WO2023161065A1 - Steuervorrichtung für eine brennkraftmaschine, brennkraftmaschinenanordnung mit einer brennkraftmaschine und einer solchen steuervorrichtung, verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine, und verfahren zum ermitteln eines komponentenkennfelds - Google Patents

Steuervorrichtung für eine brennkraftmaschine, brennkraftmaschinenanordnung mit einer brennkraftmaschine und einer solchen steuervorrichtung, verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine, und verfahren zum ermitteln eines komponentenkennfelds Download PDF

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Definitions

  • Control device for an internal combustion engine internal combustion engine arrangement with an internal combustion engine and such a control device, method for operating an internal combustion engine, and method for determining a component characteristics map
  • the invention relates to a control device for an internal combustion engine, an internal combustion engine arrangement with an internal combustion engine and such a control device, a method for operating an internal combustion engine, and a method for determining a component characteristics map.
  • the invention is therefore based on the object of providing a control device for an internal combustion engine, an internal combustion engine arrangement with an internal combustion engine and such a control device, a method for operating an internal combustion engine, and to create a method for determining a component characteristics map, the disadvantages mentioned being at least reduced, and preferably not occurring.
  • the object is achieved in particular by creating a control device for an internal combustion engine that has a flow path module that is set up to receive a default value for a flow path parameter of a flow path of the internal combustion engine.
  • the control device is also set up to determine a control specification for an actuator of the flow path as a function of the specification value using at least one component characteristics map of at least one component of the flow path. Because the activation specification for the actuator is determined using the at least one component characteristics map, extensive data entry can advantageously be dispensed with. In particular, there is no need for complex measurement of a full engine on the test bench, but data can be used in a simple and cost-effective manner that has been determined for the corresponding component of the flow path—in particular in component testing or on the component test bench.
  • the procedure proposed here does not require a particularly high computing power, in particular in comparison to a purely model-based open-loop or closed-loop control based on Gaussian process models or hyperspace control.
  • Adapting the control device to a new type of internal combustion engine is advantageously simple: all that is required is to determine the configuration of the flow path and the components present therein, in which case the component characteristic diagrams assigned to the components can then be accessed, advantageously without the need for new measurements.
  • the design of the control device can be put together for each new internal combustion engine based on the components used from the known and, in particular, one-off measured component characteristics maps.
  • a flow path is understood in particular to mean a region of the internal combustion engine that is occupied by at least one gas flow is interspersed, wherein the flow path at the same time has at least one component influencing the gas flow and at least one actuator, preferably a plurality of actuators, for influencing the gas flow.
  • a component of the flow path is understood to mean in particular an element of the flow path which has an influence on the gas flow in the flow path or interacts with the gas flow in addition to a purely guiding or conducting function.
  • it can be an active component or a passive component, with a passive component being understood as meaning a component that interacts with the gas flow but cannot itself be actively controlled in order to influence the gas flow, while an active component can be controlled in order to influence the gas flow in a certain way.
  • the at least one actuator is an active component of the flow path.
  • the component is selected from a group consisting of: a cooler, a turbine, a compressor, and a valve or throttle device, in particular a flap.
  • the flow path is an air path for supplying combustion air into a combustion chamber of the internal combustion engine, or an exhaust gas path for discharging exhaust gas from the combustion chamber.
  • the flow path is a gas path as a combination of an air path and an exhaust gas path.
  • the flow path has at least one air path component and/or at least one air path actuator for influencing the air flow in the air path and at least one exhaust gas path component and/or at least one exhaust gas path actuator for influencing the exhaust gas flow in the exhaust gas path.
  • the air path and the exhaust gas path are coupled to one another via at least one exhaust gas turbocharger, a turbine of the exhaust gas turbocharger being arranged in the exhaust gas path, and a compressor of the exhaust gas turbocharger drivingly connected to the turbine being arranged in the air path.
  • control specification can directly be a control variable for the actuator.
  • control specification can also be a secondary setpoint specification for a subordinate control module.
  • the subordinate control module is set up in particular to, depending on the secondary setpoint specification, a secondary control specification for the To determine control of the at least one actuator, in particular as a direct control variable for the actuator.
  • a module is generally understood to mean, in particular, a functional unit that can be mentally or physically delimited or is delimited and is set up to carry out at least one specific function.
  • This can be a separate computing device, part of a computing device, a hardware structure, or a software structure that is set up and provided in each case to fulfill the at least one specific function.
  • control device is set up to determine the control specification such that the flow path parameter is set to the default value, in particular controlled or regulated, when the actuator is controlled with the control specification.
  • the control device is set up in particular to determine the activation specification for the actuator of the flow path as a function of the specification value using a plurality of component characteristic diagrams of a plurality of components of the flow path.
  • a component characteristics map is understood to mean in particular a data structure, in particular a data field, which has a plurality of interpolation points for at least one first variable as a function of at least one second variable.
  • the component characteristics map it is possible for the component characteristics map to include interpolation points for precisely one first variable as a function of precisely one other variable, and thus to be in the form of a characteristic.
  • the component characteristics map can also be multidimensional.
  • the component map is capable of interpolation.
  • a calculation rule for the interpolation between the interpolation points is assigned to the component characteristics map.
  • the flow path module is set up to determine the control specification based on a physical model of the flow path including the at least one component and the at least one component characteristics map as a function of the specification value.
  • the physical model of the flow path preferably includes in particular the arrangement of the at least one component in the flow path, in particular the arrangement of a plurality of components in the flow path, as well as mathematical relationships that define a flow along the flow path, in particular relationships between mass flow, temperature and /or pressure values along the flow path.
  • the effect of the at least one component on, in particular, the mass flow, temperature and/or pressure of the flow in the flow path is described by the at least one component characteristics map. This in turn makes it possible to keep the mathematical relationships covered by the physical model simple, since more complex physical effects are taken into account by the at least one component characteristics map.
  • the flow path module is set up to determine the control specification by determining a plurality of flow path parameters along the flow path using the physical model and the at least one component characteristic map.
  • the flow path module is thus advantageously able to describe the flow along the flow path in a simple manner that in particular requires little computing power.
  • the flow path module is able to calculate the flow through the flow path.
  • the flow path parameters are in particular each selected from a pressure and a temperature along the flow path.
  • pressure and temperature are determined for a plurality of positions along the flow path.
  • the flow path module is set up to determine the control specification by systematically determining the plurality of flow path parameters along the flow path against a flow direction of a medium flowing through the flow path during operation of the internal combustion engine using the physical model and the at least one component characteristic map.
  • the flow path module is set up to determine the control specification by systematically determining the plurality of flow path parameters along the flow path with the flow direction of a medium flowing through the flow path during operation of the internal combustion engine using the physical model and the at least one component characteristic map. Since the calculation of the flow path parameters systematically follows the direction of flow or is aligned against the direction of flow, the simplest possible and at the same time precise calculation of the flow path parameters and thus ultimately also a corresponding determination of the control specification is made possible.
  • the flow path module is set up to determine the control specification by systematically determining a first plurality of flow path parameters along a first section of the flow path counter to the direction of flow of the medium flowing through the first section of the flow path during operation of the internal combustion engine using the physical model and the at least one component characteristic map and by simultaneously determining a second plurality of flow path parameters along a second section of the flow path systematically with the flow direction of the medium flowing through the second section of the flow path during operation of the internal combustion engine using the physical model and the at least one component characteristic map.
  • This allows the flow path parameters to be calculated easily and precisely at the same time, and thus the control specification to be determined at the same time.
  • the flow path module is set up to determine the control specification by systematically measuring a first plurality of flow path parameters along a first section of an air path from a combustion chamber inlet valve - in particular via a high-pressure charge air cooler and a throttle valve - to a high-pressure compressor against the flow direction of the charge air in the Air path is determined based on the physical model and the at least one component characteristic map, and by simultaneously systematically comparing a second plurality of flow path parameters along a second section of the air path from a low-pressure compressor - in particular via a low-pressure charge air cooler - to the high-pressure compressor with the flow direction of the charge air using the physical model and the at least one component map is determined.
  • the flow path module is set up to determine the control specification by additionally bypassing a third plurality of flow path parameters along an exhaust gas path from a low-pressure turbine to upstream of a high-pressure turbine, in particular upstream of a junction of a high-pressure turbine Bypass path in a main exhaust path, is determined systematically against a flow direction of the exhaust gas in the exhaust path based on the physical model and the at least one component map.
  • the flow path module is set up to receive a boost pressure value for a gas path as the flow path as the default value.
  • the flow path module is set up to determine a flap position, in particular a setpoint flap position, for a flow flap in the flow path as the control specification.
  • the flow path module is set up to determine a flap position, in particular a setpoint flap position, for a bypass path flap in the bypass path bypassing the high-pressure turbine of the exhaust gas turbocharger as the control specification.
  • the bypass path is also referred to as a bypass; the bypass path flap is also referred to as a bypass flap.
  • the at least one component map is selected from a group consisting of: a low-pressure compressor map, a high-pressure compressor map, a low-pressure turbine map, a high-pressure turbine map, an intercooler map, in particular a high pressure -Intercooler map and/or a low-pressure intercooler map, a throttle valve map, and a bypass valve map.
  • control device is set up to use a first compressor characteristic map as the at least one component characteristic map, in particular a first high-pressure compressor characteristic map or a first low-pressure compressor characteristic map, the first compressor characteristic map containing mutually associated values for a mass flow over the compressor, a speed of the compressor, and a pressure ratio across the compressor.
  • a first compressor characteristic map as the at least one component characteristic map, in particular a first high-pressure compressor characteristic map or a first low-pressure compressor characteristic map, the first compressor characteristic map containing mutually associated values for a mass flow over the compressor, a speed of the compressor, and a pressure ratio across the compressor.
  • control device is set up to use a second compressor map as the at least one component map, in particular a second high-pressure compressor map or a second low-pressure compressor map, wherein the second compressor characteristics map includes associated values for an efficiency of the compressor, the mass flow through the compressor and the speed of the compressor.
  • control device is set up to use a first turbine characteristic map as the at least one component characteristic map, in particular a first high-pressure turbine characteristic map or a first low-pressure turbine characteristic map, wherein the first turbine characteristic map contains mutually assigned values for a mass flow through the turbine, a speed of the turbine, and a pressure ratio across the turbine.
  • control device is set up to use a second turbine characteristic map as the at least one component characteristic map, in particular a second high-pressure turbine characteristic map or a second low-pressure turbine characteristic map, wherein the second turbine characteristic map contains mutually assigned values for an efficiency of the turbine, the mass flow through the Turbine and the speed of the turbine includes.
  • a pressure ratio across a component is understood to mean, in particular, a quotient of a pressure value measured downstream of the component divided by a pressure value measured upstream of the component.
  • a reduced mass flow is preferably used as the mass flow in the respective component characteristics map, that is to say in particular the mass flow multiplied by a quotient of an actual pressure divided by a predetermined standard pressure.
  • a reduced speed is preferably used as the speed in the respective component characteristics map, that is to say in particular the speed multiplied by a quotient of the actual pressure divided by the predetermined standard pressure.
  • the flow path module is set up to calculate a high-pressure compressor setpoint speed as a function of a boost pressure value as the default value using at least one component characteristics map.
  • the flow path module is set up to function as a function of the boost pressure value to calculate a high-pressure compressor setpoint power from the default value based on the at least one component characteristic map.
  • the flow path module is set up to calculate the control specification, in particular a flap position for a bypass flap of a bypass bypassing a high-pressure turbine, as a function of at least one high-pressure compressor setpoint variable using at least one additional component characteristic map.
  • the high-pressure compressor target variable is in particular selected from the high-pressure compressor target speed, a speed manipulated variable calculated from the high-pressure compressor target speed by a speed controller, and the high-pressure compressor target power.
  • the boost pressure value is used as a default value for controlling the flow path parameter.
  • the boost pressure value is specified as a target boost pressure to a boost pressure controller, with a boost pressure manipulated variable calculated by the boost pressure controller being used as a control manipulated variable for determining the control specification.
  • the flow path module is set up to determine an air pressure value in the air path upstream of the throttle valve and downstream of a high-pressure compressor as a function of a boost pressure value as the default value using a high-pressure intercooler map, a throttle valve map and preferably an air mass flow to calculate.
  • the flow path module is further set up to use an ambient pressure, an ambient temperature, a low-pressure compressor map, a low-pressure charge air cooler map, preferably an actual low-pressure compressor speed, a temperature of a cooling circuit upstream of the low-pressure charge air cooler, and the air mass flow Calculate an air pressure value and an air temperature value in the air path upstream of the high-pressure compressor.
  • the flow path module is further set up to use the air pressure value upstream of the throttle valve and downstream of the high-pressure compressor, the air pressure value and the air temperature value upstream of the high-pressure compressor, preferably the air mass flow, an actual speed of the high-pressure compressor and a high-pressure compressor characteristics map, a high-pressure compressor setpoint speed and/or—in particular conveyed via an air temperature value upstream of the throttle valve and downstream of the high pressure compressor - to calculate a high pressure compressor target capacity.
  • the flow path module is set up to use an exhaust gas pressure value and an exhaust gas temperature value downstream of a low-pressure turbine and an exhaust gas mass flow based on a low-pressure turbine characteristic map to calculate an exhaust gas pressure value and an exhaust gas temperature value upstream of the low-pressure turbine and downstream to calculate a high-pressure turbine.
  • the flow path module is further set up to use the exhaust gas temperature value and the exhaust gas pressure value upstream of the low-pressure turbine and downstream of the high-pressure turbine, an actual speed of the high-pressure compressor, the exhaust gas mass flow, and an exhaust gas pressure value and an exhaust gas Temperature value upstream of the high-pressure turbine based on a high-pressure turbine characteristics map to calculate a target flap position for a bypass flap in a bypass bypassing the high-pressure turbine as the control specification.
  • the flow path module is set up to determine the exhaust gas pressure value upstream of the high-pressure turbine—in particular by means of a bisection method—using the high-pressure compressor setpoint power and a measured high-pressure compressor actual power of the high-pressure compressor.
  • the flow path module is set up to use a component map as the at least one component map, which is created from measured values of a component assigned to the component map and is adapted to test bench data of an internal combustion engine having the component.
  • a component map as the at least one component map, which is created from measured values of a component assigned to the component map and is adapted to test bench data of an internal combustion engine having the component.
  • the component characteristics map is adapted to the test bench data of the internal combustion engine having the component by scaling characteristic map axes.
  • the flow path module is set up to use a component characteristic map as the at least one component characteristic map that is assigned to the component characteristic map from predetermined support points and test bench data Component having internal combustion engine is obtained.
  • a component characteristic map as the at least one component characteristic map that is assigned to the component characteristic map from predetermined support points and test bench data Component having internal combustion engine is obtained.
  • Corners of the component characteristics map are preferably defined as the predetermined reference points, with the functions linking the reference points also being determined, which are then adapted to the test bench data in order to obtain the component characteristics map.
  • the flow path module has a controller that is set up to determine a control manipulated variable as a function of the default value, with the flow path module being set up to determine the control specification as a function of the control manipulated variable .
  • the flow path parameter is advantageously adjusted to the default value as the desired value.
  • the flow path module has a first controller, which is set up to determine a controller manipulated variable as the control manipulated variable depending on the default value used as the setpoint for the first controller, the flow path module being set up to convert the control default into to be determined as a function of the controller manipulated variable. In this way, the flow path parameter is immediately adjusted to the default value as the desired value.
  • the flow path module is designed to generate a precontrol variable depending on the default value based on the at least one component characteristic map, with the flow path module additionally having a second controller which is set up to function as a function of the setpoint value used for the second controller Default value to generate a differential control manipulated variable as the control manipulated variable, which is offset against the pilot control variable in order to obtain the control specification.
  • differential regulation of the flow path parameters is implemented in particular.
  • the first controller or the second controller is advantageously designed as a linear controller.
  • a linear controller is understood to mean, in particular, a controller in which the generated manipulated variable depends linearly on the controller input, here in particular on a control deviation of the default value.
  • the controller in particular the first controller or the second controller, is designed as a proportional controller (P controller), as a proportional-derivative controller (PD controller), as a proportional-integral controller (PI controller), or as a Proportional-integral-derivative controller (PID controller) formed.
  • P controller proportional controller
  • PD controller proportional-derivative controller
  • PI controller proportional-integral controller
  • PID controller Proportional-integral-derivative controller
  • the flow path module is set up to control the flow path parameter as a function of the default value.
  • the flow path module has in particular no controller for controlling the flow path parameter.
  • the flow path module is set up to receive at least one measured value measured on the flow path during operation of the internal combustion engine and to adapt the at least one component characteristics map as a function of the at least one measured value.
  • the component characteristics map can advantageously be adapted to the actual operation of the internal combustion engine, in particular to aging, contamination, wear or the like.
  • the flow path module is set up to adapt the map by changing at least one scaling factor for scaling a map axis as a function of the at least one measured value.
  • a local scaling factor is preferably used for at least one map axis, ie in particular a scaling factor that is not globally specified for the entire map axis but is rather dependent on the location on the map axis.
  • a local scaling factor is used for each map axis of the component map. In this way, the component map can be advantageous high flexibility and accuracy can be adapted.
  • the at least one scaling factor is preferably changed or adapted using the least squares method.
  • component characteristics maps can be adapted independently of one another at least for certain different components of the flow path.
  • a separate adaptation method is then carried out for each component characteristics map.
  • Other components of the flow path can be adapted together or in combination with one another, in particular if too few measured values or measuring points are available for a separate adaptation.
  • a low-pressure turbine and a high-pressure turbine can be adapted in combination with one another if no measuring point for pressure, temperature and/or mass flow between the two turbines is available. The situation is analogous, for example, for a high-pressure compressor and a low-pressure compressor.
  • two scaling factors are changed for a compressor and for a turbine as a component, in particular a first scaling factor for the mass flow and a second scaling factor for the efficiency.
  • a stationary operating state of the flow path is to be understood in particular as meaning a state in which all of the exhaust gas turbochargers present in the flow path are in a stationary state.
  • a stationary state of an exhaust gas turbocharger is to be understood as meaning that the rotational speed of the exhaust gas turbocharger does not deviate by more than a predetermined percentage from its average value within the predetermined time horizon over a predetermined time horizon.
  • the control device has a higher-level control module that is set up to determine the default value and to transfer it to the flow path module.
  • the higher-level control module is set up to receive the control specification from the flow path module.
  • the higher-level control module is set up in particular to directly control the internal combustion engine.
  • the higher-level control module set up for a - in particular model-based predictive - control of the internal combustion engine.
  • the control module calculates the default value, transfers this to the flow path module, and receives the control default from the flow path module, which it then uses to control the internal combustion engine.
  • the flow path module is set up to transfer at least one feedback, selected from at least one limit value and at least one limiting curve, to the higher-level control module. In this way, limitations of the flow path can advantageously be taken into account in the control of the internal combustion engine by the higher-level control module.
  • the control device is set up to actuate the throttle valve to regulate the boost pressure when it is no longer possible to regulate the boost pressure solely via the bypass valve, in particular when the boost pressure cannot be lowered any further.
  • the switchover from the bypass valve control to the throttle valve control takes place in particular when the bypass valve is fully open and a predetermined average control deviation has prevailed over a first predetermined period of time.
  • Switching back from throttle valve control to bypass valve control takes place analogously when the throttle valve is fully open and a predetermined second average control deviation has prevailed over a predetermined second period of time.
  • the first predetermined period of time and the second predetermined period of time may be identical to or different from each other.
  • the first mean control deviation and the second mean control deviation can be identical or different from one another.
  • the object is also achieved by creating an internal combustion engine arrangement which has an internal combustion engine and a control device according to the invention or a control device according to one or more of the embodiments described above.
  • the control device is operatively connected to the internal combustion engine and set up to control, in particular to regulate, the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine has in particular an air path and/or an exhaust gas path, in particular an air path and an exhaust gas path which is operatively connected to the air path via at least one exhaust gas turbocharger.
  • the internal combustion engine has at least one low-pressure exhaust gas turbocharger and one high-pressure exhaust gas turbocharger.
  • the internal combustion engine has two low-pressure exhaust gas turbochargers arranged in parallel in terms of flow and one high-pressure exhaust gas turbocharger, with in particular two partial air mass flows flowing parallel to one another through the two low-pressure compressors of the low-pressure exhaust gas turbocharger upstream of a high-pressure compressor of the high-pressure exhaust gas turbocharger into one Air mass flow are combined, and an exhaust gas mass flow penetrating the high-pressure turbine of the high-pressure exhaust gas turbocharger is branched downstream of the high-pressure turbine into two partial exhaust gas mass flows penetrating parallel to one another through the low-pressure turbines of the low-pressure exhaust gas turbocharger.
  • the exhaust gas path has in particular a bypass path that bypasses the turbine of the exhaust gas turbocharger, in particular the high-pressure turbine of the high-pressure exhaust gas turbocharger, which is also referred to as a bypass, with a bypass path flap, which is also referred to as a bypass flap, being arranged in the bypass path.
  • a bypass path flap which is also referred to as a bypass flap
  • the internal combustion engine is designed as a reciprocating piston engine.
  • the internal combustion engine is designed as a gas engine, a diesel engine, an Otto engine or a multi-fuel engine, in particular a dual-fuel engine.
  • the internal combustion engine is designed as a four-stroke engine.
  • the internal combustion engine is designed as a medium-speed engine.
  • the object is also achieved by creating a method for operating an internal combustion engine, also referred to below as an operating method, with a default value for a flow path parameter of a flow path of the internal combustion engine being specified, and with a control specification for an actuator of the flow path depending on the default value
  • Use of at least one component characteristics map of at least one component of the flow path is determined, in particular to set the flow path parameter to the default value.
  • control specification is determined based on a physical model of the flow path, which includes the at least one component, and the at least one component characteristics map as a function of the specification value.
  • control specification is determined by determining a plurality of flow path parameters along the flow path—in particular systematically counter to a flow direction and/or with the flow direction of a medium flowing through the flow path during operation of the internal combustion engine—using the physical model and the at least one component characteristics map becomes.
  • a boost pressure value for a gas path is used as the default value as the flow path.
  • a flap position for a flow flap in the flow path is determined as the control specification.
  • a characteristic map is used as the at least one component characteristic map, which is selected from a group consisting of: a low-pressure compressor characteristic map, a high-pressure compressor characteristic map, a low-pressure turbine characteristic map, a high-pressure turbine characteristic map, an intercooler characteristic map, in particular a low-pressure intercooler map and/or a high-pressure intercooler map, a throttle valve map, and a bypass valve map.
  • a component map is used as the at least one component map, which is created from measured values of a component assigned to the component map and adapted to test bench data of an internal combustion engine that has the component, or from predetermined interpolation points and test bench data of an internal combustion engine that has the component assigned to the component map is preserved.
  • the flow path parameter is regulated to the default value in that a control manipulated variable is calculated as a function of the default value by means of a controller, with the control specification being determined as a function of the control manipulated variable.
  • the flow path parameters are regulated directly to the default value by using a controller to calculate a controller manipulated variable from the default value, with the control specification being determined as a function of the controller manipulated variable.
  • differential control is implemented by calculating a precontrol variable based on the at least one component characteristics map as a function of the default value, with a controller also calculating a differential control manipulated variable as a function of the default value, which is offset against the precontrol variable in order to obtain the control specification .
  • the flow path parameter is controlled depending on the default value.
  • the at least one component characteristics map is adapted as a function of at least one measured value measured on the flow path during operation of the internal combustion engine.
  • the component characteristics map is adapted during operation of the internal combustion engine.
  • the throttle valve is activated to regulate the boost pressure when it is no longer possible to regulate the boost pressure solely via the bypass valve, in particular when the boost pressure cannot be reduced any further. Switching takes place in particular as explained above in connection with the control device.
  • Determination method designated method for determining a component map for Use in an operating method according to the invention or an operating method according to one or more of the embodiments described above, the component map being created from measured values of a component assigned to the component map and adapted to test bench data of an internal combustion engine having the component.
  • the component characteristics map is determined from predetermined interpolation points and test bench data of an internal combustion engine having the component associated with the component characteristics map.
  • Corners of the component characteristics map are preferably defined as the predetermined reference points, with the functions linking the reference points also being determined, which are then adapted to the test bench data in order to obtain the component characteristics map.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of an internal combustion engine arrangement with an internal combustion engine and an exemplary embodiment of a control device;
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of the control device
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a first exemplary embodiment of a method for operating the internal combustion engine
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a second exemplary embodiment of a method for operating the internal combustion engine
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a third exemplary embodiment of a method for operating the internal combustion engine
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a first part of the method according to one of FIGS. 3, 4 or 5;
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a second part of the method according to one of Figures 3, 4 or 5.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of an internal combustion engine arrangement 1 with an internal combustion engine 3 and an exemplary embodiment of a control device 5.
  • the control device 5 is operatively connected to the internal combustion engine 3 in a manner not explicitly shown here and is set up to control the internal combustion engine 3, in particular to regulate.
  • the internal combustion engine 3 has a flow path 7 , here in particular an air path 9 and an exhaust gas path 15 which is operatively connected to the air path 9 via at least one exhaust gas turbocharger 11 , 13 .
  • the air path 9 is set up to supply combustion air to at least one combustion chamber 17 of the internal combustion engine 3 .
  • the exhaust gas path 15 is set up to discharge exhaust gas from the at least one combustion chamber 17 .
  • the internal combustion engine 3 preferably has a plurality of combustion chambers 17, in particular in the form of at least one cylinder bank.
  • an exemplary embodiment of the internal combustion engine 3 has a plurality of cylinder banks, in particular a first cylinder bank and a second cylinder bank.
  • the internal combustion engine 3 is designed as a V engine.
  • internal combustion engine 3 has, in particular, two low-pressure exhaust gas turbochargers 11 arranged parallel to one another in terms of flow, namely a first low-pressure exhaust gas turbocharger 11.1 and a second low-pressure exhaust gas turbocharger 11.2, and a high-pressure exhaust gas turbocharger 13, with two parallel ones each having a low pressure Compressor 19 of the low-pressure exhaust gas turbocharger 11, namely a first low-pressure compressor 19.1 and a second low-pressure compressor 19.2, partial air mass flows flowing through are combined upstream of a high-pressure compressor 21 of the high-pressure exhaust gas turbocharger 13, and a high-pressure turbine 23
  • the exhaust gas mass flow penetrating the high-pressure exhaust gas turbocharger 13 is branched downstream of the high-pressure turbine 23 into two parallel low-pressure turbines 25 of the low-pressure exhaust gas turbocharger 11, namely a first low-pressure turbine 25.1 and a second low-pressure turbine 25.2, penetrating partial exhaust gas mass flows.
  • the exhaust gas path 15 has, in particular, a bypass path or bypass 27 surrounding the high-pressure turbine 23, with a bypass path flap or in the bypass 27
  • Bypass flap 29 is arranged. About a flap position of the bypass valve 29 can be over the proportion of the exhaust gas mass flow flowing through the bypass and at the same time a charge pressure in the air path 9 can be adjusted.
  • a throttle flap 31 is arranged in the air path 9 downstream of the high-pressure compressor 21 .
  • a low-pressure charge air cooler 33 is arranged in the air path 9 downstream of the low-pressure compressor 19, in particular a first low-pressure charge air cooler 33.1 downstream of the first low-pressure compressor 19.1 and a second low-pressure charge air cooler 33.2 downstream of the second low-pressure compressor 19.2.
  • a high-pressure intercooler 35 is arranged downstream of the high-pressure compressor 21, in particular downstream of the throttle flap 31.
  • boost pressure is understood to mean in particular the pressure that prevails in the air path 9 downstream of the high-pressure intercooler 35 and upstream of the combustion chamber 17 , in particular upstream of an intake valve device 37 .
  • the control device 5 has a flow path module 39 which is set up to receive a default value 41 - see in particular Figure 2 - for a flow path parameter of the flow path 7, in particular a charge pressure value for the charge pressure, and a control default 44 for an actuator 40 of the flow path 7, in particular the bypass valve 29, to determine at least one component 42 of the flow path 7 as a function of the default value using at least one component characteristics map, in particular in order to set the flow path parameter to the default value.
  • a flow path module 39 which is set up to receive a default value 41 - see in particular Figure 2 - for a flow path parameter of the flow path 7, in particular a charge pressure value for the charge pressure, and a control default 44 for an actuator 40 of the flow path 7, in particular the bypass valve 29, to determine at least one component 42 of the flow path 7 as a function of the default value using at least one component characteristics map, in particular in order to set the flow path parameter to the default value.
  • the control device 5 has, in particular, a higher-level control module 43 that is set up to determine the default value 41 and to transfer it to the flow path module 39.
  • the higher-level control module 43 is set up in particular to control the internal combustion engine 3 directly.
  • the higher-level control module 43 is set up for - in particular model-based predictive - control of the internal combustion engine 3.
  • the control module 43 calculates in particular the default value 41, passes this to the flow path module 39, and receives from the flow path module
  • the flow path module 39 is preferably set up to transmit at least one feedback 45, selected from at least one limit value and at least one limiting curve, for example a pump characteristic curve or a flap stop, to the higher-level control module 43.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a first exemplary embodiment of a method for operating the internal combustion engine 3.
  • the flow path module 39 is set up in particular to calculate a high-pressure compressor target speed nHD set as a function of a boost pressure value as the default value 41 using at least one component characteristics map 46 . Furthermore, the flow path module 39 is set up to calculate a high-pressure compressor setpoint power PHD setpoint as a function of the boost pressure value using the at least one component characteristics map 46 .
  • Flow path module 39 is also set up to calculate control specification 44, in particular as a flap position for bypass flap 29, based on at least one additional component characteristics map 48, as a function of high-pressure compressor target speed nHD set and/or high-pressure compressor target power PHD set .
  • the boost pressure value as the target value 41 is used to control the boost pressure in this first embodiment.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a second exemplary embodiment of a method for operating the internal combustion engine 3 with regulation of the boost pressure in two configurations.
  • a first embodiment of the second exemplary embodiment is shown, in which a control deviation 47 of the default value 41 set as the setpoint boost pressure from an actual boost pressure 49 is received by a controller 51 designed as a boost pressure controller, with a controller manipulated variable calculated by the controller 51 53 or boost pressure manipulated variable as control Manipulated variable for determining the control specification 44 is used.
  • the boost pressure is thus regulated directly to the default value 41 .
  • b) shows a second configuration of the second exemplary embodiment, in which a precontrol variable 55 is calculated as a function of the boost pressure value as the default value 41 using the at least one component characteristic map 46, 48, with the additionally provided controller 51 also receiving the values from the default value 41 and The control deviation 47 calculated from the actual boost pressure 49 is specified, with the controller 51 calculating a difference control manipulated variable 57 as the control manipulated variable, which is offset against the pilot control variable 55 in order to obtain the control specification 44 .
  • a precontrol variable 55 is calculated as a function of the boost pressure value as the default value 41 using the at least one component characteristic map 46, 48, with the additionally provided controller 51 also receiving the values from the default value 41 and The control deviation 47 calculated from the actual boost pressure 49 is specified, with the controller 51 calculating a difference control manipulated variable 57 as the control manipulated variable, which is offset against the pilot control variable 55 in order to obtain the control specification 44 .
  • Fig. 5 shows a schematic representation of a third exemplary embodiment of a method for operating internal combustion engine 3.
  • the flow path module 39 is set up, as a function of a speed control variable 61 calculated by a speed controller 59 from the high-pressure compressor setpoint speed nHD_soll, and optionally the high-pressure compressor setpoint power PHD setpoint, based on the at least one further component characteristic map 48 to calculate the activation specification 44 .
  • the high-pressure compressor target speed nHD set is limited to a maximum target speed nHD max by a limiting element 63, whereby a limited target speed 65 is obtained;
  • a speed control deviation 69 is calculated from the limited target speed 65 and an actual speed 67 and is used as an input variable in the speed controller 59 .
  • the high-pressure compressor setpoint power PHD_soll is also offset against the actual speed 67 and the speed control variable 61 in a first computing element 71 for the purpose of calculating the control specification 44, from which an equivalent high-pressure compressor setpoint power 73 is obtained .
  • a monitor 66 is provided to prevent division by zero in the first arithmetic unit 71 .
  • Fig. 6 shows a schematic representation of a first part of the method according to one of Figures 3, 4 or 5.
  • the calculation of the high-pressure compressor setpoint speed nHD_soll and the high-pressure compressor setpoint power PHD setpoint as a function of the boost pressure value as default value 41 is explained with reference to FIG. 6 using a plurality of component characteristic diagrams.
  • FIG. 7 The method described here and in FIG. 7 is designed for an internal combustion engine 3 with two low-pressure exhaust gas turbochargers 11, the partial air paths and partial exhaust gas paths assigned to them being referred to as the A side and B side according to standard nomenclature.
  • the calculations for the A side and the B side are equivalent, they are only explained for the A side as an example.
  • the illustration for the B side is either not listed explicitly or provided with primed reference symbols, with reference being made to the explanation for the A side in each case.
  • the internal combustion engine 3 has the structure shown in FIG.
  • the pressures and temperatures mentioned below are shown at the corresponding points in FIG.
  • an air mass flow m LA on the A side, an ambient pressure pO, an ambient temperature TO and a low-pressure compressor speed nNDA go into a first low-pressure compressor map 75, with a first Air pressure pl A for the A side is determined downstream of the first low-pressure compressor 19.1 and upstream of the first low-pressure intercooler 33.1.
  • the first low-pressure compressor characteristics map 75 includes mutually associated values for the mass flow m LA over the first low-pressure compressor 19.1, the low-pressure compressor speed nNDA of the compressor, and a pressure ratio over the first low-pressure compressor 19.1.
  • the air mass flow m LA , the ambient pressure pO, the ambient temperature TO, the low-pressure compressor speed nNDA and the first air pressure pl A go into a second low-pressure compressor map 77, with a first Air temperature TIA for the A-side is determined downstream of the first low-pressure compressor 19.1 and upstream of the first low-pressure intercooler 33.1.
  • the second low-pressure compressor characteristics map 77 includes mutually assigned values for an efficiency of the first low-pressure compressor 19.1, the mass flow m LA over the first Low-pressure compressor 19.1 and the low-pressure compressor speed nNDA of the first
  • the first air pressure pl A and the first air temperature TIA are included together with the air mass flow m LA in a first low-pressure intercooler map 79, from which a second air pressure p2A on the A-side downstream of the low-pressure intercooler 33.1 is determined .
  • the first air temperature TIA, the air mass flow m LA and a temperature TK of a cooling circuit upstream of the first low-pressure charge air cooler 33.1 are included in a second low-pressure charge air cooler map 81, from which a second air temperature T2A on the A-side downstream of the Low-pressure intercooler 33.1 is determined.
  • the fact that a variable is determined from a characteristic map means in particular that the corresponding variable is either read out from the characteristic map or is calculated as a function of a value read out from the characteristic map.
  • a second air pressure p2B and a second air temperature T2B are calculated for the B side in an analogous manner.
  • the same component characteristics maps can be used that are also used on the A side, in particular if identical components are used. If different components are used on the A side on the one hand and the B side on the other hand, in particular with regard to their type, the manufacturer or their design, different component characteristics maps assigned to the components can also be used accordingly.
  • a total air mass flow m L which results from the sum of the air mass flow m LA on the A side and the air mass flow m LB on the B side, as well as the boost pressure value as Default value 41 goes into a high-pressure intercooler characteristics map 87, from which a fourth air pressure p4 downstream of the throttle valve 31 and upstream of the high-pressure intercooler 35 is determined.
  • This fourth air pressure p4 together with the total air mass flow m L , is entered into a throttle valve map 89, from which a fifth air pressure p5—not to be confused with the boost pressure, which is often also referred to by convention; in the context of the present teaching, the designation is used only for consistency in the numbering of the various pressure values—determined downstream of the high-pressure compressor 21 and upstream of the throttle valve 31 . In the simplest case, however, it is also possible for fourth air pressure p4 and fifth air pressure p5 to be equated if it is assumed that throttle valve 31 is always fully open during normal operation of internal combustion engine 3 .
  • the third air pressure p3, the third air temperature T3, the fifth air pressure p5 and the total mass flow m L are now included in a first high-pressure compressor characteristic map 91, from which the high-pressure compressor setpoint speed nHD_soll is determined.
  • the first high-pressure compressor characteristic map 91 includes mutually assigned values for the total mass flow m L over the high-pressure compressor 21, the speed of the high-pressure compressor 21, and a pressure ratio over the high-pressure compressor 21.
  • the total air mass flow m L , the third air pressure p3, the third air temperature T3, the fifth air pressure p5 and the actual speed 67 of the high-pressure compressor 21 go into a second high-pressure compressor characteristic map 93, from which a fifth air temperature T5 - also designated as such for reasons of consistency - is determined downstream of the high-pressure compressor 21 and upstream of the throttle valve 31 .
  • the second high-pressure compressor characteristic map 93 includes mutually assigned values for an efficiency of the high-pressure compressor 21, the total air mass flow m L over the high-pressure compressor 21 and the speed of the high-pressure compressor 21.
  • the third air temperature T3, the fifth air temperature T5 and the total air mass flow m L are calculated in a fourth arithmetic element 95 to form the high-pressure compressor target power PHD set , in particular according to the following equation:
  • PHD_soll m L (T 5 - T 3 )K t ( ⁇ ), (3) with a characteristic Ki depending on the mean value of and ts
  • Fig. 7 shows a schematic representation of a second part of the method according to one of Figures 3, 4 or 5.
  • FIG. 7 explains in particular the calculation of control specification 44 using high-pressure compressor setpoint power PHD setpoint and high-pressure compressor setpoint speed nHD setpoint obtained in accordance with FIG. 6 with the aid of a plurality of component characteristics maps.
  • a first exhaust gas temperature T6A and a first exhaust gas pressure p6A go downstream of the first low-pressure turbine 25.1, a second exhaust gas temperature T7A upstream of the first low-pressure turbine 25.1, an exhaust gas mass flow m g>A - each on the A side - the Low-pressure compressor speed nNDA, which is also the speed of the first low-pressure turbine 25.1 of the first exhaust gas turbocharger 11.1, and a first value of a second exhaust gas pressure p8 upstream of a branching into the two partial exhaust gas paths of the A side and the B-side and downstream of a combination of the partial exhaust gas flows, on the one hand through the bypass 27 and on the other hand through the high-pressure turbine 23, into a first low-pressure turbine characteristic map 97, from which a second value for the second exhaust gas pressure p8 is determined .
  • the second value for the second exhaust gas pressure p8 is fed back into the first low-pressure turbine characteristic
  • the second exhaust gas temperature T7A is calculated from a second low-pressure turbine characteristic diagram 99, which includes the first exhaust gas temperature T6A, the first exhaust gas pressure p6A, the second exhaust gas pressure p8 and the low-pressure compressor speed nNDA.
  • the second exhaust gas temperature T7A is also calculated iteratively, since its calculation includes the second exhaust gas pressure p8, which in turn requires the second exhaust gas temperature T7A for its calculation.
  • a second exhaust gas temperature T7B for the B side is calculated in a similar manner, preferably using the same second low-pressure turbine characteristic map 99 .
  • the second exhaust gas pressure p8, the second exhaust gas temperature T7B for the B side, a first exhaust gas pressure p6B for the B side and the low-pressure compressor speed nNDB of the second exhaust gas turbocharger 11.2, which is also the speed of the second low-pressure turbine 25.2, are included third low-pressure turbine characteristics map 101, from which an exhaust gas mass flow Tn g B for the B side is determined.
  • a third exhaust gas temperature T8 upstream of the branching into the two partial exhaust gas paths on the A side and the B side and downstream of the combination of the partial exhaust gas flows on the one hand through the bypass 27 and on the other hand through the high-pressure turbine 23 is calculated in a sixth computing element 105 in Dependence on the second exhaust gas temperature T7A for the A side, the second exhaust gas temperature T7B for the B side, the exhaust gas mass flow m g>A for the A side and calculated from the exhaust gas mass flow Tn g B for the B side, in particular according to the following equation:
  • the third exhaust gas pressure p8, a fourth exhaust gas pressure p9 and a fourth measured exhaust gas temperature T9 go upstream of the branching into the partial exhaust gas flows on the one hand through the bypass 27 and on the other hand through the high-pressure turbine 23, and the high-pressure compressor setpoint Speed nHD is intended to enter a first high-pressure turbine characteristic map 107, from which an exhaust gas mass flow m 5 r via the high-pressure turbine 23 is determined.
  • the exhaust gas mass flow m 5 7 - via the high-pressure turbine 23 and the total exhaust gas mass flow Th g go into a seventh arithmetic element 109, in which they are calculated to form an exhaust gas mass flow i g>u through the bypass 27, in particular according to the following equation:
  • the fourth exhaust gas pressure p9 is determined in an eighth arithmetic element 111 in a bisection method based on a comparison of an actual high-pressure compressor power PHD act with the high-pressure compressor target power PHD_soll.
  • the exhaust gas mass flow ü through the bypass 27, the exhaust gas mass flow m g T through the high-pressure turbine 23, the third exhaust gas temperature T8 and the fourth exhaust gas temperature T9 go into a ninth computing element 113, in which a fifth exhaust gas temperature T10 immediately downstream of the high-pressure turbine 23 and upstream the combination of the partial exhaust gas flows is calculated on the one hand by the bypass 27 and on the other hand by the high-pressure turbine 23, in particular according to the following equation:
  • the fifth exhaust gas temperature T10, the fourth exhaust gas temperature T9 and the exhaust gas mass flow m g T through the high-pressure turbine 23 are included in a second high-pressure compressor characteristic diagram 115, from which the actual high-pressure compressor power PHDactual is determined.
  • the eighth computing element 111 also receives a target mass flow m g UiSO u through the bypass 27, which is included in a third high-pressure compressor characteristic map 117 together with the fourth exhaust gas pressure p9, the fourth exhaust gas temperature T9, and the third exhaust gas pressure p8 from which the control specification 44 is finally obtained.
  • variables addressed in particular in connection with FIGS. 6 and 7 are not determined from a characteristic map, calculated using an arithmetic element or otherwise explicitly determined, they are preferably specified by the higher-level control module 43, in particular as measured variables or as from a model or quantities obtained from a simulation.
  • a predetermined starting value is preferably specified for these at the beginning of the method, in particular by the higher-level control module 43.
  • the corresponding variables are initialized with the respective predetermined starting value.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung (5) für eine Brennkraftmaschine (3), mit einem Strömungspfadmodul (39), das eingerichtet ist, um einen Vorgabewert (41) für einen Strömungspfadparameter eines Strömungspfads (7) der Brennkraftmaschine (3) zu empfangen, und eine Ansteuervorgabe (44) für ein Stellglied (40) des Strömungspfads (7) in Abhängigkeit von dem Vorgabewert (41) unter Verwendung von mindestens einem Komponentenkennfeld (46,48) mindestens einer Komponente (42) des Strömungspfads (7) zu bestimmen.

Description

Rolls-Royce Solutions GmbH
BESCHREIBUNG
Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine, Brennkraftmaschinenanordnung mit einer Brennkraftmaschine und einer solchen Steuervorrichtung, Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, und Verfahren zum Ermitteln eines Komponentenkennfelds
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine, eine Brennkraftmaschinenanordnung mit einer Brennkraftmaschine und einer solchen Steuervorrichtung, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, und ein Verfahren zum Ermitteln eines Komponentenkennfelds.
Zur Steuerung einer Brennkraftmaschine können am Vollmotor gemessene Kennfelder verwendet werden, die in einer Vielzahl von Versuchen auf einem Prüfstand ermittelt werden müssen. Dies ist aufwendig und teuer und muss für jeden neuen Typ einer Brennkraftmaschine oder - wenn die Steuerung sehr genau sein soll - sogar für jede einzelne Brennkraftmaschine individuell neu durchgeführt werden. Soll der Betrieb der Brennkraftmaschine geregelt werden, bedarf es für ein nichtlineares System entweder einer Linearisierung oder der Hinterlegung betriebspunktabhängiger Regelparameter. Auch eine Bedatung dieser Regelparameter ist sehr aufwendig und muss für jeden neuen Typ der Brennkraftmaschine neu durchgeführt werden; die Bedatung fordert somit immensen Aufwand und auch Prüfstandszeit. Auch eine für die Linearisierung notwendige Bedatung ist aufwendig. Alternativ kann die Brennkraftmaschine auch rein modellbasiert gesteuert oder geregelt werden, beispielsweise basierend auf Gauß- Prozessmodellen. Während diese Vorgehens weise einen geringeren Aufwand bezüglich der Bedatung mit sich bringt, stellt sie allerdings erhebliche Anforderungen an die Rechenleistung und den datentechnischen Speicherplatz eines für den Betrieb der Brennkraftmaschine vorgesehenen Steuergeräts.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine, eine Brennkraftmaschinenanordnung mit einer Brennkraftmaschine und einer solchen Steuervorrichtung, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, und ein Verfahren zum Ermitteln eines Komponentenkennfelds zu schaffen, wobei die genannten Nachteile zumindest reduziert sind, vorzugsweise nicht auftreten.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten bevorzugten Ausführungsformen.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, die ein Strömungspfadmodul aufweist, das eingerichtet ist, um einen Vorgabewert für einen Strömungspfadparameter eines Strömungspfads der Brennkraftmaschine zu empfangen. Die Steuervorrichtung ist außerdem eingerichtet, um eine Ansteuervorgabe für ein Stellglied des Strömungspfads in Abhängigkeit von dem Vorgabewert unter Verwendung von mindestens einem Komponentenkennfeld mindestens einer Komponente des Strömungspfads zu bestimmen. Indem die Ansteuervorgabe für das Stellglied unter Verwendung des mindestens einen Komponentenkennfelds bestimmt wird, kann auf eine umfangreiche Bedatung vorteilhaft verzichtet werden. Insbesondere bedarf es keiner aufwändigen Vermessung eines Vollmotors auf dem Prüfstand, sondern es können in einfacher und kostengünstiger Weise Daten verwendet werden, die für die entsprechende Komponente des Strömungspfads - insbesondere im Komponentenversuch oder auf dem Komponentenprüfstand - ermittelt wurden. Zugleich bedarf es bei der hier vorgeschlagenen Vorgehensweise keiner besonders hohen Rechenleistung, insbesondere im Vergleich zu einer rein modellbasierten Steuerung oder Regelung auf der Basis von Gauß-Prozessmodellen oder einer Hyperraumregelung. Eine Adaption der Steuervorrichtung auf einen neuen Typ einer Brennkraftmaschine ist vorteilhaft einfach: Es bedarf lediglich der Ermittlung der Ausgestaltung des Strömungspfads sowie der darin vorhandenen Komponenten, wobei dann auf die den Komponenten zugeordneten Komponentenkennfelder zurückgegriffen werden kann, vorteilhaft ohne dass es neuer Messungen bedarf. Insbesondere kann die Ausgestaltung der Steuervorrichtung quasi für jede neue Brennkraftmaschine anhand der verwendeten Komponenten aus den bekannten und insbesondere einmalig vermessenen Komponentenkennfeldem zusammengestellt werden.
Unter einem Strömungspfad wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere ein Bereich der Brennkraftmaschine verstanden, der von mindestens einer Gasströmung durchsetzt ist, wobei der Strömungspfad zugleich mindestens eine die Gasströmung beeinflussende Komponente und mindestens ein Stellglied, vorzugsweise eine Mehrzahl an Stellgliedern, zur Beeinflussung der Gasströmung aufweist.
Unter einer Komponente des Strömungspfads wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere ein Element des Strömungspfads verstanden, welches über eine reine Führungs- oder Durchleitungsfunktion hinaus einen Einfluss auf die Gasströmung in dem Strömungspfad hat oder mit der Gasströmung zusammenwirkt. Dabei kann es sich insbesondere um eine aktive Komponente oder um eine passive Komponente handeln, wobei unter einer passiven Komponente eine Komponente verstanden wird, die mit der Gasströmung zusammenwirkt, aber nicht selbst aktiv angesteuert werden kann, um die Gasströmung zu beeinflussen, während eine aktive Komponente angesteuert werden kann, um die Gasströmung in bestimmter Weise zu beeinflussen. Insbesondere ist das wenigstens eine Stellglied eine aktive Komponente des Strömungspfads. Insbesondere ist die Komponente ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus: Einem Kühler, einer Turbine, einem Verdichter, und einer Ventil- oder Drosselvorrichtung, insbesondere einer Klappe.
Insbesondere ist der Strömungspfad gemäß einer Ausgestaltung ein Luftpfad zur Zuführung von Verbrennungsluft in einen Brennraum der Brennkraftmaschine, oder ein Abgaspfad zur Ableitung von Abgas aus dem Brennraum. Insbesondere ist der Strömungspfad gemäß einer Ausgestaltung ein Gaspfad als Kombination aus einem Luftpfad und einem Abgaspfad. Insbesondere weist der Strömungspfad mindestens eine Luftpfad-Komponente und/oder mindestens ein Luftpfad-Stellglied zur Beeinflussung der Luftströmung in dem Luftpfad sowie mindestens eine Abgaspfad-Komponente und/oder mindestens ein Abgaspfad-Stellglied zur Beeinflussung der Abgasströmung in dem Abgaspfad auf. Insbesondere sind der Luftpfad und der Abgaspfad über mindestens einen Abgasturbolader miteinander gekoppelt, wobei eine Turbine des Abgasturboladers in dem Abgaspfad angeordnet ist, und wobei ein mit der Turbine antriebswirkverbundener Verdichter des Abgasturboladers in den Luftpfad angeordnet ist.
Die Ansteuervorgabe kann insbesondere direkt eine Ansteuergröße für das Stellglied sein. Alternativ kann die Ansteuervorgabe auch eine Sekundär-Sollwertvorgabe für ein unterlagertes Regelmodul sein. Das unterlagerte Regelmodul ist insbesondere eingerichtet, um in Abhängigkeit von der Sekundär-Sollwertvorgabe eine Sekundär-Ansteuervorgabe für die Ansteuerung des mindestens einen Stellglieds, insbesondere als direkte Ansteuergröße für das Stellglied, zu bestimmen.
Unter einem Modul wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre allgemein insbesondere eine gedanklich oder physikalisch abgrenzbare oder abgegrenzte Funktionseinheit verstanden, die eingerichtet ist, um mindestens eine bestimmte Funktion durchzufuhren. Dabei kann es sich um eine separate Rechenvorrichtung, um einen Teil einer Rechenvorrichtung, um eine Hardwarestruktur, oder um eine Softwarestruktur handeln, die oder der jeweils zur Erfüllung der mindestens einen bestimmten Funktion eingerichtet und vorgesehen ist.
Insbesondere ist die Steuervorrichtung eingerichtet, um die Ansteuervorgabe derart zu bestimmen, dass der Strömungspfadparameter auf den Vorgabewert eingestellt, insbesondere gesteuert oder geregelt wird, wenn das Stellglied mit der Ansteuervorgabe angesteuert wird.
Die Steuervorrichtung ist insbesondere eingerichtet, um die Ansteuervorgabe für das Stellglied des Strömungspfads in Abhängigkeit von dem Vorgabewert unter Verwendung einer Mehrzahl an Komponentenkennfeldem einer Mehrzahl an Komponenten des Strömungspfads zu bestimmen.
Unter einem Komponentenkennfeld wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere eine Datenstruktur, insbesondere ein Datenfeld, verstanden, das eine Mehrzahl an Stützstellen für mindestens eine erste Größe in Abhängigkeit von mindestens einer zweiten Größe aufweist. Dabei ist es möglich, dass das Komponentenkennfeld Stützstellen für genau eine erste Größe in Abhängigkeit von genau einer anderen Größe umfasst und somit als Kennlinie ausgebildet ist. Das Komponentenkennfeld kann aber auch mehrdimensional ausgebildet sein. Insbesondere ist das Komponentenkennfeld interpolationsfähig. Dem Komponentenkennfeld ist insbesondere eine Rechenvorschrift zur Interpolation zwischen den Stützstellen zugeordnet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Strömungspfadmodul eingerichtet ist, um die Ansteuervorgabe anhand eines die mindestens eine Komponente umfassenden physikalischen Modells des Strömungspfads und des mindestens einen Komponentenkennfelds in Abhängigkeit von dem Vorgabewert zu bestimmen. Insbesondere auf diese Weise ist es mit geringem Rechenaufwand und zugleich geringem Bedatungsaufwand möglich, die Ansteuervorgabe zu bestimmen. Das physikalische Modell des Strömungspfads umfasst dabei bevorzugt insbesondere die Anordnung der mindestens einen Komponente in dem Strömungspfad, insbesondere die Anordnung einer Mehrzahl an Komponenten in dem Strömungspfad, sowie mathematische Beziehungen, welche eine Strömung entlang des Strömungspfads, insbesondere Beziehungen zwischen Massenstrom-, Temperatur- und/oder Druckwerten entlang des Strömungspfads, beschreiben. Die Wirkung der mindestens einen Komponente auf insbesondere Massenstrom, Temperatur und/oder Druck der Strömung in dem Strömungspfad wird durch das mindestens eine Komponentenkennfeld beschrieben. Dies wiederum erlaubt es, die von dem physikalischen Modell umfassten mathematischen Beziehungen einfach zu halten, da komplexere physikalische Effekte durch das mindestens eine Komponentenkennfeld berücksichtigt werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Strömungspfadmodul eingerichtet ist, um die Ansteuervorgabe zu bestimmen, indem entlang des Strömungspfads eine Mehrzahl an Strömungspfadparametem anhand des physikalischen Modells und des mindestens einen Komponentenkennfelds ermittelt wird. Vorteilhaft ist das Strömungspfadmodul somit in der Lage, die Strömung entlang des Strömungspfads auf einfache und insbesondere wenig Rechenleistung erfordernde Weise zu beschreiben. Insbesondere ist das Strömungspfadmodul in der Lage, die Strömung durch den Strömungspfad hindurch zu berechnen.
Die Strömungspfadparameter sind insbesondere jeweils ausgewählt aus einem Druck und einer Temperatur entlang des Strömungspfads. Insbesondere werden Druck und Temperatur für eine Mehrzahl an Positionen entlang des Strömungspfads ermittelt.
Insbesondere ist das Strömungspfadmodul eingerichtet, um die Ansteuervorgabe zu bestimmen, indem die Mehrzahl an Strömungspfadparametem entlang des Strömungspfads systematisch entgegen einer Strömungsrichtung eines den Strömungspfad im Betrieb der Brennkraftmaschine durchströmenden Mediums anhand des physikalischen Modells und des mindestens einen Komponentenkennfelds ermittelt wird. Alternativ oder zusätzlich ist das Strömungspfadmodul eingerichtet, um die Ansteuervorgabe zu bestimmen, indem die Mehrzahl an Strömungspfadparametem entlang des Strömungspfads systematisch mit der Strömungsrichtung eines den Strömungspfad im Betrieb der Brennkraftmaschine durchströmenden Mediums anhand des physikalischen Modells und des mindestens einen Komponentenkennfelds ermittelt wird. Indem die Berechnung der Strömungspfadparameter systematisch der Strömungsrichtung folgt oder entgegen der Strömungsrichtung ausgerichtet ist, wird eine möglichst einfache und zugleich genaue Berechnung der Strömungspfadparameter und damit letztlich auch eine entsprechende Bestimmung der Ansteuervorgabe ermöglicht.
Insbesondere ist das Strömungspfadmodul eingerichtet, um die Ansteuervorgabe zu bestimmen, indem eine erste Mehrzahl an Strömungspfadparametem entlang eines ersten Abschnitts des Strömungspfads systematisch entgegen der Strömungsrichtung des den ersten Abschnitt des Strömungspfads im Betrieb der Brennkraftmaschine durchströmenden Mediums anhand des physikalischen Modells und des mindestens einen Komponentenkennfelds ermittelt wird, und indem zugleich eine zweite Mehrzahl an Strömungspfadparametem entlang eines zweiten Abschnitts des Strömungspfads systematisch mit der Strömungsrichtung des den zweiten Abschnitt des Strömungspfads im Betrieb der Brennkraftmaschine durchströmenden Mediums anhand des physikalischen Modells und des mindestens einen Komponentenkennfelds ermittelt wird. Insbesondere dies erlaubt eine zugleich einfache und genaue Berechnung der Strömungspfadparameter und damit zugleich Bestimmung der Ansteuervorgabe.
Insbesondere ist das Strömungspfadmodul eingerichtet, um die Ansteuervorgabe zu bestimmen, indem eine erste Mehrzahl an Strömungspfadparametem entlang eines ersten Abschnitts eines Luftpfads von einem Brennraumeinlassventil - insbesondere über einen Hochdruck- Ladeluftkühler und eine Drosselklappe - bis zu einem Hochdruckverdichter systematisch entgegen der Strömungsrichtung der Ladeluft in dem Luftpfad anhand des physikalischen Modells und des mindestens einen Komponentenkennfelds ermittelt wird, und indem zugleich eine zweite Mehrzahl an Strömungspfadparametem entlang eines zweiten Abschnitts des Luftpfads von einem Niederdruckverdichter - insbesondere über einen Niederdruck- Ladeluftkühler - bis zu dem Hochdruckverdichter systematisch mit der Strömungsrichtung der Ladeluft anhand des physikalischen Modells und des mindestens einen Komponentenkennfelds ermittelt wird.
In einer Ausfuhrungsform ist das Strömungspfadmodul eingerichtet, um die Ansteuervorgabe zu bestimmen, indem zusätzlich eine dritte Mehrzahl an Strömungspfadparametem entlang eines Abgaspfads von einer Niederdruckturbine bis stromaufwärts einer Hochdruckturbine, insbesondere stromaufwärts einer Einmündung eines die Hochdruckturbine umgehenden Umgehungspfads in einen Haupt-Abgaspfad, systematisch entgegen einer Strömungsrichtung des Abgases in dem Abgaspfad anhand des physikalischen Modells und des mindestens einen Komponentenkennfelds ermittelt wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Strömungspfadmodul eingerichtet ist, um als den Vorgabewert einen Ladedruckwert für einen Gaspfad als dem Strömungspfad zu empfangen.
Alternativ oder zusätzlich ist das Strömungspfadmodul eingerichtet, um als die Ansteuervorgabe eine Klappenposition, insbesondere eine Soll-Klappenposition, für eine Strömungsklappe in dem Strömungspfad zu bestimmen. Insbesondere ist das Strömungspfadmodul eingerichtet, um als die Ansteuervorgabe eine Klappenposition, insbesondere eine Soll-Klappenposition, für eine Umgehungspfadklappe in dem die Hochdruckturbine des Abgasturboladers umgehenden Umgehungspfad zu bestimmen. Der Umgehungspfad wird auch als Bypass bezeichnet; die Umgehungspfadklappe wird auch als Bypassklappe bezeichnet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das mindestens eine Komponentenkennfeld ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus: Einem Niederdruckverdichter-Kennfeld, einem Hochdruckverdichter-Kennfeld, einem Niederdruckturbinen-Kennfeld, einem Hochdruckturbinen-Kennfeld, einem Ladeluftkühler- Kennfeld, insbesondere einem Hochdruck-Ladeluftkühler-Kennfeld und/oder einem Niederdruck-Ladeluftkühler-Kennfeld, einem Drosselklappen-Kennfeld, und einem Bypassklappen-Kennfeld.
Insbesondere ist die Steuervorrichtung eingerichtet, um als das mindestens eine Komponentenkennfeld ein erstes Verdichterkennfeld zu verwenden, insbesondere ein erstes Hochdruckverdichter-Kennfeld oder ein erstes Niederdruckverdichter-Kennfeld, wobei das erste Verdichterkennfeld einander zugeordnete Werte für einen Massenstrom über den Verdichter, eine Drehzahl des Verdichters, und ein Druckverhältnis über dem Verdichter umfasst.
Alternativ oder zusätzlich ist die Steuervorrichtung eingerichtet, um als das mindestens eine Komponentenkennfeld ein zweites Verdichterkennfeld zu verwenden, insbesondere ein zweites Hochdruckverdichter-Kennfeld oder ein zweites Niederdruckverdichter-Kennfeld, wobei das zweite Verdichterkennfeld einander zugeordnete Werte für einen Wirkungsgrad des Verdichters, den Massenstrom über den Verdichter und die Drehzahl des Verdichters umfasst.
Alternativ oder zusätzlich ist die Steuervorrichtung eingerichtet, um als das mindestens eine Komponentenkennfeld ein erstes Turbinenkennfeld zu verwenden, insbesondere ein erstes Hochdruckturbinen-Kennfeld oder ein erstes Niederdruckturbinen-Kennfeld, wobei das erste Turbinenkennfeld einander zugeordnete Werte für einen Massenstrom über die Turbine, eine Drehzahl der Turbine, und ein Druckverhältnis über der Turbine umfasst.
Alternativ oder zusätzlich ist die Steuervorrichtung eingerichtet, um als das mindestens eine Komponentenkennfeld ein zweites Turbinenkennfeld zu verwenden, insbesondere ein zweites Hochdruckturbinen-Kennfeld oder ein zweites Niederdruckturbinen-Kennfeld, wobei das zweite Turbinenkennfeld einander zugeordnete Werte für einen Wirkungsgrad der Turbine, den Massenstrom über die Turbine und die Drehzahl der Turbine umfasst.
Unter einem Druckverhältnis über einer Komponente wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere ein Quotient aus einem stromabwärts der Komponente gemessenen Druckwert dividiert durch einen stromaufwärts der Komponente gemessenen Druckwert verstanden.
Als Massenstrom wird in dem jeweiligen Komponentenkennfeld bevorzugt ein reduzierter Massenstrom verwendet, das heißt insbesondere der mit einem Quotienten aus einem Ist-Druck dividiert durch einen vorbestimmten Norm-Druck multiplizierte Massenstrom.
Als Drehzahl wird in dem jeweiligen Komponentenkennfeld bevorzugt eine reduzierte Drehzahl verwendet, das heißt insbesondere die mit einem Quotienten aus dem Ist-Druck dividiert durch den vorbestimmten Norm-Druck multiplizierte Drehzahl.
In einer Ausfuhrungsform der Steuervorrichtung ist das Strömungspfadmodul eingerichtet, um in Abhängigkeit eines Ladedruckwerts als dem Vorgabewert anhand von mindestens einem Komponentenkennfeld eine Hochdruckverdichter-Soll-Drehzahl zu berechnen. Alternativ oder zusätzlich ist das Strömungspfadmodul eingerichtet, um in Abhängigkeit des Ladedruckwerts als dem Vorgabewert anhand des mindestens einen Komponentenkennfelds eine Hochdruckverdichter-Soll-Leistung zu berechnen.
Alternativ oder zusätzlich ist das Strömungspfadmodul eingerichtet, um in Abhängigkeit mindestens einer Hochdruckverdichter-Sollgröße anhand von mindestens einem weiteren Komponentenkennfeld die Ansteuervorgabe, insbesondere eine Klappenposition für eine Bypassklappe eines eine Hochdruck-Turbine umgehenden Bypasses, zu berechnen. Die Hochdruckverdichter-Sollgröße ist dabei insbesondere ausgewählt aus der Hochdruckverdichter- Soll-Drehzahl, einer aus der Hochdruckverdichter-Soll-Drehzahl durch einen Drehzahlregler berechneten Drehzahl-Stellgröße, und der Hochdruckverdichter-Soll-Leistung.
In einer Ausgestaltung wird der Ladedruckwert als Vorgabewert zur Steuerung des Strömungspfadparameters verwendet. In einer anderen Ausgestaltung wird der Ladedruckwert als Soll-Ladedruck einem Ladedruckregler vorgegeben, wobei eine durch den Ladedruckregler berechnete Ladedruck-Stellgröße als Regelungs-Stellgröße zur Bestimmung der Ansteuervorgabe verwendet wird.
Insbesondere ist das Strömungspfadmodul gemäß einer Ausgestaltung eingerichtet, um in Abhängigkeit eines Ladedruckwerts als dem Vorgabewert anhand eines Hochdruck- Ladeluftkühler-Kennfelds, eines Drosselklappen-Kennfelds und vorzugsweise eines Luft- Massenstroms einen Luft-Druckwert im Luftpfad stromaufwärts der Drosselklappe und stromabwärts eines Hochdruck- Verdichters zu berechnen. Das Strömungspfadmodul ist weiter eingerichtet, um anhand eines Umgebungsdrucks, einer Umgebungstemperatur, eines Niederdruckverdichter-Kennfelds, eines Niederdruck-Ladeluftkühler-Kennfelds, vorzugsweise einer Niederdruckverdichter-Ist-Drehzahl, einer Temperatur eines Kühlkreislaufs stromaufwärts des Niederdruck-Ladeluftkühlers, und des Luft-Massenstroms einen Luft-Druckwert und einen Luft-Temperaturwert im Luftpfad stromaufwärts des Hochdruck- Verdichters zu berechnen. Das Strömungspfadmodul ist weiter eingerichtet, um anhand des Luft-Druckwerts stromaufwärts der Drosselklappe und stromabwärts des Hochdruck- Verdichters, des Luft-Druckwerts und des Luft- Temperaturwerts stromaufwärts des Hochdruck- Verdichters, vorzugsweise des Luft- Massenstroms, einer Hochdruckverdichter-Ist-Drehzahl und eines Hochdruckverdichter- Kennfelds eine Hochdruckverdichter-Soll-Drehzahl und/oder - insbesondere vermittelt über einen Luft-Temperaturwert stromaufwärts der Drosselklappe und stromabwärts des Hochdruck- Verdichters - eine Hochdruckverdichter-Soll-Leistung zu berechnen.
Alternativ oder zusätzlich ist das Strömungspfadmodul eingerichtet, um anhand eines Abgas- Druckwerts und eines Abgas-Temperaturwerts stromabwärts einer Niederdruck-Turbine sowie eines Abgas-Massenstroms anhand eines Niederdruckturbinen-Kennfelds einen Abgas- Druckwert und einen Abgas-Temperaturwert stromaufwärts der Niederdruck-Turbine und stromabwärts einer Hochdruck-Turbine zu berechnen. Das Strömungspfadmodul ist weiter eingerichtet, um anhand des Abgas-Temperaturwerts und des Abgas-Druckwerts stromaufwärts der Niederdruck-Turbine und stromabwärts der Hochdruck-Turbine, einer Hochdruckverdichter- Ist-Drehzahl, des Abgas-Massenstroms, sowie eines Abgas-Druckwerts und eines Abgas- Temperaturwerts stromaufwärts der Hochdruck-Turbine anhand eines Hochdruckturbinen- Kennfelds eine Soll-Klappenposition für eine Bypassklappe in einem die Hochdruck-Turbine umgehenden Bypass als die Ansteuervorgabe zu berechnen.
Insbesondere ist das Strömungspfadmodul eingerichtet, um den Abgas-Druckwert stromaufwärts der Hochdruck-Turbine - insbesondere mittels eines Bisektionsverfahrens - anhand der Hochdruckverdichter-Soll-Leistung und einer gemessenen Hochdruckverdichter-Ist-Leistung des Hochdruck- Verdichters zu bestimmen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Strömungspfadmodul eingerichtet ist, um als das mindestens eine Komponentenkennfeld ein Komponentenkennfeld zu verwenden, das aus Messwerten einer dem Komponentenkennfeld zugeordneten Komponente erstellt und an Prüfstandsdaten einer die Komponente aufweisenden Brennkrafitmaschine angepasst ist. Auf diese Weise können mit noch geringem Bedatungsaufwand besonders genaue und insbesondere zu der Brennkraftmaschine passende Werte für das Komponentenkennfeld gewonnen werden. In bevorzugter Ausgestaltung ist das Komponentenkennfeld durch Skalieren von Kennfeld-Achsen an die Prüfstandsdaten der die Komponente aufweisenden Brennkrafitmaschine angepasst.
Alternativ ist das Strömungspfadmodul eingerichtet, um als das mindestens eine Komponentenkennfeld ein Komponentenkennfeld zu verwenden, das aus vorbestimmten Stützpunkten und Prüfstandsdaten einer die dem Komponentenkennfeld zugeordnete Komponente aufweisenden Brennkraftmaschine erhalten ist. Auch dies stellt eine einfache und zugleich genaue Möglichkeit dar, das Komponentenkennfeld zu erhalten, insbesondere wenn eine Anpassung des ursprünglich gemessenen Komponentenkennfelds an die Brennkraftmaschine nicht möglich oder nicht zielführend ist, insbesondere durch einfaches Skalieren der Kennfeld-Achsen nicht gelingt. Als die vorbestimmten Stützpunkte werden bevorzugt Eckpunkte des Komponentenkennfelds festgelegt, wobei zusätzlich die Stützpunkte verknüpfende Funktionen bestimmt werden, die dann an die Prüfstandsdaten angepasst werden, um das Komponentenkennfeld zu erhalten.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Strömungspfadmodul einen Regler aufweist, der eingerichtet ist, um in Abhängigkeit von dem Vorgabewert eine Regelungs- Stellgröße zu ermitteln, wobei das Strömungspfadmodul eingerichtet ist, um die Ansteuervorgabe in Abhängigkeit von der Regelungs-Stellgröße zu bestimmen. Vorteilhaft wird auf diese Weise der Strömungspfadparameter auf den Vorgabewert als Sollwert eingeregelt.
In einer Ausführungsform weist das Strömungspfadmodul einen ersten Regler auf, der eingerichtet ist, um in Abhängigkeit von dem als Sollwert für den ersten Regler verwendeten Vorgabewert eine Regler-Stellgröße als die Regelungs-Stellgröße zu ermitteln, wobei das Strömungspfadmodul eingerichtet ist, um die Ansteuervorgabe in Abhängigkeit von der Regler- Stellgröße zu bestimmen. Auf diese Weise der Strömungspfadparameter unmittelbar auf den Vorgabewert als Sollwert eingeregelt.
In einer anderen Ausführungsform ist das Strömungspfadmodul ausgebildet, um eine Vorsteuergröße in Abhängigkeit von dem Vorgabewert anhand des mindestens einen Komponentenkennfelds zu generieren, wobei das Strömungspfadmodul zusätzlich einen zweiten Regler aufweist, der eingerichtet ist, um in Abhängigkeit von dem als Sollwert für den zweiten Regler verwendeten Vorgabewert eine Differenzregel-Stellgröße als die Regelungs-Stellgröße zu erzeugen, die mit der Vorsteuergröße verrechnet wird, um die Ansteuervorgabe zu erhalten. Auf diese Weise wird insbesondere eine Differenzregelung der Strömungspfadparameters verwirklicht.
Vorteilhaft ist der erste Regler oder der zweite Regler als linearer Regler ausgebildet.
Insbesondere die Verwendung des mindestens einen Komponentenkennfelds führt zu einer Linearisierung der Regelung des Strömungspfadparameters, sodass ein linearer Regler mit einfacher und insbesondere nicht betriebspunktabhängiger Bedatung verwendet werden kann. Nichtlineare und insbesondere betriebspunktabhängige Effekte sind dabei durch das mindestens eine Komponentenkennfeld berücksichtigt. Unter einem linearer Regler wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere ein Regler verstanden, bei dem die erzeugte Stellgröße linear von dem Reglereingang, hier insbesondere von einer Regelabweichung des Vorgabewerts, abhängt.
In einer Ausführungsform ist der Regler, insbesondere der erste Regler oder der zweite Regler, als Proportionalregler (P-Regler), als Proportional-Differenzial-Regler (PD-Regler), als Proportional-Integral-Regler (PI-Regler), oder als Proportional-Integral-Differenzial-Regler (PID-Regler) ausgebildet.
Alternativ ist das Strömungspfadmodul eingerichtet, um den Strömungspfadparameter in Abhängigkeit von dem Vorgabewert zu steuern. In diesem Fall weist das Strömungspfadmodul insbesondere keinen Regler zur Regelung des Strömungspfadparameters auf.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Strömungspfadmodul eingerichtet ist, um im Betrieb der Brennkrafimaschine mindestens einen an dem Strömungspfad gemessenen Messwert zu empfangen und das wenigstens eine Komponentenkennfeld in Abhängigkeit von dem mindestens einen Messwert zu adaptieren. Vorteilhaft kann auf diese Weise das Komponentenkennfeld an den tatsächlichen Betrieb der Brennkraftmaschine, insbesondere gegebenenfalls an Alterung, Verschmutzung, Verschleiß oder dergleichen angepasst werden.
In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung ist das Strömungspfadmodul eingerichtet, um das Kennfeld zu adaptieren, indem wenigstens ein Skalierungsfaktor zur Skalierung einer Kennfeld-Achse in Abhängigkeit von dem mindestens einen Messwert verändert wird. Bevorzugt wird dabei für mindestens eine Kennfeld-Achse ein lokaler Skalierungsfaktor verwendet, das heißt insbesondere ein Skalierungsfaktor, der nicht für die gesamte Kennfeld- Achse global vorgegeben sondern vielmehr abhängig von dem Ort auf der Kennfeld-Achse ist. Insbesondere wird für jede Kennfeld- Achse des Komponentenkennfelds ein lokaler Skalierungsfaktor verwendet. Auf diese Weise kann das Komponentenkennfeld vorteilhaft mit hoher Flexibilität und Genauigkeit adaptiert werden. Die Veränderung oder Adaption des wenigstens einen Skalierungsfaktors erfolgt bevorzugt gemäß der Methode der kleinsten Quadrate.
Insbesondere können Komponentenkennfelder zumindest für bestimmte, verschiedene Komponenten des Strömungspfads unabhängig voneinander adaptiert werden. Insbesondere wird dann für jedes Komponentenkennfeld ein separates Adaptionsverfahren durchgeführt. Andere Komponenten des Strömungspfads können gemeinsam oder in Kombination miteinander adaptiert werden, insbesondere wenn für eine getrennte Adaption zu wenig Messwerte oder Messstellen zur Verfügung stehen. Beispielweise können eine Niederdruckturbine und eine Hochdruckturbine in Kombination miteinander adaptiert werden, wenn keine Messstelle für Druck, Temperatur und/oder Massenstrom zwischen den beiden Turbinen zur Verfügung steht. Analog verhält es sich beispielsweise für einen Hochdruckverdichter und einen Niederdruckverdichter.
Insbesondere werden für einen Verdichter sowie für eine Turbine als Komponente jeweils zwei Skalierungsfaktoren verändert, insbesondere ein erster Skalierungsfaktor für den Massenstrom und ein zweiter Skalierungsfaktor für den Wirkungsgrad.
Insbesondere wird die Adaption nur in stationären Betriebszuständen des Strömungspfads durchgeführt. Unter einem stationären Betriebszustand des Strömungspfads wird dabei insbesondere ein Zustand zu verstanden, in dem alle vorhandenen Abgasturbolader des Strömungspfads einen stationären Zustand aufweisen. Unter einem stationären Zustand eines Abgasturboladers ist zu verstehen, dass die Drehzahl des Abgasturboladers über einen vorbestimmten Zeithorizont um nicht mehr als einen vorbestimmten Prozentsatz von ihrem Durchschnittswert innerhalb des vorbestimmten Zeithorizonts abweicht.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuervorrichtung ein übergeordnetes Regelungsmodul aufweist, das eingerichtet ist, um den Vorgabewert zu ermitteln und an das Strömungspfadmodul zu übergeben. Alternativ oder zusätzlich ist das übergeordnete Regelungsmodul eingerichtet, um die Ansteuervorgabe von dem Strömungspfadmodul zu empfangen. Das übergeordnete Regelungsmodul ist insbesondere eingerichtet, um die Brennkraftmaschine direkt anzusteuem. Insbesondere ist das übergeordnete Regelungsmodul eingerichtet für eine - insbesondere modellbasierte prädiktive - Regelung der Brennkraftmaschine. Das Regelungsmodul berechnet insbesondere den Vorgabewert, übergibt diesen an das Strömungspfadmodul, und empfängt von dem Strömungspfadmodul die Ansteuervorgabe, die es dann zur Ansteuerung der Brennkraftmaschine verwendet.
In einer Ausfuhrungsform ist das Strömungspfadmodul eingerichtet, um mindestens eine Rückmeldung, ausgewählt aus mindestens einem Grenzwert und mindestens einer Begrenzungskurve, an das übergeordnete Regelungsmodul zu übergeben. Auf diese Weise können vorteilhaft Begrenzungen des Strömungspfads in der Regelung der Brennkraftmaschine durch das übergeordnete Regelungsmodul berücksichtigt werden.
In einer Ausführungsform ist die Steuervorrichtung eingerichtet, um die Drosselklappe zur Regelung des Ladedrucks anzusteuem, wenn eine Regelung des Ladedrucks allein über die Bypassklappe nicht mehr möglich ist, insbesondere wenn der Ladedruck nicht weiter gesenkt werden kann. Dabei erfolgt die Umschaltung von der Bypassklappen-Regelung auf die Drosselklappen-Regelung insbesondere, wenn die Bypassklappe vollständig geöffnet ist und über eine erste vorbestimmte Zeitspanne eine vorbestimmte mittlere Regelabweichung vorgeherrscht hat. Die Umschaltung zurück von der Drosselklappen-Regelung auf die Bypassklappen-Regelung erfolgt analog, wenn die Drosselklappe vollständig geöffnet ist und über eine vorbestimmte zweite Zeitspanne eine vorbestimmte zweite mittlere Regelabweichung vorgeherrscht hat. Die erste vorbestimmte Zeitspanne und die zweite vorbestimmte Zeitspanne können identisch oder voneinander verschieden sein. Entsprechend können die erste mittlere Regelabweichung und die zweite mittlere Regelabweichung identisch oder voneinander verschieden sein.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschinenanordnung geschaffen wird, die eine Brennkraftmaschine und eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung oder eine Steuervorrichtung nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen aufweist. In Zusammenhang mit der Brennkraftmaschinenanordnung ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die zuvor bereits in Zusammenhang mit der Steuervorrichtung erläutert wurden. Insbesondere ist die Steuervorrichtung mit der Brennkraftmaschine wirkverbunden und eingerichtet, um die Brennkraftmaschine zu steuern, insbesondere zu regeln.
Die Brennkraftmaschine weist als dem Strömungspfad insbesondere einen Luftpfad und/oder einen Abgaspfad, insbesondere einen Luftpfad und einen über mindestens einen Abgasturbolader mit dem Luftpfad wirkverbundenen Abgaspfad auf.
In einer Ausführungsform weist die Brennkraftmaschine mindestens einen Niederdruck- Abgasturbolader und einen Hochdruck-Abgasturbolader auf. In einer Ausfuhrungsform weist die Brennkraftmaschine zwei strömungstechnisch zueinander parallel angeordnete Niederdruck- Abgasturbolader und einen Hochdruck-Abgasturbolader auf, wobei insbesondere zwei parallel zueinander die beiden Niederdruck-Verdichter der Niederdruck-Abgasturbolader durchströmende Teil-Luftmassenströme stromaufwärts eines Hochdruck- Verdichters des Hochdruck-Abgasturboladers zu einem Luftmassenstrom vereinigt werden, und wobei ein die Hochdruck-Turbine des Hochdruck-Abgasturboladers durchsetzender Abgasmassenstrom stromabwärts der Hochdruck-Turbine verzweigt wird in zwei parallel zueinander die Niederdruck-Turbinen der Niederdruck- Abgasturbolader durchsetzende Teil- Abgasmassenströme.
Der Abgaspfad weist insbesondere einen die Turbine des Abgasturboladers, insbesondere die Hochdruck-Turbine des Hochdruck-Abgasturboladers, umgehenden Umgehungspfad auf, der auch als Bypass bezeichnet wird, wobei in dem Umgehungspfad eine Umgehungspfadklappe, die auch als Bypassklappe bezeichnet wird, angeordnet ist. Über eine Klappenposition der Umgehungspfadklappe kann ein über den Umgehungspfad strömender Anteil des Abgasmassenstroms und zugleich der Ladedruck eingestellt werden.
In einer Ausführungsform ist die Brennkraftmaschine als Hubkolbenmaschine ausgebildet. Insbesondere ist die Brennkraftmaschine als Gasmotor, als Dieselmotor, als Ottomotor oder als Mehrstoffmotor, insbesondere Dual-Fuel-Motor, ausgebildet. In einer Ausfuhrungsform ist die Brennkraftmaschine als Viertaktmotor ausgebildet. In einer Ausfuhrungsform ist die Brennkraftmaschine als Mittelschnellläufer ausgebildet. Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein im Folgenden auch als Betriebsverfahren bezeichnetes Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine geschaffen wird, wobei ein Vorgabewert für einen Strömungspfadparameter eines Strömungspfads der Brennkraftmaschine vorgegeben wird, und wobei eine Ansteuervorgabe für ein Stellglied des Strömungspfads in Abhängigkeit von dem Vorgabewert unter Verwendung von mindestens einem Komponentenkennfeld mindestens einer Komponente des Strömungspfads bestimmt wird, insbesondere um den Strömungspfadparameter auf den Vorgabewert einzustellen. In Zusammenhang mit dem Betriebsverfahren ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die zuvor bereits in Zusammenhang mit der Steuerungsvorrichtung oder der Brennkraftmaschinenanordnung erläutert wurden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Ansteuervorgabe anhand eines die mindestens eine Komponente umfassenden physikalischen Modells des Strömungspfads und des mindestens einen Komponentenkennfelds in Abhängigkeit von dem Vorgabewert bestimmt.
In einer Ausfuhrungsform des Verfahrens wird die Ansteuervorgabe bestimmt, indem entlang des Strömungspfads - insbesondere systematisch entgegen einer Strömungsrichtung und/oder mit der Strömungsrichtung eines den Strömungspfad im Betrieb der Brennkraftmaschine durchströmenden Mediums - eine Mehrzahl an Strömungspfadparametem anhand des physikalischen Modells und des mindestens einen Komponentenkennfelds ermittelt wird.
In einer Ausfuhrungsform des Verfahrens wird als der Vorgabewert ein Ladedruckwert für einen Gaspfad als dem Strömungspfad verwendet. Alternativ oder zusätzlich wird als die Ansteuervorgabe eine Klappenposition für eine Strömungsklappe in dem Strömungspfad, insbesondere für eine Bypassklappe in einem eine Hochdruck-Turbine eines Abgasturboladers umgehenden Bypass, bestimmt.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird als das mindestens eine Komponentenkennfeld ein Kennfeld verwendet, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus: Einem Niederdruckverdichter-Kennfeld, einem Hochdruckverdichter-Kennfeld, einem Niederdruckturbinen-Kennfeld, einem Hochdruckturbinen-Kennfeld, einem Ladeluftkühler- Kennfeld, insbesondere einem Niederdruck-Ladeluftkühler-Kennfeld und/oder einem Hochdruck-Ladeluftkühler-Kennfeld, einem Drosselklappen-Kennfeld, und einem Bypassklappen-Kennfeld. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird als das mindestens eine Komponentenkennfeld ein Komponentenkennfeld verwendet, das aus Messwerten einer dem Komponentenkennfeld zugeordneten Komponente erstellt und an Prüfstandsdaten einer die Komponente aufweisenden Brennkraftmaschine angepasst ist, oder das aus vorbestimmten Stützpunkten und Prüfstandsdaten einer die dem Komponentenkennfeld zugeordnete Komponente aufweisenden Brennkraftmaschine erhalten ist.
In einer Ausfuhrungsform des Verfahrens wird der Strömungspfadparameter auf den Vorgabewert geregelt, indem in Abhängigkeit des Vorgabewerts mittels eines Reglers eine Regelungs-Stellgröße berechnet wird, wobei die Ansteuervorgabe in Abhängigkeit von der Regelungs-Stellgröße bestimmt wird. Insbesondere wird einer Ausfuhrungsform des Verfahrens der Strömungspfadparameter direkt auf den Vorgabewert geregelt, indem aus dem Vorgabewert mittels eines Reglers eine Regler-Stellgröße berechnet wird, wobei die Ansteuervorgabe in Abhängigkeit von der Regler-Stellgröße bestimmt wird. Alternativ wird eine Differenzregelung verwirklicht, indem eine Vorsteuergröße anhand des mindestens einen Komponentenkennfelds in Abhängigkeit von dem Vorgabewert berechnet wird, wobei zusätzlich durch einen Regler in Abhängigkeit des Vorgabewerts eine Differenzregel-Stellgröße berechnet wird, die mit der Vorsteuergröße verrechnet wird, um die Ansteuervorgabe zu erhalten. Alternativ wird der Strömungspfadparameter in Abhängigkeit von dem Vorgabewert gesteuert.
In einer Ausfuhrungsform des Verfahrens wird das wenigstens eine Komponentenkennfeld in Abhängigkeit von mindestens einem im Betrieb der Brennkraftmaschine an dem Strömungspfad gemessenen Messwert adaptiert. Insbesondere wird das Komponentenkennfeld im Betrieb der Brennkraftmaschine adaptiert.
In einer Ausfuhrungsform des Verfahrens wird die Drosselklappe zur Regelung des Ladedrucks angesteuert, wenn eine Regelung des Ladedrucks allein über die Bypassklappe nicht mehr möglich ist, insbesondere wenn der Ladedruck nicht weiter gesenkt werden kann. Umschaltung erfolgt dabei insbesondere wie oben in Zusammenhang mit der Steuervorrichtung erläutert.
Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem ein im Folgenden auch als
Ermittlungsverfahren bezeichnetes Verfahren zum Ermitteln eines Komponentenkennfelds zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren oder einem Betriebsverfahren nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausfuhrungsformen geschaffen wird, wobei das Komponentenkennfeld aus Messwerten einer dem Komponentenkennfeld zugeordneten Komponente erstellt und an Prüfstandsdaten einer die Komponente aufweisenden Brennkraftmaschine angepasst wird. Alternativ wird das Komponentenkennfeld aus vorbestimmten Stützpunkten und Prüfstandsdaten einer die dem Komponentenkennfeld zugeordnete Komponente aufweisenden Brennkraftmaschine bestimmt. In Zusammenhang mit dem Ermittlungsverfahren ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die zuvor bereits in Zusammenhang mit der Steuervorrichtung, der Brennkraftmaschinenanordnung oder dem Betriebsverfahren erläutert wurden.
Als die vorbestimmten Stützpunkte werden bevorzugt Eckpunkte des Komponentenkennfelds festgelegt, wobei zusätzlich die Stützpunkte verknüpfende Funktionen bestimmt werden, die dann an die Prüfstandsdaten angepasst werden, um das Komponentenkennfeld zu erhalten.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausfuhrungsbeispiels einer Brennkraftmaschinenanordnung mit einer Brennkraftmaschine und einem Ausfuhrungsbeispiel einer Steuervorrichtung;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Ausfuhrungsbeispiels der Steuervorrichtung;
Figur 3 eine schematische Darstellung eines ersten Ausfuhrungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine;
Figur 4 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausfuhrungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine;
Figur 5 eine schematische Darstellung eines dritten Ausfuhrungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine;
Figur 6 eine schematische Darstellung eines ersten Teils des Verfahrens gemäß einer der Figuren 3, 4 oder 5;
Figur 7 eine schematische Darstellung eines zweiten Teils des Verfahrens gemäß einer der Figuren 3, 4 oder 5. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausfuhrungsbeispiels einer Brennkraftmaschinenanordnung 1 mit einer Brennkraftmaschine 3 und einem Ausfuhrungsbeispiel einer Steuervorrichtung 5. Die Steuervorrichtung 5 ist mit der Brennkraftmaschine 3 in hier nicht explizit dargestellter Weise wirkverbunden und eingerichtet, um die Brennkraftmaschine 3 zu steuern, insbesondere zu regeln.
Die Brennkraftmaschine 3 weist einen Strömungspfad 7, hier insbesondere einen Luftpfad 9 und einen über mindestens einen Abgasturbolader 11, 13 mit dem Luftpfad 9 wirkverbundenen Abgaspfad 15 auf. Der Luftpfad 9 ist eingerichtet, um mindestens einem Brennraum 17 der Brennkraftmaschine 3 Verbrennungsluft zuzufuhren. Der Abgaspfad 15 ist eingerichtet, um Abgas aus dem mindestens einen Brennraum 17 abzufuhren. Bevorzugt weist die Brennkraftmaschine 3 eine Mehrzahl an Brennräumen 17 auf, insbesondere in Form von mindestens eine Zylinderbank. Insbesondere weist ein Ausfuhrungsbeispiel der Brennkraftmaschine 3 eine Mehrzahl an Zylinderbänken, insbesondere eine erste Zylinderbank und eine zweite Zylinderbank, auf. Insbesondere ist die Brennkraftmaschine 3 als V-Motor ausgebildet.
Die Brennkraftmaschine 3 weist in dem Strömungspfad 7 insbesondere zwei strömungstechnisch zueinander parallel angeordnete Niederdruck-Abgasturbolader 11, nämlich einen ersten Niederdruck-Abgasturbolader 11.1 und einen zweiten Niederdruck- Abgasturbolader 11.2, und einen Hochdruck- Abgasturbolader 13 auf, wobei insbesondere zwei parallel zueinander jeweils einen Niederdruck-Verdichter 19 der Niederdruck- Abgasturbolader 11, nämlich einen ersten Niederdruck-Verdichter 19.1 und einen zweiten Niederdruck-Verdichter 19.2, durchströmende Teil-Luftmassenströme stromaufwärts eines Hochdruck- Verdichters 21 des Hochdruck- Abgasturboladers 13 vereinigt werden, und wobei ein eine Hochdruck-Turbine 23 des Hochdruck-Abgasturboladers 13 durchsetzender Abgasmassenstrom stromabwärts der Hochdruck-Turbine 23 verzweigt wird in zwei parallel zueinander zwei Niederdruck-Turbinen 25 der Niederdruck- Abgasturbolader 11, nämlich eine erste Niederdruck-Turbine 25.1 und eine zweite Niederdruck-Turbine 25.2, durchsetzende Teil-Abgasmassenströme.
Der Abgaspfad 15 weist insbesondere einen die Hochdruck-Turbine 23 umgehenden Umgehungspfad oder Bypass 27 auf, wobei in dem Bypass 27 eine Umgehungspfadklappe oder
Bypassklappe 29 angeordnet ist. Über eine Klappenposition der Bypassklappe 29 kann ein über den Bypass strömender Anteil des Abgasmassenstroms und zugleich ein Ladedruck in dem Luftpfad 9 eingestellt werden.
Stromabwärts des Hochdruck- Verdichters 21 ist eine Drosselklappe 31 in dem Luftpfad 9 angeordnet.
Außerdem sind in dem Luftpfad 9 stromabwärts der Niederdruck-Verdichter 19 jeweils ein Niederdruck-Ladeluftkühler 33, insbesondere stromabwärts des ersten Niederdruck-Verdichters 19.1 ein erster Niederdruck-Ladeluftkühler 33.1 und stromabwärts des zweiten Niederdruck- Verdichters 19.2 ein zweiter Niederdruck-Ladeluftkühler 33.2 angeordnet. Stromabwärts des Hochdruck- Verdichters 21, insbesondere stromabwärts der Drosselklappe 31, ist ein Hochdruck- Ladeluftkühler 35 angeordnet.
Unter einem Ladedruck wird im Kontext der hier vorliegenden technischen Lehre insbesondere der Druck verstanden, der in dem Luftpfad 9 stromabwärts des Hochdruck-Ladeluftkühlers 35 und stromaufwärts des Brennraums 17, insbesondere stromaufwärts einer Einlassventilvorrichtung 37, herrscht.
Die Steuervorrichtung 5 weist ein Strömungspfadmodul 39 auf, das eingerichtet ist, um einen Vorgabewert 41 - siehe insbesondere Figur 2 - für einen Strömungspfadparameter des Strömungspfads 7, insbesondere einen Ladedruckwert für den Ladedruck, zu empfangen, und eine Ansteuervorgabe 44 für ein Stellglied 40 des Strömungspfads 7, insbesondere die Bypassklappe 29, in Abhängigkeit von dem Vorgabewert unter Verwendung von mindestens einem Komponentenkennfeld mindestens einer Komponente 42 des Strömungspfads 7 zu bestimmen, insbesondere um den Strömungspfadparameter auf den Vorgabewert einzustellen.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Steuervorrichtung 5. Die Steuervorrichtung 5 weist insbesondere ein übergeordnetes Regelungsmodul 43 auf, das eingerichtet ist, um den Vorgabewert 41 zu ermitteln und an das Strömungspfadmodul 39 zu übergeben. Das übergeordnete Regelungsmodul 43 ist insbesondere eingerichtet, um die Brennkraftmaschine 3 direkt anzusteuem. Insbesondere ist das übergeordnete Regelungsmodul 43 eingerichtet für eine - insbesondere modellbasierte prädiktive - Regelung der Brennkraftmaschine 3. Das Regelungsmodul 43 berechnet insbesondere den Vorgabewert 41, übergibt diesen an das Strömungspfadmodul 39, und empfängt von dem Strömungspfadmodul
39 die Ansteuervorgabe 44, die es dann zur Ansteuerung der Brennkraftmaschine 3 verwendet.
Vorzugsweise ist das Strömungspfadmodul 39 eingerichtet, um mindestens eine Rückmeldung 45, ausgewählt aus mindestens einem Grenzwert und mindestens einer Begrenzungskurve, beispielsweise einer Pumpenkennlinie oder einem Klappenanschlag, an das übergeordnete Regelungsmodul 43 zu übergeben.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausfuhrungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine 3. Das Strömungspfadmodul 39 ist insbesondere eingerichtet, um in Abhängigkeit eines Ladedruckwerts als dem Vorgabewert 41 anhand von mindestens einem Komponentenkennfeld 46 eine Hochdruckverdichter-Soll-Drehzahl nHD soll zu berechnen. Weiter ist das Strömungspfadmodul 39 eingerichtet, um in Abhängigkeit des Ladedruckwerts anhand des mindestens einen Komponentenkennfelds 46 eine Hochdruckverdichter-Soll-Leistung PHD soll zu berechnen.
Das Strömungspfadmodul 39 ist außerdem eingerichtet, um in Abhängigkeit der Hochdruckverdichter-Soll-Drehzahl nHD soll und/oder der Hochdruckverdichter-Soll-Leistung PHD soll anhand von mindestens einem weiteren Komponentenkennfeld 48 die Ansteuervorgabe 44, insbesondere als Klappenposition für die Bypassklappe 29, zu berechnen.
Der Ladedruckwert als der Vorgabewert 41 wird bei diesem ersten Ausführungsbeispiel zur Steuerung des Ladedrucks verwendet.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine 3 unter Regelung des Ladedrucks in zwei Ausgestaltungen.
Bei a) ist eine erste Ausgestaltung des zweiten Ausfuhrungsbeispiels dargestellt, bei der eine Regelabweichung 47 des als Soll-Ladedruck gesetzten Vorgabewerts 41 von einem Ist- Ladedruck 49 in einen als Ladedruckregler ausgebildeten Regler 51 eingeht, wobei eine durch den Regler 51 berechnete Regler-Stellgröße 53 oder Ladedruck-Stellgröße als Regelungs- Stellgröße zur Bestimmung der Ansteuervorgabe 44 verwendet wird. Der Ladedruck wird somit direkt auf den Vorgabewert 41 geregelt.
Bei b) ist eine zweite Ausgestaltung des zweiten Ausfuhrungsbeispiels dargestellt, bei der in Abhängigkeit von dem Ladedruckwert als dem Vorgabewert 41 anhand des wenigstens einen Komponentenkennfelds 46, 48 eine Vorsteuergröße 55 berechnet wird, wobei zugleich dem zusätzlich vorgesehenen Regler 51 die aus dem Vorgabewert 41 und dem Ist-Ladedruck 49 berechnete Regelabweichung 47 vorgegeben wird, wobei durch den Regler 51 eine Differenzregel-Stellgröße 57 als Regelungs-Stellgröße berechnet wird, die mit der Vorsteuergröße 55 verrechnet wird, um die Ansteuervorgabe 44 zu erhalten. Auf diese Weise wird insbesondere eine Differenzregelung des Ladedrucks verwirklicht.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Ausfuhrungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine 3.
Das Strömungspfadmodul 39 ist bei diesem dritten Ausfuhrungsbeispiel eingerichtet, um in Abhängigkeit einer aus der Hochdruckverdichter-Soll-Drehzahl nHD_soll durch einen Drehzahlregler 59 berechneten Drehzahl-Stellgröße 61, und optional der Hochdruckverdichter- Soll-Leistung PHD soll, anhand von dem mindestens einen weiteren Komponentenkennfeld 48 die Ansteuervorgabe 44 zu berechnen.
Insbesondere wird durch einen Begrenzungsglied 63 die Hochdruckverdichter-Soll-Drehzahl nHD soll auf eine maximale Soll-Drehzahl nHD max begrenzt, wodurch eine begrenzte Soll- Drehzahl 65 erhalten wird; aus der begrenzten Soll-Drehzahl 65 und einer Ist-Drehzahl 67 wird eine Drehzahl-Regelabweichung 69 berechnet, die als Eingangsgröße in den Drehzahlregler 59 eingeht. In bevorzugter Ausgestaltung wird noch die Hochdruckverdichter-Soll-Leistung PHD_soll für den Zweck der Berechnung der Ansteuervorgabe 44 mit der Ist-Drehzahl 67 und der Drehzahl-Stellgröße 61 in einem ersten Rechenglied 71 verrechnet, woraus eine äquivalente Hochdruckverdichter-Soll-Leistung 73 erhalten wird. Ein Überwachungsglied 66 ist vorgesehen, um eine Division durch Null in dem ersten Rechenglied 71 zu verhindern.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Teils des Verfahrens gemäß einer der Figuren 3, 4 oder 5. Anhand von Figur 6 wird insbesondere die Berechnung der Hochdruckverdichter-Soll-Drehzahl nHD_soll und der Hochdruckverdichter-Soll-Leistung PHD soll in Abhängigkeit von dem Ladedruckwert als Vorgabewert 41 anhand einer Mehrzahl an Komponentenkennfeldem erläutert.
Das hier und in Figur 7 beschriebene Verfahren ist ausgelegt für eine Brennkraftmaschine 3 mit zwei Niederdruck-Abgasturboladern 11, wobei die diesen jeweils zugeordneten Teil-Luftpfade und Teil- Abgaspfade gemäß einer üblichen Nomenklatur als A-Seite und B-Seite bezeichnet werden. Soweit die Berechnungen für die A-Seite und die B-Seite äquivalent sind, werden diese beispielhaft nur für die A-Seite erläutert. Die Darstellung für die B-Seite ist der Einfachheit wegen entweder nicht explizit aufgeführt, oder mit gestrichenen Bezugszeichen versehen, wobei jeweils auf die Erläuterung zur A-Seite verwiesen wird. Insbesondere weist die Brennkraftmaschine 3 den in Figur 1 dargestellten Aufbau auf. Zum besseren Verständnis sind die im Folgenden genannten Drücke und Temperaturen an den entsprechenden Stellen in Figur 1 eingezeichnet.
Zunächst gehen in ein erstes Niederdruckverdichter-Kennfeld 75 ein Luft-Massenstrom mL A auf der A-Seite, ein Umgebungsdruck pO, eine Umgebungstemperatur TO und eine Niederdruckverdichter-Drehzahl nNDA ein, wobei in Abhängigkeit dieser Eingangsgrößen mittels des ersten Niederdruckverdichter-Kennfelds 75 ein erster Luftdruck pl A für die A-Seite stromabwärts des ersten Niederdruckverdichters 19.1 und stromaufwärts des ersten Niederdruck- Ladeluftkühlers 33.1 ermittelt wird. Das erste Niederdruckverdichter-Kennfeld 75 umfasst einander zugeordnete Werte für den Massenstrom mL A über den ersten Niederdruckverdichter 19.1, die Niederdruckverdichter-Drehzahl nNDA des Verdichters, und ein Druckverhältnis über dem ersten Niederdruckverdichter 19.1. In ein zweites Niederdruckverdichter-Kennfeld 77 gehen der Luft-Massenstrom mL A, der Umgebungsdruck pO, die Umgebungstemperatur TO, die Niederdruckverdichter-Drehzahl nNDA und der erster Luftdruck pl A ein, wobei in Abhängigkeit dieser Eingangsgrößen mittels des zweiten Niederdruckverdichter-Kennfeld 77 eine erste Lufttemperatur TIA für die A-Seite stromabwärts des ersten Niederdruckverdichters 19.1 und stromaufwärts des ersten Niederdruck-Ladeluftkühlers 33.1 ermittelt wird. Das zweite Niederdruckverdichter-Kennfeld 77 umfasst einander zugeordnete Werte für einen Wirkungsgrad des ersten Niederdruck-Verdichters 19.1, den Massenstrom mL A über den ersten Niederdruckverdichter 19.1 und die Niederdruckverdichter-Drehzahl nNDA des ersten
Niederdruck-Verdichters 19.1.
Der erste Luftdruck pl A und die erste Lufttemperatur TIA gehen gemeinsam mit dem Luft- Massenstrom mL A in ein erstes Niederdruck-Ladeluftkühler-Kennfeld 79 ein, aus dem heraus ein zweiter Luftdruck p2A auf der A-Seite stromabwärts des Niederdruck-Ladeluftkühlers 33.1 ermittelt wird. Die erste Lufttemperatur TIA, der Luft-Massenstrom mL A und eine Temperatur TK eines Kühlkreislaufs stromaufwärts des ersten Niederdruck-Ladeluftkühlers 33.1 gehen in ein zweites Niederdruck-Ladeluftkühler-Kennfeld 81 ein, aus dem heraus eine zweite Lufttemperatur T2A auf der A-Seite stromabwärts des Niederdruck-Ladeluftkühlers 33.1 ermittelt wird.
Darunter, dass eine Größe aus einem Kennfeld heraus ermittelt wird, wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere verstanden, dass die entsprechende Größe entweder aus dem Kennfeld ausgelesen oder in Abhängigkeit von einem aus dem Kennfeld ausgelesenen Wert berechnet wird.
In analoger Weise werden für die B-Seite ein zweiter Luftdruck p2B und eine zweite Lufttemperatur T2B berechnet. Dabei können dieselben Komponentenkennfeldem zur Anwendung kommen, die auch auf der A-Seite verwendet werden, insbesondere wenn identische Komponenten verwendet werden. Werden insbesondere bezüglich ihres Typs, des Herstellers oder ihrer Bauart verschiedene Komponenten auf der A-Seite einerseits und der B-Seite andererseits verwendet, können entsprechend auch den Komponenten jeweils zugeordnete, verschiedene Komponentenkennfelder verwendet werden.
In einem zweiten Rechenglied 83 werden der zweite Luftdruck p2A auf der A-Seite und der zweite Luftdruck p2B auf der B-Seite zu einem dritten Luftdruck p3 stromabwärts einer Vereinigung der parallelen Luftpfade der A-Seite und der B-Seite stromaufwärts des Hochdruck- Verdichters 21 berechnet, insbesondere als arithmetischer Mittelwert gemäß folgender Gleichung: p3 = - (p2A + p2B~) . (1) In einem dritten Rechenglied 85 werden die zweite Lufttemperatur T2A auf der A-Seite und die zweite Lufttemperatur T2B auf der B-Seite mit dem Luft-Massenstrom mL A auf der A-Seite und einem Luftmassenstrom mL B auf der B-Seite zu einer dritten Lufttemperatur T3 stromabwärts der Vereinigung der parallelen Luftpfade der A-Seite und der B-Seite stromaufwärts des Hochdruck- Verdichters 21 berechnet, insbesondere gemäß folgender Gleichung:
Figure imgf000027_0001
Bis hierhin erfolgt die Berechnung systematisch entlang der Strömungsrichtung der Ladeluft.
Ein weiterer Teil der Berechnung erfolgt systematisch entgegen der Strömungsrichtung der Ladeluft: Ein Gesamt-Luftmassenstrom mL, der sich als Summe aus dem Luftmassenstrom mL A auf der A-Seite und dem Luftmassenstrom mL B auf der B-Seite ergibt, sowie der Ladedruckwert als Vorgabewert 41 gehen in ein Hochdruck-Ladeluftkühler-Kennfeld 87 ein, aus dem heraus ein vierter Luftdruck p4 stromabwärts der Drosselklappe 31 und stromaufwärts des Hochdruck- Ladeluftkühlers 35 ermittelt wird. Dieser vierte Luftdruck p4 geht gemeinsam mit dem Gesamt- Luftmassenstrom mL in ein Drosselklappen-Kennfeld 89 ein, aus dem heraus ein fünfter Luftdruck p5 - nicht zu verwechseln mit dem gemäß einer Konvention häufig ebenso bezeichneten Ladedruck; die Bezeichnung dient im Kontext der vorliegenden Lehre lediglich der Konsistenz in der Nummerierung der verschiedenen Druckwerte - stromabwärts des Hochdruck- Verdichters 21 und stromaufwärts der Drosselklappe 31 ermittelt wird. Im einfachsten Fall ist es aber auch möglich, dass der vierte Luftdruck p4 und der fünfte Luftdruck p5 gleichgesetzt werden, wenn angenommen wird, dass die Drosselklappe 31 im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine 3 immer vollständig geöffnet ist.
Der dritte Luftdruck p3, die dritte Lufttemperatur T3, der fünfte Luftdruck p5 und der Gesamt- Massenstrom mL gehen nun in ein erstes Hochdruckverdichter-Kennfeld 91 ein, aus dem heraus die Hochdruckverdichter-Soll-Drehzahl nHD_soll ermittelt wird. Das erste Hochdruckverdichter-Kennfeld 91 umfasst einander zugeordnete Werte für den Gesamt- Massenstrom mL über den Hochdruck- Verdichter 21, die Drehzahl des Hochdruck- Verdichters 21, und ein Druckverhältnis über dem Hochdruckverdichter 21. Der Gesamt-Luftmassenstrom mL, der dritte Luftdruck p3, die dritte Lufttemperatur T3, der fünfte Luftdruck p5 und die Ist-Drehzahl 67 des Hochdruck- Verdichters 21 gehen in ein zweites Hochdruckverdichter-Kennfeld 93 ein, aus dem heraus eine fünfte Lufttemperatur T5 - ebenfalls aus Konsistenzgründen so bezeichnet - stromabwärts des Hochdruck- Verdichters 21 und stromaufwärts der Drosselklappe 31 ermittelt wird. Das zweite Hochdruckverdichter-Kennfeld 93 umfasst einander zugeordnete Werte für einen Wirkungsgrad des Hochdruck- Verdichters 21, den Gesamt-Luftmassenstrom mL über den Hochdruckverdichter 21 und die Drehzahl des Hochdruck- Verdichters 21.
Die dritte Lufttemperatur T3, die fünfte Lufttemperatur T5 und der Gesamt-Luftmassenstrom mL werden in einem vierten Rechenglied 95 zu der Hochdruckverdichter-Soll-Leistung PHD soll verrechnet, insbesondere gemäß folgender Gleichung:
PHD_soll = mL(T5 - T3)Kt (^) , (3) mit einer Kennlinie Ki in Abhängigkeit des Mittelwerts von
Figure imgf000028_0001
und Ts.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Teils des Verfahrens gemäß einer der Figuren 3, 4 oder 5.
Anhand von Figur 7 wird insbesondere die Berechnung der Ansteuervorgabe 44 anhand der gemäß Figur 6 erhaltenen Hochdruckverdichter-Soll-Leistung PHD soll und Hochdruckverdichter-Soll-Drehzahl nHD soll mithilfe einer Mehrzahl an Komponentenkennfeldem erläutert.
Wie bei a) dargestellt gehen eine erste Abgastemperatur T6A und ein erster Abgasdruck p6A stromabwärts der ersten Niederdruck-Turbine 25.1, eine zweite Abgastemperatur T7A stromaufwärts der ersten Niederdruck-Turbine 25.1, ein Abgasmassenstrom mg>A - jeweils auf der A-Seite - die Niederdruckverdichter-Drehzahl nNDA, die zugleich auch die Drehzahl der ersten Niederdruck-Turbine 25.1 des ersten Abgasturboladers 11.1 ist, und ein erster Wert eines zweiten Abgasdrucks p8 stromaufwärts einer Verzweigung in die beiden Teil- Abgaspfade der A- Seite und der B-Seite und stromabwärts einer Vereinigung der Teil-Abgasströme einerseits durch den Bypass 27 und andererseits durch die Hochdruck-Turbine 23, in ein erstes Niederdruckturbinen-Kennfeld 97 ein, aus dem heraus ein zweiter Wert für den zweiten Abgasdruck p8 ermittelt wird. Während der Berechnung, das heißt zur Laufzeit des Verfahrens, wird jeweils der zweite Wert für den zweiten Abgasdruck p8 als neuer erster Wert in das erste Niederdruckturbinen-Kennfeld 97 zurückgeführt; die Berechnung des zweiten Abgasdrucks p8 erfolgt somit iterativ.
Die zweite Abgastemperatur T7A wird aus einem zweiten Niederdruckturbinen-Kennfeld 99 heraus berechnet, in das die erste Abgastemperatur T6A, der erste Abgasdruck p6A, der zweite Abgasdruck p8 und die Niederdruckverdichter-Drehzahl nNDA eingehen. Auch die zweite Abgastemperatur T7A wird iterativ berechnet, da in ihre Berechnung der zweite Abgasdruck p8 eingeht, der aber für seine Berechnung wiederum die zweite Abgastemperatur T7A benötigt. In analoger Weise wird eine zweite Abgastemperatur T7B für die B-Seite, vorzugsweise mittels desselben zweiten Niederdruckturbinen-Kennfelds 99, berechnet.
Der zweite Abgasdruck p8, die zweite Abgastemperatur T7B für die B-Seite, ein erster Abgasdruck p6B für die B-Seite und die Niederdruckverdichter-Drehzahl nNDB des zweiten Abgasturboladers 11.2, die zugleich die Drehzahl der zweiten Niederdruck-Turbine 25.2 ist, gehen in ein drittes Niederdruckturbinen-Kennfeld 101 ein, aus dem heraus ein Abgasmassenstrom Tng B für die B-Seite ermittelt wird. Der Abgasmassenstrom mg>A für die A- Seite wird in einem fünften Rechenglied 103 aus einem Gesamt- Abgasmassenstrom mg und dem Abgasmassenstrom
Figure imgf000029_0001
für die B-Seite berechnet, insbesondere gemäß folgender Gleichung: mg,A = mg — mg B . (4)
Eine dritte Abgastemperatur T8 stromaufwärts der Verzweigung in die beiden Teil- Abgaspfade der A-Seite und der B-Seite und stromabwärts der Vereinigung der Teil-Abgasströme einerseits durch den Bypass 27 und andererseits durch die Hochdruck-Turbine 23 wird in einem sechsten Rechenglied 105 in Abhängigkeit von der zweiten Abgastemperatur T7A für die A-Seite, der zweiten Abgastemperatur T7B für die B-Seite, dem Abgasmassenstrom mg>A für die A Seite und dem Abgasmassenstrom Tng B für die B-Seite berechnet, insbesondere gemäß folgender Gleichung:
Figure imgf000030_0001
Wie bei b) dargestellt gehen nun der dritte Abgasdruck p8, ein vierter Abgasdruck p9 und eine gemessene vierte Abgastemperatur T9 stromaufwärts der Verzweigung in die Teil- Abgasströme einerseits durch den Bypass 27 und andererseits durch die Hochdruck-Turbine 23, und die Hochdruckverdichter-Soll-Drehzahl nHD soll in ein erstes Hochdruckturbinen-Kennfeld 107 ein, aus dem heraus ein Abgasmassenstrom m5 r über die Hochdruck-Turbine 23 ermittelt wird. Der Abgasmassenstrom m5 7- über die Hochdruck-Turbine 23 und der Gesamt- Abgasmassenstrom Thg gehen in ein siebtes Rechenglied 109 ein, in dem sie zu einem Abgasmassenstrom i g>u durch den Bypass 27 verrechnet werden, insbesondere gemäß folgender Gleichung:
Figure imgf000030_0002
Der vierte Abgasdruck p9 wird in einem achten Rechenglied 111 in einem Bisektionsverfahren anhand eines Vergleichs einer Hochdruckverdichter-Ist-Leistung PHD ist mit der Hochdruckverdichter-Soll-Leistung PHD_soll bestimmt.
Der Abgasmassenstrom
Figure imgf000030_0003
ü durch den Bypass 27, der Abgasmassenstrom mg T durch die Hochdruck-Turbine 23, die dritte Abgastemperatur T8 und die vierte Abgastemperatur T9 gehen in ein neuntes Rechenglied 113 ein, in dem eine fünfte Abgastemperatur T10 unmittelbar stromabwärts der Hochdruck-Turbine 23 und stromaufwärts der Vereinigung der Teil- Abgasströme einerseits durch den Bypass 27 und andererseits durch die Hochdruck-Turbine 23 berechnet wird, insbesondere gemäß folgender Gleichung:
Figure imgf000030_0004
Die fünfte Abgastemperatur T10, die vierte Abgastemperatur T9 und der Abgasmassenstrom mg T durch die Hochdruck-Turbine 23 gehen in ein zweites Hochdruckverdichter-Kennfeld 115 ein, aus dem heraus die Hochdruckverdichter-Ist-Leistung PHD ist ermittelt wird.
Aus dem achten Rechenglied 111 wird außerdem noch ein Soll-Massenstrom mg UiSOu durch den Bypass 27 erhalten, der zusammen mit dem vierten Abgasdruck p9, der vierten Abgastemperatur T9, und dem dritten Abgasdruck p8 in ein drittes Hochdruckverdichter-Kennfeld 117 eingeht, aus dem heraus schließlich die Ansteuervorgabe 44 erhalten wird.
Soweit die insbesondere in Zusammenhang mit den Figuren 6 und 7 angesprochenen Größen nicht aus einem Kennfeld heraus ermittelt, mittels eines Rechenglieds berechnet oder anderweitig explizit bestimmt werden, werden sie vorzugsweise von dem übergeordneten Regelungsmodul 43 vorgegeben, insbesondere als gemessene Größen oder als aus einem Modell oder einer Simulation erhaltene Größen.
Soweit Größen iterativ bestimmt werden, wird für diese zu Beginn des Verfahrens bevorzugt ein vorbestimmter Startwert vorgegeben, insbesondere durch das übergeordnete Regelungsmodul 43. Insbesondere werden die entsprechenden Größen mit dem jeweils vorbestimmten Startwert initialisiert.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Steuervorrichtung (5) fur eine Brennkraftmaschine (3), mit einem Strömungspfadmodul (39), das eingerichtet ist, um einen Vorgabewert (41) für einen Strömungspfadparameter eines Strömungspfads (7) der Brennkraftmaschine (3) zu empfangen, und eine Ansteuervorgabe (44) für ein Stellglied (40) des Strömungspfads (7) in Abhängigkeit von dem Vorgabewert (41) unter Verwendung von mindestens einem Komponentenkennfeld (46,48) mindestens einer Komponente (42) des Strömungspfads (7) zu bestimmen.
2. Steuervorrichtung (5) nach Anspruch 1, wobei das Strömungspfadmodul (39) eingerichtet ist, um die Ansteuervorgabe (44) anhand eines die mindestens eine Komponente (42) umfassenden physikalischen Modells des Strömungspfads (7) und des mindestens einen Komponentenkennfelds (46,48) in Abhängigkeit von dem Vorgabewert (41) zu bestimmen.
3. Steuervorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Strömungspfadmodul (39) eingerichtet ist, um die Ansteuervorgabe (44) zu bestimmen, indem entlang des Strömungspfads (7) - insbesondere systematisch entgegen einer Strömungsrichtung und/oder systematisch mit der Strömungsrichtung eines den Strömungspfad (7) im Betrieb der Brennkraftmaschine (3) durchströmenden Mediums - eine Mehrzahl an Strömungspfadparametem anhand des physikalischen Modells und des mindestens einen Komponentenkennfelds (46,48) ermittelt wird.
4. Steuervorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Strömungspfadmodul (39) eingerichtet ist, um
- als den Vorgabewert (41) einen Ladedruckwert für einen Gaspfad als dem Strömungspfad (7) zu empfangen, und/oder um
- als die Ansteuervorgabe (44) eine Klappenposition für eine Strömungsklappe in dem Strömungspfad (7), insbesondere eine Bypassklappe (29) in einem eine Hochdruckturbine (23) eines Abgasturboladers (11,13) umgehenden Bypass (27), zu bestimmen.
5. Steuervorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Komponentenkennfeld (46,48) ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus: Einem Niederdruckverdichter-Kennfeld, einem Hochdruckverdichter-Kennfeld, einem
Niederdruckturbinen-Kennfeld, einem Hochdruckturbinen-Kennfeld, einem Ladeluftkühler- Kennfeld, einem Drosselklappen-Kennfeld, und einem Bypassklappen-Kennfeld.
6. Steuervorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Strömungspfadmodul (39) eingerichtet ist, um als das mindestens eine Komponentenkennfeld (46,48) ein Komponentenkennfeld (46,48) zu verwenden, das
- aus Messwerten einer dem Komponentenkennfeld (46,48) zugeordneten Komponente (42) erstellt und an Prüfstandsdaten einer die Komponente (42) aufweisenden Brennkraftmaschine (3) angepasst ist, oder das
- aus vorbestimmten Stützpunkten und Prüfstandsdaten einer die dem Komponentenkennfeld (46,48) zugeordnete Komponente (42) aufweisenden Brennkraftmaschine (3) erhalten ist.
7. Steuervorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Strömungspfadmodul (39) einen Regler (51) aufweist, der eingerichtet ist, um in Abhängigkeit von dem Vorgabewert (41) eine Regelungs-Stellgröße zu ermitteln, wobei das Strömungspfadmodul (39) eingerichtet ist, um die Ansteuervorgabe (44) in Abhängigkeit von der Regelungs-Stellgröße zu bestimmen.
8. Steuervorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Strömungspfadmodul (39) eingerichtet ist, um im Betrieb der Brennkraftmaschine (3) mindestens einen an dem Strömungspfad (7) gemessenen Messwert zu empfangen und das wenigstens eine Komponentenkennfeld (46,48) in Abhängigkeit von dem mindestens einen Messwert zu adaptieren.
9. Steuervorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuervorrichtung (5) ein übergeordnetes Regelungsmodul (43) aufweist, das eingerichtet ist, um den Vorgabewert (41) zu ermitteln und an das Strömungspfadmodul (39) zu übergeben, wobei das Strömungspfadmodul (39) vorzugsweise eingerichtet ist, um mindestens eine Rückmeldung, ausgewählt aus mindestens einem Grenzwert und mindestens einer Begrenzungskurve, an das übergeordnete Regelungsmodul (43) zu übergeben.
10. Brennkraftmaschinenanordnung (1), mit einer Brennkraftmaschine (3) und einer Steuervorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
11. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (3), wobei ein Vorgabewert (41) für einen Strömungspfadparameter eines Strömungspfads (7) der Brennkraftmaschine (3) vorgegeben wird, und wobei eine Ansteuervorgabe (44) für ein Stellglied (40) des Strömungspfads (7) in Abhängigkeit von dem Vorgabewert (41) unter Verwendung von mindestens einem Komponentenkennfeld (46,48) mindestens einer Komponente (42) des Strömungspfads (7) bestimmt wird.
12. Verfahren zum Ermitteln eines Komponentenkennfelds (46,48) zur Verwendung in einem Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Komponentenkennfeld (46,48)
- aus Messwerten einer dem Komponentenkennfeld (46,48) zugeordneten Komponente (42) erstellt und an Prüfstandsdaten einer die Komponente (42) aufweisenden Brennkraftmaschine (3) angepasst wird, oder wobei das Komponentenkennfeld (46,48)
- aus vorbestimmten Stützpunkten und Prüfstandsdaten einer die dem Komponentenkennfeld (46,48) zugeordnete Komponente (42) aufweisenden Brennkraftmaschine (3) bestimmt wird.
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