erforderlich, wenn mittels der Ventil-Öffnungsintervalle Einfluss auf die Abgastemperatur genommen werden soll.
Weiterhin soll die dargestellte, gegenüber einem realen Verbrennungsmotor moderner Ausführung, stark vereinfachte Konfiguration des Verbrennungsmotors nicht Beschränkend wirken in Bezug auf die Konfiguration und Funktion der Teilsysteme wie dem Kraftstoff-Direkt-Einspritzsystem, dem variablen Ventiltrieb, der Zündvorrichtung, dem Abgasturbolader sowie dem Ansaugsystem und dem Abgassystem.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (1) der zumindest einen Zylinder (11) und einen Abgasturbolader (2) aufweist, wobei bei einer Erhöhung der Leistungsanforderung an den Verbrennungsmotor (1) eine Drehzahlerhöhung des Turboladers (2) durch eine Erhöhung der Abgastemperatur unterstützt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
- in Abhängigkeit von der Leistungsanforderung und dem jeweils aktuellen Betriebspunkt des Abgasturboladers (2), mittels eines
Abgasturbolader-Rechenmodells eine momentane
Soll-Abgastemperatur (AT_S) ermittelt wird,
- ausgehend von der ermittelten Soll-Abgastemperatur (AT_S) mittels eines Abgastemperatur-Rechenmodells, der zur Erreichung der Soll-Abgastemperatur (AT_S) erforderliche Soll-Steuerwert (StW_S) zumindest eines die Abgastemperatur beeinflussenden Steuerungsparameters ermittelt wird und
aus dem Soll-Steuerwert (StW_S) unter Einbeziehung zumindest eines Grenz-Steuerwertes (StW_GR, StW_GR_BG, StW_GR_TQ) ein Vorgabe-Steuerwert (StW_VG) ermittelt wird und
der ermittelte Vorgabe-Steuerwert (StW_VG) des zumindest einen die Abgastemperatur beeinflussenden Steuerungsparameters zur Steuerung des Verbrennungsmotors (1) angewandt wird, um die Abgastemperatur zu erhöhen.
2. Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Grenz-Steuerwert (StW_GR_BG) mittels eines Brenngren¬ zen-Rechenmodells für den aktuellen Betriebspunkt des Ver- brennungsmotors (1) ermittelt wird.
3. Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Grenz-Steuerwert (StW_GR_TQ) mittels eines Drehmoment-Rechenmodells für den aktuellen Betriebspunkt des Verbrennungsmotors (1) ermittelt wird.
4. Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Soll-Abgastemperatur (AT_S) auf eine vorgegebene Grenz-Abgastemperatur (AT_GR) begrenzt wird.
5. Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine die Abgastemperatur beeinflussende Steue¬ rungsparameter ein Zündzeitpunkt zumindest eines Zylinders (11) des Verbrennungsmotors (1) ist, der zur Erhöhung der Abgas¬ temperatur auf einen gegenüber einer Normal-Zündzeitpunkt späteren Zeitpunkt verschoben wird.
6. Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der
Verbrennungsmotor (1) mit einem Direkt-Einspritzsystem (3) zur direkten Kraftstoffeinspritzung in einen Brennraum zumindest eines Zylinders (11) ausgerüstet ist und dass der zumindest eine die Abgastemperatur beeinflussende Steuerungsparameter ein Einspritzzeitpunkt und/oder eine Einspritzmasse ist.
7. Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (1) zumindest ein Abgas-Auslassventil ( 52 ) pro Zylinder (11) aufweist und mit einem variablen Ventiltrieb (5) zumindest seiner Abgas-Auslassventile (52) ausgerüstet ist und dass der zumindest eine die Abgastemperatur beeinflussende Steuerungsparameter ein Öffnungszeitpunkt zumindest eines Abgas-Auslassventils (52) ist.
8. Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren so lange wiederholt ausgeführt wird, bis ein Soll-Ladedruck im Ansaugsystem (7) erreicht ist oder der Verbrennungsmotor (1) ein angefordertes Leistungsniveau erreicht hat oder die erhöhte Leistungsanforderung zurückgenommen wird.
9. Verbrennungsmotor (1), der zumindest einen Zylinder (11), ein Kraftstoff-Direkt-Einspritzsystem (3) , einen Ansaugtrakt (12), einen Abgastrakt (13) und zumindest einen Abgasturbolader (2) mit einer im Abgastrakt (13) angeordneten Abgasturbine (22) und einem im Ansaugtrakt (12) angeordneten Verdichter (21) sowie eine elektronische Steuerungseinrichtung (ECU) zur Steuerung des Betriebs des Verbrennungsmotors (1) aufweist, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die elektronische Steuerungseinrichtung (ECU) dazu eingerichtet ist, den Verbrennungsmotor (1) in einem bestimmungsgemäßen Betrieb gemäß einem Verfahren nach den Ansprüche 1 bis 7 zu steuern.
10. Verbrennungsmotor (1) nach Anspruch 9, der zumindest ein Abgas-Auslassventil ( 52 ) pro Zylinder (11) aufweist und zu- sätzlich mit einem variablen Ventiltrieb (5) zumindest seiner Abgas-Auslassventile (52) ausgerüstet ist, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die elektronische Steuerungseinrichtung (ECU) dazu eingerichtet ist, den Verbrennungsmotor (1) in einem bestimmungsgemäßen Betrieb gemäß einem Verfahren nach den Ansprüche 1 bis 8 zu steuern.
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