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DE10258874A1 - Model-based combustion engine control method in which, in an energy balance model, the total energy input corresponding to the fuel air mixture is matched to heat output and converted heat energy - Google Patents

Model-based combustion engine control method in which, in an energy balance model, the total energy input corresponding to the fuel air mixture is matched to heat output and converted heat energy Download PDF

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DE10258874A1
DE10258874A1 DE10258874A DE10258874A DE10258874A1 DE 10258874 A1 DE10258874 A1 DE 10258874A1 DE 10258874 A DE10258874 A DE 10258874A DE 10258874 A DE10258874 A DE 10258874A DE 10258874 A1 DE10258874 A1 DE 10258874A1
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DE
Germany
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combustion
curve
pressure
model
energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10258874A
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German (de)
Inventor
Alfred Dipl.-Ing. Frommelt
Christoph Dipl.-Ing. Haag
Sven Dipl.-Ing. Merkle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • F02D35/024—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure using an estimation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Method for controlling a combustion engine using an engine controller that includes a control unit with a dynamic structure that receives signals relating to engine state and load requirements. The control unit has a computer model that is matched to the engine type and simulates a high pressure process in which energy supplied by fuel air mixture is considered, a total combustion curve (QSB) determined and with the aid of it a heat output curve (QSH) determined according to a Vibe function, from which the pressure curve is determined.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.The invention relates to a method for controlling an internal combustion engine in the preamble of claim 1 specified genus.

Bei modernen Brennkraftmaschinen, insbesondere als Antriebsmotoren für Kraftfahrzeuge, werden die motorischen Brennverfahren zunehmend komplexer, und zwar bedingt durch die wechselnden Betriebsarten wie Schichtladung, Magerbetrieb oder Raumzündung. In gleichem Maße werden zunehmend komplexere Motorsteuerungen erforderlich, um die unterschiedlichen Betriebsarten und deren Wechsel auf geeignete Weise zu ermöglichen. Die hierzu benutzten Motorsteuerungen basieren auf Kennfeldern, die in entsprechenden Speichern der Steuergeräte abgelegt sind. Die steigende Komplexität der Brennverfahren führt zu einem kaum noch zu bewältigenden Anstieg von Kennfeldern, die enorme Speicherkapazitäten binden. Hierzu kommt, dass für unterschiedliche Motortypen auch unterschiedliche Sammlungen von Kennfeldern zusammengestellt werden müssen und der damit erforderliche Aufwand zu steigenden Kosten führt.In modern internal combustion engines, In particular, as drive motors for motor vehicles, the motor combustion increasingly complex, and indeed conditionally through the changing operating modes such as stratified charge, lean operation or space ignition. Equally increasingly complex engine control systems are required to meet the different operating modes and their change to suitable Way to enable. The motor controls used for this purpose are based on maps, which are stored in corresponding memories of the control units. The rising complexity the combustion process leads to a barely manageable Increase in maps that bind enormous storage capacities. On top of that comes that for different engine types also different collections of Maps must be compiled and the required Effort leads to rising costs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art zu schaffen, durch das die Anzahl benötigter Kennfelder minimiert und der Umfang zu speichernder Daten in erheblichem Maße reduziert wird.The invention is based on the object a method for controlling an internal combustion engine of the generic type to create, minimized by the number of required maps and significantly reduces the amount of data to be stored becomes.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This task is performed by a procedure for controlling an internal combustion engine having the features of the claim 1 solved.

Durch die vorliegende Erfindung wird erreicht, dass ein Ersatzmodell des tatsächlichen Hochdruckprozesses erstellt ist, mit Hilfe dessen ein auf physikalischen Gesetzmäßigkeiten basierendes Motormodell die für die Motorsteuerung erforderlichen Daten umgehend bestimmt und damit die Motorsteuerung vornehmen kann. Dabei werden an die Prozesssimulation unterschiedliche Anforderungen gestellt wie beispielsweise

  • – Betriebsarten (homogen, geschichtet, mager)
  • – Regeln/Steuern (momentenneutrales Umschalten zwischen den Betriebsarten)
  • – Prozessdaten (pmax, Klopfen, NOx, Lage der Verbrennung)
  • - Applikation (Datum mit geometrisch physikalischen Daten).
By means of the present invention, it is achieved that a replacement model of the actual high-pressure process is created with the aid of which a motor model based on physical laws can immediately determine the data required for the engine control and thus carry out the engine control. Different requirements are placed on the process simulation, for example
  • - Operating modes (homogeneous, stratified, lean)
  • - Rules / taxes (torque-neutral switching between the operating modes)
  • - Process data (p max , knock, NO x , location of combustion)
  • - Application (date with geometric physical data).

Bei modernen Motorsteuerungen wird die Bewegung des Gaspedals in elektrische Signale umgewandelt und zuerst an das Steuergerät weitergeleitet. Durch die Ansteuerung der Drosselklappe über das Motormanagement übernimmt die Elektronik die Füllungsregelung der Zylinder und damit auch die Last bzw. das vom Motor zur Verfügung gestellte Moment. Der sich aus der Pedalbewegung ergebende Fahrerwunsch wird dem Steuergerät als Momentenanforderung an den Verbrennungsmotor weitergeleitet. Somit kann die Motorsteuerung auf der Grundlage der Momentenstruktur erfolgen, wobei alle Anforderungen an den Motor ebenfalls als positive oder negative Momente in das Steuergerät eingegeben werden. Aus den verschiedenen Momenten wird dann das Sollmoment des Motors ermittelt und entsprechende, Signale werden zum Motor übertragen.In modern engine controls is the movement of the accelerator pedal is converted into electrical signals and first to the controller forwarded. By controlling the throttle valve over the Engine management takes over the electronics the filling regulation the cylinder and thus the load or provided by the engine Moment. The resulting from the pedal movement driver request is the control unit forwarded as torque request to the internal combustion engine. Thus, the engine control can be based on the torque structure All the requirements for the engine are also positive or negative moments are entered into the controller. From the different moments then the desired torque of the engine is determined and corresponding signals are transmitted to the engine.

Für eine derartige Motorsteuerung mit Momentenstruktur ist es zweckmäßig, dass in der Modellrechnung eine Momentenstruktur enthalten ist, die zumindest das Antriebsmoment und den indizierten Mitteldruck der Hochdruckschleife berücksichtigt. Zweckmäßigerweise werden selbstverständlich auch weitere Mo mente einbezogen wie beispielsweise das Lastwechselmoment, das Moment der mechanischen Übertragung, das Moment der Nebenaggregate und ggf. weitere.For Such a motor control with torque structure, it is expedient that in the model calculation a moment structure is contained, which at least the drive torque and the indicated mean pressure of the high pressure loop considered. Conveniently, become self-evident also incorporating other moments, such as the momentum load, the moment of mechanical transmission, the moment of the ancillaries and possibly further.

Eine besonders einfache Ermittlung des Heizverlaufs ist dadurch gegeben, dass dieser aus der Multiplikation des Summenbrennverlaufs mit dem Wirkungsgrad gebildet wird. Dieser Wirkungsgrad kann aus dem Summenbrennverlauf und den Wandwärmeverlusten ermittelt werden.A particularly simple determination the heating process is given by the fact that this multiplication the sum combustion curve is formed with the efficiency. This Efficiency can be calculated from the cumulative combustion process and the wall heat losses be determined.

Für die Simulation des Hochdruckprozesses wird der Druckverlauf in der Hochdruckschleife zweckmäßigerweise in fünf Abschnitte unterteilt, die sich an physikalischen Messgrößen orientieren, nämlich dem unteren Totpunkt, dem Schließzeitpunkt des Einlassventils, dem Verbrennungsbeginn, dem Verbrennungsende und dem Öffnen des Auslassventils.For The simulation of the high pressure process will change the pressure in the High-pressure loop expediently in five Subdivided sections that are based on physical quantities, namely the bottom dead center, the closing time of the inlet valve, the beginning of combustion, the end of combustion and the opening of the Exhaust valve.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.An embodiment of the invention is explained below with reference to the drawing.

Dabei zeigen:Showing:

1 eine schematische Darstellung der Momentenstruktur, 1 a schematic representation of the moment structure,

2 eine Darstellung des Druckverlaufs über dem Kurbelwinkel, 2 a representation of the pressure curve over the crank angle,

3 eine Darstellung des Verlaufs des indizierten Mitteldrucks über dem Kurbelwinkel, 3 a representation of the course of the indicated mean pressure over the crank angle,

4 eine Darstellung des Heizverlaufs über einen bestimmten Kurbelwinkelbereich, 4 a representation of the heating process over a specific crank angle range,

5 eine Darstellung der Wärmefreisetzung und des Brennverlaufs über einen Bereich des Kurbelwinkels, 5 a representation of the heat release and the combustion process over a range of the crank angle,

6 eine schematische Darstellung des Druckverlaufs über das Zylindervolumen, 6 a schematic representation of the pressure curve over the cylinder volume,

7 eine Darstellung des Simulationsmodells für die Motorsteuerung. 7 a representation of the simulation model for the engine control.

In 1 ist schematisch die Momentenstruktur dargestellt, wobei das Bezugszeichen 1 eine Brennkraftmaschine bezeichnet, die in eine Motorsteuerung 2 einbezogen ist. Das Bezugszeichen 3 bedeutet die Einbindung der Momente der Nebenaggregate einer Brennkraftmaschine und eine Antriebsmomentenkoordination ist mit 4 bezeichnet. Der Antriebsmomentenkoordination 4 sind mehrere Eingangsparameter aufgeschaltet wie beispielsweise ein Signal 10 vom Gas- bzw. Farbpedal, ein Signal 11 eines "Elektronischen-Stabilitäts-Programms", ein Signal 12 des Getriebes oder dergleichen.In 1 is schematically illustrated the moment structure, wherein the reference numeral 1 an internal combustion engine referred to in an engine control 2 is involved. The reference number 3 means the integration of the moments of the ancillaries of an internal combustion engine and a drive torque coordination is with 4 designated. The drive moment coordination 4 Several input parameters are switched on, such as a signal 10 from the gas or color pedal, a signal 11 an "Electronic Stability Program", a signal 12 of the transmission or the like.

Die Einstellung bzw. Bewegung des Gaspedals liegt als entsprechendes Eingangssignal 11 an der Momentenkoordination 4 an und wird unter Berücksichtigung der weiteren Parameter als Momentenanforderung an die Brennkraftmaschine 1 weitergeleitet, wobei das von der Momentenkoordination 4 angeforderte Moment 14 unter Einbindung der Nebenaggregate 3 eine entsprechend höhere Momentenanforderung 8 an die Brennkraftmaschine 1 ergibt. Daraus ergibt sich wiederum die mit 7 bezeichnete zuzuführende Wärmemenge QB, aus der die Daten für die Kraft stoff/Luft-Zuführung und Aufbereitung sowie den Zündwinkel usw. bestimmt werden.The setting or movement of the accelerator pedal is as a corresponding input signal 11 at the moment coordination 4 and is taking into account the other parameters as a torque request to the internal combustion engine 1 forwarded by the moment coordination 4 requested moment 14 with involvement of ancillary components 3 a corresponding higher torque requirement 8th to the internal combustion engine 1 results. This in turn results in the with 7 designated amount of heat supplied Q B , from which the data for the fuel / air supply and treatment and the ignition angle, etc. are determined.

Um die Momentenanforderung zu erfüllen, muß somit eine entsprechende Wärmemenge QB gemäß Bezugszeichen 6 der Brennkraftmaschine 1 zugeführt werden, die unter Berücksichtigung des Wirkungsgrades n, der Lastwechselmomente und der mechanischen Verluste ihrerseits ein Kurbelwellenmoment 6 liefert. Nach Einbindung der Momente der Nebenaggregate 3 ergibt sich ein reduziertes Moment 13, das der Antriebsmomentenkoordination 4 zur Verfügung steht, wobei in dieser noch die jeweiligen Momente des weiteren Antriebsstranges, beispielsweise vom Getriebe, berücksichtigt werden. Der Gasdruck in der Hochdruckphase der Kolbenbewegung entspricht dem inneren Moment, das die Führungsgröße der Momentenstruktur bildet, d.h., das innere Moment kann auch durch den Gasdruck in der Hochdruckschleife ausgedrückt werden.In order to meet the torque request, thus, a corresponding amount of heat Q B according to reference numerals 6 the internal combustion engine 1 are supplied, taking into account the efficiency n, the load change moments and the mechanical losses in turn a crankshaft torque 6 supplies. After integration of the moments of the ancillaries 3 results in a reduced moment 13 , that of the drive torque coordination 4 is available, in which still the respective moments of the further drive train, for example, from the transmission, are taken into account. The gas pressure in the high-pressure phase of the piston movement corresponds to the internal moment that forms the reference variable of the torque structure, ie, the internal moment can also be expressed by the gas pressure in the high-pressure loop.

Daraus ergibt sich ein Antriebsdrehmoment 7, das am Rad bzw. den Rädern zur Verfügung steht. Aus der in 1 gezeigten Momentenstruktur ergibt sich somit folgende Beziehung: MAntr = QB·ηiHD – MLW – MMech – MNeben. This results in a drive torque 7 , which is available on the bike or the wheels. From the in 1 shown torque structure thus results in the following relationship: M Antr = Q B · η iHD - M LW - M Mech - M Next ,

Das Produkt lautet: QB·ηiHD = pmiHD.The product is: Q B · η iHD = p miHD .

Dabei bedeuten:
QB Wärmemenge des Brennstoffs
ηiHD indizierter Wirkungsgrad des Hochdruckanteils
pmiHD indizierter Mitteldruck der Hochdruckschleife
MLW Moment des Lastwechsels
MMech mechanisches Moment
MNeben Moment der Nebenaggregate
MAntr Antriebsmoment.Where:
Q B Heat quantity of the fuel
η iHD indexed efficiency of the high pressure component
p miHD indicated mean pressure of the high pressure loop
M LW moment of load change
M Mech mechanical moment
M In addition moment of ancillaries
M Antr drive torque.

Für die Bewertung eines Verbrennungsmotors ist es erforderlich, den Ort zu untersuchen, an dem Leistung und Abgas entstehen, also den Brennraum. Dies wird in geeigneter Weise durch die Messung des Druckes im Zylinder erreicht und zwar sowohl in der Hochdruckphase als auch während des Lastwechsels. Bei dieser Messung handelt es sich um die sogenannte Indizierung. Die Messung des indizierten Mitteldrucks der Hochdruckschleife pmiHD ermöglicht eine Prozesssimulation, die den bereits weiter vorne genannten Anforderungen entspricht.For the assessment of an internal combustion engine, it is necessary to investigate the location at which power and exhaust gas are produced, ie the combustion chamber. This is suitably achieved by measuring the pressure in the cylinder both in the high pressure phase and during the load change. This measurement is the so-called indexing. The measurement of the indicated mean pressure of the high-pressure loop p miHD enables a process simulation that meets the requirements mentioned earlier .

Die 2 zeigt den Druckverlauf eines kompletten Arbeitsspiels, das heißt aufgetragen über einen Kurbelwinkel von 720°. Aus der Beziehung zwischen dem Brennraumdruck und dem Zylindervolumen ergibt sich die geleistete Arbeit. Hieraus wiederum kann der indizierte Mitteldruck berechnet werden, der für das gesamte Arbeitsspiel durch die Gleichung

Figure 00060001
und für den Hochdruckabschnitt durch die Gleichung
Figure 00060002
darstellbar ist.The 2 shows the pressure curve of a complete work cycle, that is applied over a crank angle of 720 °. From the relationship between the combustion chamber pressure and the cylinder volume results the work done. From this, in turn, the indicated mean pressure can be calculated, which for the entire cycle through the equation
Figure 00060001
and for the high pressure section by the equation
Figure 00060002
is representable.

Für die Vorgänge im Brennraum einer Brennkraftmaschine ist der erste Hauptsatz der Thermodynamik zugrunde zu legen, der das Gesetz zur Erhaltung der Energie beschreibt. Bei geöffneten Ventilen findet ein Massentransport statt, es handelt sich in dieser Phase um ein offenes System. Keinen Massen transport gibt es bei geschlossenen Ventilen, in dieser Phase spricht man von einem geschlossenen System. Die "momentane Energiebilanz" im geschlossenen System wird wie folgt ausgedrückt:

Figure 00070001
wobei alle den Brennraum verlassenden Energien negativ (-) sind und alle in den Brennraum eintretenden Energien positiv (+) sind. Zur Vereinfachung wird die Leckage H1 = 0 gesetzt.For the processes in the combustion chamber of an internal combustion engine is based on the first law of thermodynamics, which describes the law for the conservation of energy. When the valves are open, one finds Mass transport instead, it is an open system in this phase. There is no mass transport with closed valves, in this phase one speaks of a closed system. The "instantaneous energy balance" in the closed system is expressed as follows:
Figure 00070001
where all energies leaving the combustion chamber are negative (-) and all energies entering the combustion chamber are positive (+). For the sake of simplicity, the leakage H 1 = 0 is set.

Die 3 zeigt den Druckverlauf des indizierten Mitteldruckes pmi über den Kurbelwinkel von 720°. Für die Betrachtung des Brennverlaufs ist jedoch lediglich der Kurbelwinkelbereich zwischen 60° und 300° bedeutsam. Aus der Energie des Brennverlaufs und der Energie, die in Wandwärme umgesetzt wird, ergibt sich der Heizverlauf der in 4 über einen Kurbelwinkel von 60° bis 300° dargestellt ist. Dabei bezeichnet QSB den Summenbrennverlauf und QW den Wandwärmeverlauf. Aus der Differenz QSB – QW ergibt sich der Heizverlauf QSH Ausgehend von der oben genannten Energiebilanz ergibt sich somit für den Brennverlauf

Figure 00070002
und für den Heizverlauf
Figure 00070003
Figure 00080001
The 3 shows the pressure curve of the indicated mean pressure p mi over the crank angle of 720 °. For the consideration of the firing process, however, only the crank angle range between 60 ° and 300 ° is significant. From the energy of the combustion process and the energy that is converted into wall heat, the heating curve of the results in 4 is shown over a crank angle of 60 ° to 300 °. Here, Q SB denotes the cumulative combustion process and Q W the wall heat history. From the difference Q SB - Q W results in the heating process Q SH Based on the above-mentioned energy balance is thus obtained for the combustion process
Figure 00070002
and for the heating process
Figure 00070003
Figure 00080001

Da nach Auswertung der Indiziermessung die Werte des Summenbrennverlaufs QSB und der Wandwärmeverluste QW bekannt sind, können daraus sowohl der Heizverlauf QSH als auch der Wirkungsgrad ηH des Heizverlaufs ermittelt werden, denn es gilt die Beziehung

Figure 00080002
Since the values of the cumulative combustion curve Q SB and the wall heat losses Q W are known after evaluation of the indexing measurement, both the heating curve Q SH and the efficiency η H of the heating curve can be determined from this, because the relationship applies
Figure 00080002

Die Benutzung des Wirkungsgrades ηH vereinfacht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Berechnung. Die beim Betrieb der Brennkraftmaschine tatsächlich auftretenden Verluste sind sehr schwierig zu ermitteln und erfordern zeitintensive Berechnungen, was durch die erfindungsgemäße Modellberechnung und die Benutzung des Wirkungsgrades ηH vermieden wird.The use of the efficiency η H simplifies the calculation in the method according to the invention. The losses actually occurring during operation of the internal combustion engine are very difficult to determine and require time-intensive calculations, which is avoided by the model calculation according to the invention and the use of the efficiency η H.

Die 5 zeigt eine Darstellung der Wärmefreisetzung und des Brennverlaufs über einen Bereich des Kurbelwinkels. Mit Hilfe der Vibe-Funktion kann die Schwerpunktlage der Verbrennung vorausberechnet werden. Der Einfluß des Formfaktors m wird durch die unterschiedlichen Verläufe der Kurven deutlich, wobei die Kurvenschar, die rechts oben endet, die Wärmefreisetzung, die sogenannte Durchbrennfunktion, und die Kurvenschar, die rechts unten endet, den Brennverlauf dQB/dϕ darstellt.The 5 shows a representation of the heat release and the combustion curve over a range of the crank angle. With the aid of the Vibe function, the center of gravity of the combustion can be calculated in advance. The influence of the shape factor m becomes apparent through the different curves of the curves, with the group of curves ending in the upper right, the heat release, the so-called burn-through function, and the group of curves ending at the bottom right, the combustion curve dQ B / d φ represents.

Der Schwerpunkt des neuen Berechnungsmodells liegt auf der Nachbildung des Druckverlaufs mit Hilfe der im Fahrzeug meßbaren Größen sowie der bei der Motorapplikation ermittelten und programmierten Kennfelder bzw. Kennwerte. Somit ist das pmiHD-Modell ein Ersatz für den tatsächlichen Hochdruckpro zess. Hierfür wird die Hochdruckschleife in eindeutig definierter Abschnitte unterteilt, wie dies aus 6 ersichtlich ist. Die jeweiligen Punkte bezeichnen lediglich die ungefähre Lage, da diese teilweise last- und drehzahlabhängig sind.
1. Abschnitt: Unterer Totpunkt – Einlassventil schließen (UT – ES)
2. Abschnitt: Einlassventil schließen – Verbrennungsbeginn (ES – VB)
3. Abschnitt: Verbrennungsbeginn – Verbrennungsende (VB – VE)
4. Abschnitt: Verbrennungsende – Auslassventil öffnen (VE – AÖ)
5. Abschnitt: Auslassventil öffnen – Unterer Totpunkt (AÖ – UT).The focus of the new calculation model is on the simulation of the pressure curve with the aid of the variables measurable in the vehicle as well as the characteristic maps or characteristic values determined and programmed in the motor application. Thus, the p miHD model is a substitute for the actual Hochdruckpro zess. For this purpose, the high-pressure loop is divided into clearly defined sections, as is out 6 is apparent. The respective points merely indicate the approximate location, since these are partly load and speed dependent.
1st section: bottom dead center - close inlet valve (UT - ES)
Section 2: Close inlet valve - start of combustion (ES - VB)
Section 3: Start of combustion - End of combustion (VB - VE)
Section 4: Opening the combustion end valve (VE - AÖ)
Section 5: Opening the outlet valve - bottom dead center (AÖ - UT).

Für jeden der Abschnitte lassen sich die physikalischen Abläufe berechnen und sofort mit den tatsächlichen Werten vergleichen.For Each of the sections can be used to calculate the physical processes and immediately with the actual Compare values.

Die 7 zeigt ein Simulationsmodell für die Motorsteuerung. Dabei ist links in 7 dargestellt, dass zunächst der Druckverlauf gemessen wird und aufgrund einer Druckverlaufsanalyse der Brenn- bzw. Heizverlauf bestimmt wird.The 7 shows a simulation model for the engine control. It is left in 7 shown that initially the pressure curve is measured and determined based on a pressure curve analysis of the combustion or heating process.

Daraus erhält man die Ergebnisgrößen beispielsweise für den Verbrennungsbeginn VB, die Verbrennungsdauer VD, den m-Faktor, den Zündzeitpunkt ZZB, die Lage der Verbrennung sowie die Wandwärmeverluste QW.From this one obtains the result quantities for example for the start of combustion VB, the combustion duration VD, the m-factor, the ignition time ZZB, the position of the combustion and the wall heat losses Q W.

Diese Ergebnisgrößen werden für die rechts in 7 dargestellte Simulation als Eingangsgrößen zugrunde gelegt, aus denen dann der Heizverlauf nach der Vibe-Funktion vorgegeben wird. Unter Berücksichtigung dieser Vorgabe erfolgt die Prozesssimulation für die Motorsteuerung, mit deren Hilfe der Druckverlauf im Brennraum berechnet wird. Als Ergebnisgrößen erhält man beispielsweise den indizierten Mitteldruck der Hochdruckschleife pimHD, den indizierten Wirkungsgrad der Hochdruckschleife ηiHD sowie werte bezüglich klopfender Verbrennung und Stickoxiden. Das Simulationsmodell umfaßt dabei die in 6 dargestellten Abschnitte, nämlich
UT-ES: Kompression bei schließendem Einlassventil
ES: Brennraumfüllung, Mischtemperatur,
ES-VB: Polytrope Verdichtung
VB-VE: Vibe Wärmefreisetzung
VE-AÖ: Polytrope Expansion
AÖ-UT: Expansion bei öffnendem Auslassventil.These results are for the right in 7 used as input variables, from which then the heating process is specified according to the Vibe function. Taking account of this specification, the process simulation for the engine control takes place with the aid of which the pressure curve in the combustion chamber is calculated. The result variables obtained are, for example, the indicated mean pressure of the high-pressure loop p imHD , the indexed efficiency of the high-pressure loop η iHD and values with regard to knocking combustion and nitrogen oxides. The simulation model includes the in 6 represented sections, namely
UT-ES: Compression with closing inlet valve
ES: combustion chamber filling, mixing temperature,
ES-VB: Polytropic compaction
VB-VE: Vibe heat release
VE-AÖ: Polytropic expansion
AÖ-UT: Expansion with opening exhaust valve.

Claims (6)

Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, wobei eine Motorsteuerung (2) verwendet wird, die ein Steuergerät mit einer Momentenstruktur umfaßt und dem Steuergerät Signale über Fahrzeugzustände, Lastanforderungen und dergleichen zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Steuergerät eine für den betreffenden Motortyp entwickelte und auf physikalischen Gesetzmäßigkeiten beruhende Modellrechnung abgelegt ist, wobei diese Modellrechnung einen simulierten Hochdruckprozess umfaßt, bei dem eine zugeführte Energie (QB) des Kraftstoff-Luft-Gemisches berücksichtigt, daraus ein Summenbrennverlauf (QSB) gebildet und mit Hilfe des Brennverlaufs gemäß der Vibe-Funktion ein Heizverlauf (QSH) ermittelt wird, aus dem der Druckverlauf in der Hochdruckschleife bestimmbar ist.Method for controlling an internal combustion engine, wherein a motor control ( 2 ), which comprises a control device with a torque structure and the control unit signals about vehicle conditions, load requirements and the like are supplied, characterized in that in the control unit developed for the relevant engine type and based on physical laws model calculation is stored, said model calculation a simulated high-pressure process, in which a supplied energy (Q B ) of the fuel-air mixture takes into account, from a Summenbrennverlauf (Q SB ) formed and using the firing curve according to the Vibe function, a heating curve (Q SH ) is determined from the the pressure curve in the high-pressure loop can be determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Modellrechnung eine Momentenstruktur enthalten ist, die zumindest das Antriebsmoment (MAmtr) und den indizierten Mitteldruck der Hochdruckschleife (pimHD) berücksichtigt.A method according to claim 1, characterized in that in the model calculation, a torque structure is included, which takes into account at least the drive torque (M Amtr ) and the indicated mean pressure of the high-pressure loop (p imHD ). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Momentenstruktur das Lastwechselmoment (MLW), das Moment der mechanischen Übertragung (MMech) und/oder das Moment der Nebenaggregate (MNeben) enthalten sind.A method according to claim 2, characterized in that in the torque structure, the load change moment (M LW ), the moment of the mechanical transmission (M Mech ) and / or the moment of the auxiliary units (M minor ) are included. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizverlauf (QSH) aus der Multiplikation des Summenbrennverlaufs (QSB) mit dem Wirkungsgrad (ηH) gebildet wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heating profile (Q SH ) from the multiplication of the cumulative combustion curve (Q SB ) with the efficiency (η H ) is formed. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkungsgrad (ηH) aus dem Summenbrennverlauf (QSB) und den Wandwärmeverlusten (QW) ermittelt wird.A method according to claim 4, characterized in that the efficiency (η H ) from the cumulative combustion curve (Q SB ) and the wall heat losses (Q W ) is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Simulation des Hochdruckprozesses der Druckverlauf in der Hochdruckschleife in fünf Abschnitte unterteilt wird, die sich an physikalischen Meßgrößen orientieren, nämlich: Unterer Totpunkt (UT) bis Einlassventil schließen (ES) Einlassventil schließen (ES) bis Verbrennungsbeginn (VB) Verbrennungsbeginn (VB) bis Verbrennungsende (VE) Verbrennungsende (VE) bis Auslassventil öffnen (AÖ) Auslassventil öffnen (AÖ) bis unterer Totpunkt (UT).Method according to one of claims 1 to 5, characterized that for the simulation of the high pressure process the pressure curve in the high pressure loop in five Sections are divided, which are based on physical quantities, namely: Close Dead Center (UT) to Close Inlet Valve (ES) Close Inlet Valve (ES) until start of combustion (VB) start of combustion (VB) until end of combustion (VE) Open combustion end (VE) to outlet valve (AÖ). Open outlet valve (AÖ) to lower Dead center (UT).
DE10258874A 2002-12-17 2002-12-17 Model-based combustion engine control method in which, in an energy balance model, the total energy input corresponding to the fuel air mixture is matched to heat output and converted heat energy Withdrawn DE10258874A1 (en)

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