WO2020011664A1 - Method for operating an internal combustion engine with a high-pressure exhaust gas return - Google Patents
Method for operating an internal combustion engine with a high-pressure exhaust gas return Download PDFInfo
- Publication number
- WO2020011664A1 WO2020011664A1 PCT/EP2019/068087 EP2019068087W WO2020011664A1 WO 2020011664 A1 WO2020011664 A1 WO 2020011664A1 EP 2019068087 W EP2019068087 W EP 2019068087W WO 2020011664 A1 WO2020011664 A1 WO 2020011664A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- exhaust gas
- mass flow
- pressure exhaust
- gas recirculation
- internal combustion
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 103
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 23
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 11
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
- F02D41/005—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
- F02D41/0065—Specific aspects of external EGR control
- F02D41/0072—Estimating, calculating or determining the EGR rate, amount or flow
-
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
- F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
- F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
- F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
- F02M26/23—Layout, e.g. schematics
- F02M26/25—Layout, e.g. schematics with coolers having bypasses
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/45—Sensors specially adapted for EGR systems
- F02M26/46—Sensors specially adapted for EGR systems for determining the characteristics of gases, e.g. composition
- F02M26/47—Sensors specially adapted for EGR systems for determining the characteristics of gases, e.g. composition the characteristics being temperatures, pressures or flow rates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
- F02D2041/1433—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using a model or simulation of the system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M2026/001—Arrangements; Control features; Details
- F02M2026/003—EGR valve controlled by air measuring device
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Definitions
- Fig. 2 shows an exemplary sequence of the model for operating a
- Cross-sectional area of the HD EGR valve 45 ar EGRHpV
- a standard deviation of the corrected high-pressure exhaust gas recirculation mass flow mE G RHPBa l is then determined in a step 540 using the following formula:
- the mass concentration of the inert gas rate can also be used instead of the oxygen mass concentration.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
The invention relates to a method for operating an internal combustion engine (2) with a high-pressure exhaust gas return (HD-AGR), wherein a mass flow (ṁ
EGRHPOpt
) of a high-pressure exhaust gas return is determined, wherein the determined mass flow (ṁ
EGRHPOpt ) of the high-pressure exhaust gas return is determined according to a first high-pressure exhaust gas return mass flow (ṁEGRHPThr), based on a throttle equation, and a second high-pressure exhaust gas return mass flow (ṁEGRHPBal), based on an air mass flow (ṁ
21 ) and a ratio of mass concentrations, and used for operating the internal combustion engine (2).
Description
Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer Hochdruck- Method for operating an internal combustion engine with a high pressure
Abqasrückführunq Abqasrückführunq
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung geht von einem Verfahren zum Betreiben einer The invention relates to a method for operating a
Brennkraftmaschine mit einer Hochdruck-Abgasrückführung aus. Internal combustion engine with a high pressure exhaust gas recirculation.
Moderne elektronische Motorsteuerungen für Kolbenmotoren weisen für eine optimale Steuerung und Regelung der Ansaugluft und Inertgase eine Hochdruck- Abgasrückführung auf. Modern electronic engine controls for piston engines feature high-pressure exhaust gas recirculation for optimal control and regulation of the intake air and inert gases.
Stand der Technik ist, dass die Abgasrückführrate mittels eines Abgasrückführ- Ventils basierend auf der Regelabweichung zwischen einer Sollkonzentration und einer entsprechenden gemessenen Konzentration nach einer State of the art is that the exhaust gas recirculation rate by means of an exhaust gas recirculation valve based on the control deviation between a target concentration and a corresponding measured concentration after a
Abgasrückführ-Mischstelle gesteuert wird. Hierbei stellt die Exhaust gas recirculation mixing point is controlled. Here, the
Sauerstoffkonzentration eine mögliche Sollgröße dar. Alternativ hierzu kann die Abgasrückführrate mittels einer modellbasierten Frischluftmassen- und Oxygen concentration is a possible target value. Alternatively, the exhaust gas recirculation rate can be determined using a model-based fresh air mass and
Abgasrückführ-Ratenregelung, wobei dabei ein Abgasrückführmassenstrom basierend auf einer Drosselgleichung berechnet wird, geregelt werden. Exhaust gas recirculation rate control, wherein an exhaust gas recirculation mass flow is calculated based on a throttle equation.
Die DE 102010037650 A1 betrifft ein 02-Regelungssystem (1 ) für einen DE 102010037650 A1 relates to an 02 control system (1) for one
Verbrennungsmotor (2). Der Verbrennungsmotor (2) weist eine Ansaugpassage (3) und eine Abgaspassage (4) auf und hat eine Rückführungsvorrichtung für gefiltertes Abgas (5) zum Rückführen von gefiltertem Abgas (6) aus der Internal combustion engine (2). The internal combustion engine (2) has an intake passage (3) and an exhaust passage (4) and has a return device for filtered exhaust gas (5) for returning filtered exhaust gas (6) from the
Abgaspassage (4) zur Ansaugpassage (3). Die Ansaugpassage (3) weist ein erstes Segment (3_1 ) stromaufwärts zu einem Zufluss von gefiltertem Abgas (7) sowie ein zweites Segment (3_2) stromabwärts zu einem Zufluss von gefiltertem Abgas (7) und stromaufwärts zu einem Motoreinlass (9) auf. In dem zweiten Segment (3_2) kann ein Gemisch von Frischluft (8) und rückgeführtem gefiltertem Abgas (23) fließen. Das 02-Regelungssytem (1 ) kann die 02- Konzentration in dem zweiten Segment (3_2) der Ansaugpassage (3) durch Regulieren einer Druckflussrate von rückgeführtem gefiltertem Abgas (23) durch
die Rückführungsvorrichtung für gefiltertes Abgas (5) regeln. Im zweiten Exhaust passage (4) to intake passage (3). The intake passage (3) has a first segment (3_1) upstream of an inflow of filtered exhaust gas (7) and a second segment (3_2) downstream of an inflow of filtered exhaust gas (7) and upstream to an engine inlet (9). A mixture of fresh air (8) and recycled filtered exhaust gas (23) can flow in the second segment (3_2). The 02 control system (1) can measure the 02 concentration in the second segment (3_2) of the intake passage (3) by regulating a pressure flow rate of recirculated filtered exhaust gas (23) regulate the recirculation device for filtered exhaust gas (5). In the second
Segment (3_2) der Ansaugpassage (3) ist ein Sauerstoffsensor (13) angeordnet. Die Regelung der 02-Konzentration basiert auf einer erfassten 02-Konzentration im Gemisch von Frischgas (8) und rückgeführtem gefiltertem Abgas (23) im zweiten Segment (3_2) der Ansaugpassage (3). Die Regelung kann An oxygen sensor (13) is arranged in segment (3_2) of the intake passage (3). The regulation of the 02 concentration is based on a detected 02 concentration in the mixture of fresh gas (8) and recirculated filtered exhaust gas (23) in the second segment (3_2) of the intake passage (3). The scheme can
modellbasiert erfolgen. done model-based.
Die DE 10201 1002553 A1 offenbart eine aufgeladene Brennkraftmaschine (1 ) mit DE 10201 1002553 A1 discloses a supercharged internal combustion engine (1)
- mindestens einem Zylinder (2), - at least one cylinder (2),
- mindestens einer zu einem Ansaugsystem (3) zugehörigen Ansaugleitung (4) zur Versorgung des mindestens einen Zylinders (2) mit Ladeluft, - at least one intake line (4) belonging to an intake system (3) for supplying the at least one cylinder (2) with charge air,
- mindestens einer Abgasleitung (7) zur Abführung der Abgase, und - At least one exhaust pipe (7) for removing the exhaust gases, and
- mindestens einem Abgasturbolader (8), der eine in der mindestens einen Abgasleitung (7) angeordnete Turbine (8b) und einen in der mindestens einen Ansaugleitung (4) angeordneten Verdichter (8a) umfaßt, wobei eine - At least one exhaust gas turbocharger (8) comprising a turbine (8b) arranged in the at least one exhaust line (7) and a compressor (8a) arranged in the at least one intake line (4), one
Abgasrückführung (9) vorgesehen ist, welche eine Rückführleitung (9a) umfaßt, die stromabwärts der Turbine (8b) aus der Abgasleitung (7) abzweigt und stromaufwärts des Verdichters (8a) in die Ansaugleitung (4) mündet. Exhaust gas recirculation (9) is provided, which comprises a return line (9a) which branches off from the exhaust line (7) downstream of the turbine (8b) and opens into the intake line (4) upstream of the compressor (8a).
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine (1 ). The invention also relates to a method for operating such an internal combustion engine (1).
Es soll eine aufgeladene Brennkraftmaschine (1 ) der oben genannten Art bereitgestellt werden, bei der die Qualität der Regelung zur Einstellung der Rückführrate verbessert ist. The aim is to provide a supercharged internal combustion engine (1) of the type mentioned above, in which the quality of the regulation for setting the feedback rate is improved.
Erreicht wird dies durch eine Brennkraftmaschine (1 ) der genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, dass This is achieved by an internal combustion engine (1) of the type mentioned, which is characterized in that
- stromabwärts der Einmündung der Rückführleitung (9a) in die Ansaugleitung (4) ein Sensor (15) zur Erfassung der Konzentration Ci ntake der i-ten - Downstream of the junction of the return line (9a) in the intake line (4), a sensor (15) for detecting the concentration Ci ntake the i-th
Komponente der Ladeluft im Ansaugsystem (3) vorgesehen ist
Offenbarung der Erfindung Component of the charge air in the intake system (3) is provided Disclosure of the invention
In einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben einer In a first aspect, a method for operating a
Brennkraftmaschine mit einer Hochdruck-Abgasrückführung vorgestellt, wobei ein Massenstrom einer Hochdruck-Abgasrückführung ermittelt wird, wobei der ermittelte Massenstrom der Hochdruck-Abgasrückführung in Abhängigkeit eines ersten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstroms, basierend auf einer Drosselgleichung, und eines zweiten Hochdruck-Abgasrückführungs- Massenstroms, basierend auf einem Luftmassenstrom und einem Verhältnis von Massenkonzentrationen, ermittelt und zum Betreiben der Brennkraftmaschine verwendet wird. Internal combustion engine presented with a high pressure exhaust gas recirculation, wherein a mass flow of a high pressure exhaust gas recirculation is determined, the determined mass flow of the high pressure exhaust gas recirculation depending on a first high pressure exhaust gas recirculation mass flow, based on a throttle equation, and a second high pressure exhaust gas recirculation mass flow, based on an air mass flow and a ratio of mass concentrations, determined and used to operate the internal combustion engine.
Das Verfahren hat den besonderen Vorteil, dass in Abhängigkeit des ersten Hochdruck-Abgasrückführ-Massenstroms und des zweiten Hochdruck- Abgasrückführ-Massenstroms ein optimierter Hochdruck-Abgasrückführ- Massenstrom ermittelt wird. Hierdurch lässt sich eine optimierte Ansteuerung und Reglung der Brennkraftmaschine durchführen, so dass eine Optimierung von Emissionen erreicht wird. The method has the particular advantage that an optimized high-pressure exhaust-gas recirculation mass flow is determined as a function of the first high-pressure exhaust gas recirculation mass flow and the second high-pressure exhaust gas recirculation mass flow. In this way, an optimized control and regulation of the internal combustion engine can be carried out, so that an optimization of emissions is achieved.
Aufgrund der Aufteilung des zu ermittelnden Massenstroms durch den ersten und den zweiten Hochdruck-Abgasrückführ-Massenstrom lassen sich stationäre und dynamische Betriebspunkte besonders präzise ermitteln. Due to the division of the mass flow to be determined by the first and the second high-pressure exhaust gas recirculation mass flow, stationary and dynamic operating points can be determined particularly precisely.
Die dabei verwendeten Hochdruck-Abgasrückführ-Modelle sind dabei voneinander unabhängig, so dass ein besonders präziser Hochdruck- Abgasrückführ-Massenstrom durch eine Gewichtung ermittelt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist die Störgrößenkompensation (z.B. des Abgaslambdas) in der Steuerung der Brennkraftmaschine. The high-pressure exhaust gas recirculation models used are independent of one another, so that a particularly precise high-pressure exhaust gas recirculation mass flow can be determined by weighting. Another advantage is the disturbance variable compensation (e.g. of the exhaust gas lambda) in the control of the internal combustion engine.
Vorteilhaft ist es, wenn das Verhältnis der Massenkonzentrationen in It is advantageous if the ratio of the mass concentrations in
Abhängigkeit einer Massenkonzentration über die Hochdruck-Abgasrückführung, einer Massenkonzentration einer zufließenden Luftmasse und einer Dependence of a mass concentration on the high pressure exhaust gas recirculation, a mass concentration of an inflowing air mass and one
Massenkonzentration des Gasgemisches nach der HD-AGR-Mischstelle gebildet wird.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Massenkonzentrationen Sauerstoffmassenkonzentrationen oder Massenkonzentrationen eines Inertgases sind. Mass concentration of the gas mixture is formed after the HD-EGR mixing point. It can further be provided that the mass concentrations are oxygen mass concentrations or mass concentrations of an inert gas.
In einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das Verhältnis der Anteile des ersten und des zweiten Massenstroms in Abhängigkeit eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine bestimmt wird. In an advantageous development it can be provided that the ratio of the proportions of the first and the second mass flow is determined as a function of an operating state of the internal combustion engine.
Somit kann in Abhängigkeit des Betriebszustands eine präzisere Ermittlung des Massenstroms erreicht werden. Depending on the operating state, a more precise determination of the mass flow can thus be achieved.
Vorteilhaft ist es, wenn bei geschlossenem HD-AGR-Ventil und/oder in einem dynamischen Betriebszustand der Brennkraftmaschine der Massenstrom basierend auf dem ersten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom ermittelt wird. It is advantageous if, with the HD EGR valve closed and / or in a dynamic operating state of the internal combustion engine, the mass flow is determined based on the first high-pressure exhaust gas recirculation mass flow.
Dies ist von Vorteil, da in diesem Zustand eine besonders präzise Ermittlung des Massenstroms basierend auf der Drosselgleichung erreicht werden kann. In dynamischen Betriebszuständen und bei geschlossenem HD-AGR-Ventil ist es besonders vorteilhaft, wenn der ermittelte Massenstrom basierend auf dem ersten HD-AGR-Massenstrom ermittelt wird, da der Massenkonzentrationssensor in diesen Betriebszuständen zu ungenaue Werte liefert. Die Berechnung wird robuster. This is advantageous because in this state, a particularly precise determination of the mass flow based on the throttle equation can be achieved. In dynamic operating states and when the HD EGR valve is closed, it is particularly advantageous if the mass flow determined is determined based on the first HD EGR mass flow, since the mass concentration sensor delivers inaccurate values in these operating states. The calculation becomes more robust.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der dynamische Betriebszustand ein Schubbetrieb oder ein Beschleunigungsvorgang der Brennkraftmaschine ist. Furthermore, it can be provided that the dynamic operating state is an overrun operation or an acceleration operation of the internal combustion engine.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird in einem stationären Betriebszustand der Massenstrom basierend auf dem zweiten HD-AGR-Massenstrom ermittelt. In diesem Betriebszustand lässt sich der HD-AGR-Massenstroms besonders präzise durch den zweiten HD-AGR-Massenstrom, basierend auf einem In an advantageous development, the mass flow is determined in a stationary operating state based on the second HD-EGR mass flow. In this operating state, the HD-EGR mass flow can be particularly precisely based on the second HD-EGR mass flow
Luftmassenstrom und einem Verhältnis von Massenkonzentrationen, ermitteln, da die Toleranzen der Konzentrationssensoren in diesem Betriebszustand besonders klein sind und die Berechnung präzise ist. Determine air mass flow and a ratio of mass concentrations, since the tolerances of the concentration sensors are particularly small in this operating state and the calculation is precise.
Es ist von Vorteil, wenn in stationären Betriebszuständen mit kleinen Dynamiken der Brennkraftmaschine der ermittelte AGR-Massenstrom basierend auf dem
Konzentrationssensor und dem Frischluftmassenstrom ermittelt wird, da in diesen stationären Betriebspunkten eine hohe Genauigkeit gewährleistet ist. Der Massenkonzentrationssensor hat in diesen Betriebszuständen eine hohe Genauigkeit. Das HD-AGR-Massenstrommodell soll stationär und bei kleinen Dynamiken der Brennkraftmaschine dem Messwert des Konzentrationssensors vertrauen, da der Massenkonzentrationssensor aufgrund der Einbauposition stromabwärts im Abgassystem Betriebszustandsänderungen der It is advantageous if, in steady-state operating states with small dynamics of the internal combustion engine, the EGR mass flow determined is based on the Concentration sensor and the fresh air mass flow is determined, since a high accuracy is guaranteed in these stationary operating points. The mass concentration sensor has high accuracy in these operating states. The HD-EGR mass flow model should trust the measured value of the concentration sensor in a stationary manner and with small dynamics of the internal combustion engine, since the mass concentration sensor, due to the installation position downstream in the exhaust system, changes the operating state of the
Brennkraftmaschine erst spät ermitteln kann. Somit können Überschwinger bei der Ermittlung des HD-AGR-Massenstroms vermieden werden. Internal combustion engine can determine late. In this way, overshoots can be avoided when determining the HD EGR mass flow.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass der stationäre Betriebszustand ein Leerlauf der Brennkraftmaschine ist. It can be provided here that the stationary operating state is an idling of the internal combustion engine.
In weiteren Aspekten betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, insbesondere ein Steuergerät und ein Computerprogramm, die zur Ausführung eines der Verfahren eingerichtet, insbesondere programmiert, sind. In einem noch weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist. In further aspects, the invention relates to a device, in particular a control device and a computer program, which are set up, in particular programmed, for executing one of the methods. In a still further aspect, the invention relates to a machine-readable storage medium on which the computer program is stored.
Zeichnung drawing
Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Below is the invention with reference to the accompanying
Zeichnungen und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen Drawings and described in more detail using exemplary embodiments. Show
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit Hochdruck- Abgasrückführung, 1 is a schematic representation of an internal combustion engine with high-pressure exhaust gas recirculation,
Fig. 2 einen beispielhaften Ablauf des Modells zum Betreiben einer Fig. 2 shows an exemplary sequence of the model for operating a
Brennkraftmaschine mit einer Hochdruck-Abgasrückführung (HD-AGR).
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Internal combustion engine with a high pressure exhaust gas recirculation (HD-EGR). Description of the embodiments
Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des Motorsystems 1 mit einer Brennkraftmaschine 2, dem Luft über ein Luftführungssystem 61 zugeführt wird und Abgas über eine Hoch-Abgasabführung zurückgeführt werden kann. 1 shows a schematic representation of the engine system 1 with an internal combustion engine 2, to which air is supplied via an air guidance system 61 and exhaust gas can be returned via a high exhaust gas discharge.
In dem Luftzuführungssystem 61 ist in Strömungsrichtung der Luft 51 gesehen Folgendes angeordnet: Ein erster Luftmassensensor 10, ein Verdichter 30 eines Abgasturboladers 6, ein Ladeluftkühler 40, ein zweiter Luftmassensensor 50, eine Hochdruckdrosselklappe 60 und eine Brennkraftmaschine 2. The following is arranged in the air supply system 61 in the flow direction of the air 51: a first air mass sensor 10, a compressor 30 of an exhaust gas turbocharger 6, a charge air cooler 40, a second air mass sensor 50, a high-pressure throttle valve 60 and an internal combustion engine 2.
In der Abgasabführung 71 ist ausgehend von der Brennkraftmaschine 2 in Strömungsrichtung des Abgases 52 Folgendes angeordnet: ein Drucksensor, eine Abgasturbine 70, ein Abgasnachbehandlungssystem 80. Das The following are arranged in the exhaust gas discharge 71 starting from the internal combustion engine 2 in the flow direction of the exhaust gas 52: a pressure sensor, an exhaust gas turbine 70, an exhaust gas aftertreatment system 80
Abgasnachbehandlungssystem 80 kann dabei z. B. verschiedene Exhaust aftertreatment system 80 can, for. B. different
Abgasreinigungssyteme umfassen, wie z. B. einen Dieselpartikelfilter, einen Stickoxidkatalysator und ein selektives katalytisches System mit einem SCR- Katalysator. Mittels des Drucksensors kann ein Druck p3 nach dem Motoreinlass gemessen werden. Exhaust emission control systems include, e.g. B. a diesel particulate filter, a nitrogen oxide catalyst and a selective catalytic system with an SCR catalyst. A pressure p 3 after the engine intake can be measured by means of the pressure sensor.
Stromaufwärts der Abgasturbine 70, d.h. auf einer Hochdruckseite der Upstream of the exhaust turbine 70, i.e. on a high pressure side of the
Abgasanlage 71 , zweigt von der Abgasanlage 71 eine Hochdruck- Abgasrückführungs-Leitung 46 (HD-AGR-Leitung) ab, die stromaufwärts der Brennkraftmaschine 2 und die stromabwärts der Drosselklappe 60 in die Exhaust system 71, branches off from exhaust system 71 from a high-pressure exhaust gas recirculation line 46 (HD EGR line), which is upstream of internal combustion engine 2 and downstream of throttle valve 60
Frischluftanlage 61 mündet, diese Mündung wird auch als eine Hochdruck- Mischstelle HDMisch bezeichnet. Stromabwärts der Brennkraftmaschine 2 befinden sich entlang der HD-AGR-Leitung 46 ein HD-AGR-Kühler 43 mit HD-AGR- Bypass 44, ein Temperatursensor 93 und ein HD-AGR-Ventil 45. Mittels z. B. eines Temperatursensors 93 kann eine Temperatur TEGRVIVHPUS zwischen dem HD-AGR-Kühler 43 und dem HD-AGR-Ventil 45 bestimmt werden. Weiterhin kann mittels eines Luftmassensensors ein Hochdruck-Abgasrückführungs- Massenstrom mEGRHP zwischen dem HD-AGR-Ventil 45 und der Hochdruck- Abgasrückführungs-Mischstelle H DMiSCh (HD-AGR-Mischstelle) ermittelt werden. Die beschriebenen Größen können z. B. als Sensorwerte oder als Modellwerte
vorliegen. Die Rückführung von Abgas dient der Verringerung der Emissionen der Brennkraftmaschine 2. Fresh air system 61 opens, this opening is also referred to as a high-pressure mixing point HD mixing . Downstream of the internal combustion engine 2 there are an HD EGR cooler 43 with an HD EGR bypass 44, a temperature sensor 93 and an HD EGR valve 45 along the HD EGR line 46. B. a temperature sensor 93, a temperature T EG RVI V HPU S between the HD EGR cooler 43 and the HD EGR valve 45 can be determined. Furthermore, a high-pressure exhaust gas recirculation mass flow m EGRHP between the HD EGR valve 45 and the high-pressure exhaust gas recirculation mixing point HD MiSC h (HD EGR mixing point) can be determined by means of an air mass sensor. The sizes described can e.g. B. as sensor values or as model values available. The recirculation of exhaust gas serves to reduce the emissions of the internal combustion engine 2.
Der erste Luftmassensensor 10 bestimmt einen Frischluftmassenstrom m10, zwischen dem Lufteinlass und dem Verdichter 30. Zusätzlich kann z.B. mittels eines Massenkonzentrationssensors oder eines Modells eine The first air mass sensor 10 determines a fresh air mass flow m 10 between the air inlet and the compressor 30. In addition, a mass concentration sensor or a model can be used, for example
Frischluftmassenkonzentration rx 12 zwischen dem Lufteinlass und dem Fresh air mass concentration r x 12 between the air inlet and the
Verdichter 30 bestimmt werden. Compressor 30 can be determined.
Weiterhin wird ein Luftmassenstrom m12 und ein Druck p12 zwischen dem Furthermore, an air mass flow m 12 and a pressure p 12 between the
Luftmassensensor 10 und dem Verdichter 30 bestimmt. Hierfür können ein Luftmassensensor und ein Drucksensor vorgesehen sein, oder alternativ werden die Größen über entsprechende Modelle mittels des Steuergeräts 100 ermittelt. Air mass sensor 10 and the compressor 30 determined. For this purpose, an air mass sensor and a pressure sensor can be provided, or alternatively the sizes are determined using corresponding models by means of the control device 100.
Der zweite Luftmassensensor 50 bestimmt einen Luftmassenstrom m21, einen Druck p21 und eine Temperatur T21 zwischen dem Verdichter 30 und der The second air mass sensor 50 determines an air mass flow m 21 , a pressure p 21 and a temperature T 21 between the compressor 30 and the
Hochdruck-Drosselklappe 60, insbesondere am Ort vor der Hochdruck- Drosselklappe 60. Der dritte Luftmassensensor 17 kann einen Luftmassenstrom 22, einen Druck p22 und eine Mischtempteratur T22 zwischen der Hochdruck- Drosselklappe 60 und dem Motoreinlassventil 22, insbesondere am Ort des Motoreinlassventils 22, bestimmen. High-pressure throttle valve 60, in particular at the location in front of the high-pressure throttle valve 60. The third air mass sensor 17 can have an air mass flow 2 2 , a pressure p 22 and a mixing temperature T 22 between the high-pressure throttle valve 60 and the engine intake valve 22, in particular at the location of the engine intake valve 22, determine.
Weiterhin wird zwischen der HD-Mischstelle HDMiSCh und dem Motoreinlassventil 22 eine Massenkonzentration des Mischgases rx EGRMIXHP bestehend aus dem stromaufwärts des Verdichters 30 erzeugten Frischluft-Anteils und den rückgeleiteten Hochdruck-Abgasanteilen mittels eines Furthermore, between the HD mixing point HD MiSCh and the engine inlet valve 22, a mass concentration of the mixed gas r x E G RM IX HP consisting of the fresh air portion generated upstream of the compressor 30 and the returned high-pressure exhaust gas portions by means of a
Massenkonzentrationssensors oder eines Modells ermittelt. Vorzugsweise ist der Massenkonzentrationssensor stromabwärts der HD-Mischstelle HDMiSCh angeordnet, so dass bereits eine gute Vermischung der beiden vermischten Gasanteile stattgefunden hat. Mass concentration sensor or a model determined. The mass concentration sensor is preferably arranged downstream of the HD mixing point HD MiSCh , so that the two mixed gas portions have already been mixed well.
Alternativ oder zusätzlich kann auch die Massenkonzentration der Inertgasrate für das Verfahren verwendet werden. Unter einer Inertgasrate ist vorzugsweise der Anteil des Gasgemisches zu verstehen, bei dem der Sauerstoff komplett verbrannt ist. Alternatively or additionally, the mass concentration of the inert gas rate can also be used for the process. An inert gas rate is preferably to be understood as the proportion of the gas mixture at which the oxygen is completely burned.
Die beschriebenen Größen können z. B. aus Sensorwerten oder aus The sizes described can e.g. B. from sensor values or
Sensorwerten abgeleiteten Größen bestimmt werden oder als Modellwerte vorliegen. Weiterhin kann für die beschriebenen Größen auch jeweils ein
einzelner Sensor verbaut sein. Ein Steuergerät 100 ist dabei vorgesehen, die genannten Messgrößen zu empfangen, abzuspeichern und diese weiter zu verarbeiten. Sensor values derived quantities are determined or available as model values. Furthermore, a can also be used for the sizes described single sensor installed. A control device 100 is provided to receive the aforementioned measured variables, to store them and to process them further.
In der Fig. 2 ist der beispielhafte Ablauf des Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine 2 mit Hochdruck- Abgasrückführung, gezeigt. 2 shows the exemplary sequence of the method for operating the internal combustion engine 2 with high-pressure exhaust gas recirculation.
In einem ersten Schritt 500 wird ein Hochdruck-Abgasrückführung- Massenstrom basierend auf einer Drosselgleichung (1 ) z. B. durch ein In a first step 500, a high-pressure exhaust gas recirculation mass flow based on a throttle equation (1) z. B. by a
Steuergerät 100 ermittelt. Control device 100 determined.
Dies kann vorzugsweise mit folgender Formel durchgeführt werden: This can preferably be carried out using the following formula:
, wobei TEGRVIVHPUS die Temperatur vor dem HD-AGR-Ventil 45, p3 der Druck stromaufwärts der Hochdruck-Abgasrückführungs-Leitung 46, arEGRHpV|V die effektive Fläche des HD-AGR-Ventils 45, c2 einem Skalierungsfaktor, und, where TEGRVI V HPU S the temperature upstream of the HD EGR valve 45, p 3 the pressure upstream of the high-pressure exhaust gas recirculation line 46, ar EGRHpV | V the effective area of the HD EGR valve 45, c 2 a scaling factor, and
eine Durchflussfunktion in Abhängigkeit des Drucks p22 stromabwärts des HD- AGR-Ventils 45 und des Drucks p3 stromaufwärts der Hochdruck- Abgasrückführungs-Leitung 46. a flow function as a function of the pressure p 22 downstream of the HD EGR valve 45 and the pressure p 3 upstream of the high-pressure exhaust gas recirculation line 46.
In einem Schritt 510 wird eine Standardabweichung für den Hochdruck- Abgasrückführungs-Massenstrom basierend auf der Drosselgleichung mittels den Standardabweichungen der Eingangsgrößen der Formel (1 ) bestimmt. Vorzugsweise wird hierzu die Drosselgleichung (1 ) für jede der Eingangsgrößen ^EGRVIVHPUS P3. P22 ur|d arEGRHpV|V linearisiert und quadratisch addiert.
In a step 510, a standard deviation for the high-pressure exhaust gas recirculation mass flow is determined based on the throttle equation using the standard deviations of the input variables of the formula (1). For this purpose, the throttle equation (1) is preferably used for each of the input variables ^ EGRVIVHPUS P3. P22 ur | d ar EGRHpV | V linearized and added quadratically.
,mit aPs der Standardabweichung des Drucks p3, sR22 der Standardabweichung des Drucks p22, CTarEGRvivHP
Standardabweichung der effektiven , with a Ps the standard deviation of the pressure p 3 , s R22 the standard deviation of the pressure p 22 , CT ar EGR v ivHP Standard deviation of effective
Querschnittsfläche des HD-AGR-Ventils 45 arEGRHpV|V, CTTEGRVIVHPUS
Standardabweichung der Temperatur vor dem HD-AGR-Ventil 45 und der Funktion f4. Cross-sectional area of the HD EGR valve 45 ar EGRHpV | V , CT T EGRVIVHPUS Standard deviation of the temperature upstream of the HD EGR valve 45 and the function f 4 .
Anschließend wird in einem Schritt 520 der unkorrigierte Hochdruck- Abgasrückführungs-Massenstrom nrEGRHPBa|Raw basierend auf einer Then in a step 520 the uncorrected high-pressure exhaust gas recirculation mass flow nr EGRHPBa | Raw is based on a
Massenstrombilanz vorzugsweise nach folgender Formel berechnet: mEGRHPBalRaw Mass flow balance preferably calculated using the following formula: mEGRHPBalRaw
, mit rEGRHPOpt,fe-i dem aus dem vorherigen Berechnungschritt errechneten optimalen Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom und der , with rE G RHP O pt , f ei the optimal high pressure exhaust gas recirculation mass flow calculated from the previous calculation step and the
Sauerstoffdifferenz Diff02 multipliziert mit einem Verstärkungsfaktor ^. Falls für ^EGRHPOP -I noch kein vorheriger Wert im Steuergerät 100 verfügbar sein sollte, wird mit einem Startwert gleich 0 oder mit einem vorgebbaren Wert initialisiert. Dies wird vorzugsweise im ersten Berechnungsdurchlauf Oxygen difference Diff 02 multiplied by a gain factor ^. If there is no previous value available for control unit 100 for ^ EGRHPOP -I noc h, the initialization is initialized with 0 or with a predeterminable value. This is preferably done in the first calculation run
durchgeführt. carried out.
Die Sauerstoffmassenkonzentration Diff02 wird aus der Differenz zwischen der gemessenen Sauerstoffmassenkonzentration nach der Hochdruck- Abgasrückführ-Mischstelle r^2fr, welche vorzugsweise durch einen Sensor ermittelt wird, und einer modellierten Sauerstoffmassenkonzentration nach der Hochdruck-Abgasrückführ-Mischstelle r^2 0 2 ermittelt. Die modellierte The oxygen mass concentration Diff 02 is determined from the difference between the measured oxygen mass concentration after the high-pressure exhaust gas recirculation mixing point r ^ 2 f r , which is preferably determined by a sensor, and a modeled oxygen mass concentration after the high-pressure exhaust gas recirculation mixing point r ^ 2 0 2 , The modeled
Sauerstoffkonzentration
wird mittels eines Sauerstoffmodells basierend auf dem optimalen Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom mEGRHPOpt ermittelt. Der Verstärkungsfaktor K-i ergibt sich aus der Linearisierung der oxygen concentration is determined using an oxygen model based on the optimal high-pressure exhaust gas recirculation mass flow mE G RHP O pt. The gain factor Ki results from the linearization of the
Sauerstoffmassenbilanz und hängt damit von dem Luftmassenstrom m21, den Sauerstoffkonzentrationen der zugeführten Luft rX 2i , der Masse über die HD- AGR-Leitung 41 und nach der Hochdruck-Abgasrückführ-Mischstelle HDMiSCh ab. Oxygen mass balance and thus depends on the air mass flow m 2 1, the oxygen concentrations of the supplied air r X 2i , the mass via the HD-EGR line 41 and after the high-pressure exhaust gas recirculation mixing point HD MiSCh .
In einem Schritt 530 wird dann ein korrigierter HD-AGR-Massenstrom mEGRHPBai bestimmt. Hierzu kann folgende Formel verwendet werden:
, mit iEGRHPBaiRaw dem unkorrigierten Hochdruck-Abgasrückführungs- Massenstrom, mit mEGRHPThr dem Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom basierend auf der Drosselgleichung (1 ) und mit der Funktion g. Der korrigierte Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom mEGRHPBa| entspricht stationär dem unkorrigierten Hochdruck-Abgasrückführ-Massenstrom und folgt der Dynamik des Hochdruck-Abgasrückführ-Massenstroms iEGRHPThr basierend auf der Drosselgleichung. Hierbei kann die Funktion g als ein Filter, vorzugsweise als ein PT 1 -Filter, ausgestaltet sein. Dabei kann die Zeitkonstante des PT 1 -Filters variiert werden. Vorzugsweise wird der Hochdruck-Abgasrückführungs- Massenstrom mEGRHPThr basierend auf der Drosselgleichung (1 ) A corrected HD EGR mass flow mE G RHPBai is then determined in a step 530. The following formula can be used for this: , with iE G RHPBaiRaw the uncorrected high pressure exhaust gas recirculation mass flow, with m EGRHPThr the high pressure exhaust gas recirculation mass flow based on the throttle equation (1) and with the function g. The corrected high pressure exhaust gas recirculation mass flow m EGRHPBa | corresponds stationary to the uncorrected high pressure exhaust gas recirculation mass flow and follows the dynamics of the high pressure exhaust gas recirculation mass flow iE G RHPT h r based on the throttle equation. The function g can be configured as a filter, preferably as a PT 1 filter. The time constant of the PT 1 filter can be varied. The high-pressure exhaust gas recirculation mass flow m EGRHPThr is preferably based on the throttle equation (1)
hochpassgefiltert und der unkorrigierte Hochdruck-Abgasrückführungs- Massenstrom iEGRHPBaiRaw tiefpassgefiltert. Die Filterung dient hierbei dafür, um Rückkopplungen der Signale zu dämpfen sowie ungewünschte niedrige high pass filtered and the uncorrected high pressure exhaust gas recirculation mass flow iE G RHPBaiRaw low pass filtered. The filtering serves to dampen feedback of the signals as well as undesired low ones
Frequenzanteile des Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstroms iEGRHPThr basierend auf der Drosselgleichung (1 ) herauszufiltern. Hierdurch dominiert im dynamischen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine 2 der Anteil des Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstroms iEGRHPThr basierend auf der Drosselgleichung (1 ) und stationär der unkorrigierte Hochdruck- Abgasrückführungs-Massenstrom mEGRHPBaiRaw· Filter out the frequency components of the high-pressure exhaust gas recirculation mass flow iE G RHPT h r based on the throttle equation (1). As a result, the share of the high-pressure exhaust gas recirculation mass flow iE G RHPT h r based on the throttle equation (1) and stationary the uncorrected high-pressure exhaust gas recirculation mass flow mE G RHPBaiRaw dominates in the dynamic operating ranges of the internal combustion engine 2.
Anschließend wird in einem Schritt 540 eine Standardabweichung des korrigierten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstroms mEGRHPBal nach folgender Formel ermittelt:
A standard deviation of the corrected high-pressure exhaust gas recirculation mass flow mE G RHPBa l is then determined in a step 540 using the following formula:
, wobei s mEGRHPBal die Standardabweichung des korrigierten Hoch-, where s m EGRHPBal is the standard deviation of the corrected high
Abgasrückführungs-Massenstroms EGRHP,
Standardabweichung des Frischluftmassenstroms m21, die sTc 22 Standardabweichung der gemessenen EGRHP exhaust gas recirculation mass flow , Standard deviation of the fresh air mass flow m 21 , the s Tc 22 standard deviation of the measured
Sauerstoffmassenkonzentration rx 22 nach der Hochdruck-Abgasrückführ- Mischstelle H DMiSCh und
Standardabweichung der Oxygen mass concentration r x 22 after the high-pressure exhaust gas recirculation mixing point HD MiSC h and Standard deviation of
Sauerstoffmassenkonzentration rx 2i. Die Sauerstoffmassenbilanz wird für jede Eingangsgröße linearisiert und die Terme anschließend quadratisch addiert.
In einem Schritt 550 wird dann der optimale Hochdruck-Abgasrückführungs- Massenstrom PiEGRHPOpt mittels der folgenden Gleichung ermittelt: mEGRHPOptOxygen mass concentration r x 2i . The oxygen mass balance is linearized for each input variable and the terms are then added quadratically. In a step 550, the optimal high-pressure exhaust gas recirculation mass flow Pi EGRHPOpt is then determined using the following equation: mEGRHPOpt
Der Faktor c-i wird dabei mittels einer Funktion f5 basierend auf den The factor ci is calculated using a function f 5 based on the
Standardabweichungen des Hochdruck-Abgasrückführungs-MassenstromsStandard deviations of the high pressure exhaust gas recirculation mass flow
EGRHPThr basierend auf der Drosselgleichung (1 ) und dem korrigierten E GRHPTh r based on the throttle equation (1) and the corrected one
Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom PiEGRHPBai ermittelt: High pressure exhaust gas recirculation mass flow Pi EGRHPB ai determined:
Cl ~ -^ (^EGRHPThr' ^EGRHPBal ) (7) Cl ~ - ^ (^ EGRHPThr '^ EGRHPBal) (7)
Die Funktion f5 ist dabei derart ausgebildet, dass der Wert der The function f 5 is designed such that the value of the
Standardabweichung mit der kleineren Standardabweichung das höhere Gewicht erhält. Der Faktor c-i ist dabei vorzugsweise ein Wert zwischen 0 und 1. Durch die Berücksichtigung der Toleranzen bzw. der Standardabweichungen der beiden voneinander unabhängigen Modellierungsverfahren für den Hochdruck- Rückführungs-Massenstrom, kann ein optimaler Hochdruck-Abgasrückführ- Massenstrom ermittelt werden. Mittels der Gewichtung können in den Standard deviation with the smaller standard deviation receives the higher weight. The factor c-i is preferably a value between 0 and 1. By taking into account the tolerances or the standard deviations of the two mutually independent modeling methods for the high-pressure recirculation mass flow, an optimal high-pressure exhaust gas recirculation mass flow can be determined. By means of the weighting in the
Übergängen in und aus den Betriebspunkten signifikante nicht physikalische Überschwinger vermieden werden, so dass das Modellierungsverfahren dominiert, welches in dem derzeitigen Betriebspunkt die kleinere Transitions into and out of the operating points significant non-physical overshoots are avoided, so that the modeling method dominates, which is the smaller at the current operating point
Standardabweichung hat. Standard deviation.
In einem Schritt 560 wird dann Folgendes Gleichungssystem gelöst: The following system of equations is then solved in a step 560:
^EGRHPOpt^ EGRHPOpt
, mit p3 der Druck stromaufwärts der HD-AGR-Leitung 41 , p22 dem Druck stromabwärts der HD-AGR-Leitung 41 , TEGRVIVHPUS der Temperatur vor dem
Hochdruck-AGR-Ventil 45 und der effektiven Querschnittsfläche arEGRvivHP des HD-AGR-Ventils 45 und den dazugehörigen Fehlern. Vorzugsweise ist die Funktion f7 ein Kalmanfilter, wobei die ursprünglichen Werte der , with p 3 the pressure upstream of the HD EGR line 41, p 22 the pressure downstream of the HD EGR line 41, T EG RVI V HPU S the temperature before High pressure EGR valve 45 and the effective cross-sectional area ar EGR vi vHP of the HD EGR valve 45 and the associated errors. The function f 7 is preferably a Kalman filter, the original values of the
Drosselgleichung (1 ) von den Drücken p3 und p22, der Temperatur TEGRVIVHPUS und der effektiven Querschnittsfläche arEGRV|VHP des HD-AGR-Ventils 45 derart korrigiert werden, dass mit dem neuen optimalen Massenstrom immer noch die Drosselgleichung (1 ) erfüllt ist. Entscheidend für die Verteilung des Fehlers ist, wie groß die Auswirkung der Standardabweichungen der Eingangsgrößen auf den Massenstrom zum jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 2 sind. Throttle equation (1) of the pressures p 3 and p 2 2, the temperature T EG RVI V HPU S and the effective cross-sectional area ar EGRV | V HP of the HD EGR valve 45 can be corrected such that the throttle equation (1) is still satisfied with the new optimal mass flow. What is decisive for the distribution of the error is how large is the effect of the standard deviations of the input variables on the mass flow at the respective operating point of the internal combustion engine 2.
In einem Schritt 570 wird dann basierend auf dem ermittelten optimalen In a step 570, based on the determined optimum
Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom mEGRHPOpt mittels eines 02-Modells eine modellierte Sauerstoffmassenkonzentration rX 22 nach der Hochdruck- Abgasrückführ-Mischstelle HDMiSCh und eine Differenz Diff02 zwischen dem aktuellen Wert der gemessenen Sauerstoffmassenkonzentration dem ermittelten Wert der modellierten Sauerstoffmassenkonzentration r^2 gebildet. Diese Differenz Diff02 stellt dabei sicher, dass der korrigierte Hochdruck- Abgasrückführ-Massenstrom mEGRHPBai stationär den umgerechneten gemessenen Sauerstoffmassenkonzentrationen entspricht. Die High pressure exhaust gas recirculation mass flow mE G RHP O pt using a 0 2 model a modeled oxygen mass concentration r X 22 after the high pressure exhaust gas recirculation mixing point HD MiSCh and a difference Diff 02 between the current value of the measured oxygen mass concentration r and the determined value of the modeled oxygen mass concentration r ^ 2 formed. This difference Diff 02 ensures that the corrected high pressure exhaust gas recirculation mass flow mE G RHPBai stationary corresponds to the converted measured oxygen mass concentrations. The
Sauerstoffmassenkonzentrationen können hierbei folgendermaßen berechnet werden: Oxygen mass concentrations can be calculated as follows:
_ . VX,21 rx,EGRHPMix _. V X, 21 r x, EGRHP mix
mEGRHPBal ~ m21 mEGRHPBal ~ m 21
' X.EGRHPMix ' X.EGRHP 'X.EGRHPMix' X.EGRHP
, mit m21 dem Luftmassenstrom, rx 21 der Massenkonzentration der zugeführten Luft, rx EGRHP der Massenkonzentration des über die Hochdruck- Abgasrückführung zurückgeführten Abgases, rx EGRHPMix der gemessene Massenkonzentration des gemischten Gases aus der zugeführten Luft und rückgeführten Abgas aus der Hochdruck-Abgasrück-Rückführung. , with m 21 the air mass flow, r x 21 the mass concentration of the supplied air, r x EGRHP the mass concentration of the exhaust gas returned via the high pressure exhaust gas recirculation, r x EGRHPMix the measured mass concentration of the mixed gas from the supplied air and recirculated exhaust gas from the high pressure EGR feedback.
In einem Schritt 580 wird dann mit dem ermittelten Wert für den optimierten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom mEGRHPOpt die Steuerung der Brennkraftmaschine (10) derart ausgeführt, dass ein Soll-Wert für das In a step 580, the control of the internal combustion engine (10) is then carried out with the determined value for the optimized high-pressure exhaust gas recirculation mass flow mE G RHP O pt such that a target value for the
Hochdruck-Abgasrückführungs-Ventil 39 vorgegeben wird.
Alternativ kann zusätzlich zum Hochdruck-Abgasrückführungs-Ventil 45 auch noch ein Soll-Wert für die Hochdruck-Drosselklappe 60 oder ein Soll-Wert für die Abgasklappe 81 vorgegeben werden. High-pressure exhaust gas recirculation valve 39 is specified. Alternatively, in addition to the high-pressure exhaust gas recirculation valve 45, a target value for the high-pressure throttle valve 60 or a target value for the exhaust gas valve 81 can also be specified.
Anschließend wird im Schritt 500 fortgesetzt. The process then continues in step 500.
Alternativ oder zusätzlich kann anstelle der Sauerstoffmassenkonzentration auch die Massenkonzentration der Inertgasrate verwendet werden. Alternatively or additionally, the mass concentration of the inert gas rate can also be used instead of the oxygen mass concentration.
Unter einer Inertgasrate ist vorzugsweise der Anteil des Gasgemisches zu verstehen, bei dem der Sauerstoff komplett verbrannt ist.
An inert gas rate is preferably to be understood as the proportion of the gas mixture at which the oxygen is completely burned.
Claims
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (2) mit einer Hochdruck- Abgasrückführung (HD-AGR), wobei ein Massenstrom ( mEGRHPOpt ) einer Hochdruck-Abgasrückführung ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Massenstrom ( mEGRHPOpt ) der Hochdruck-Abgasrückführung in1. A method for operating an internal combustion engine (2) with a high-pressure exhaust gas recirculation (HD-EGR), wherein a mass flow (m EGRHPOpt ) of a high-pressure exhaust gas recirculation is determined, characterized in that the determined mass flow (m EGRHPOpt ) of the high-pressure exhaust gas recirculation in
Abhängigkeit eines ersten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstroms (™-EGRHPThr )> basierend auf einer Drosselgleichung, und eines zweiten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstroms ( mEGRHPBai ), basierend auf einem Luftmassenstrom (m21) und einem Verhältnis von Massenkonzentrationen, ermittelt und zum Betreiben der Brennkraftmaschine (2) verwendet wird. Dependency of a first high-pressure exhaust gas recirculation mass flow (™ - EGRHPTh r) > based on a throttle equation , and a second high-pressure exhaust gas recirculation mass flow (m EGRHPBai ), based on an air mass flow (m 21 ) and a ratio of mass concentrations, determined and at Operating the internal combustion engine (2) is used.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Massenkonzentrationen in Abhängigkeit einer Massenkonzentration über die Hochdruck-Abgasrückführung (rx,EGRHp), einer Massenkonzentration einer zufließenden Luftmasse (rx,2i) und einer Massenkonzentration eines aus Luft und über die Hochdruck-Abgasrückführung zurückgeführten Abgases gebildeten Gemisches (rx EGRMIXHP) gebildet wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the ratio of the mass concentrations as a function of a mass concentration via the high-pressure exhaust gas recirculation (r x , EGRHp ), a mass concentration of an inflowing air mass (r x , 2i ) and a mass concentration of one from air and above the high pressure exhaust gas recirculation recirculated exhaust gas mixture (r x EGRMIXHP ) is formed.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch 3. The method according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Massenkonzentrationen characterized that the mass concentrations
Sauerstoffmassenkonzentrationen oder Massenkonzentrationen eines Inertgases sind. Are oxygen mass concentrations or mass concentrations of an inert gas.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Anteile des ersten Hochdruck- Abgasrückführungs-Massenstroms {mEGRHPThr) und des zweiten Hochdruck- Abgasrückführungs-Massenstroms (™.EGRHPBai ) in Abhängigkeit eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine (2) bestimmt wird.
characterized in that the ratio of the proportions of the first high-pressure exhaust gas recirculation mass flow {m EGRHPThr ) and the second high-pressure exhaust gas recirculation mass flow (™. EGRHPBai ) is determined as a function of an operating state of the internal combustion engine (2).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei 5. The method according to claim 4, characterized in that at
geschlossenem HD-AGR-Ventil und/oder in einem dynamischen closed HD EGR valve and / or in a dynamic
Betriebszustand der Brennkraftmaschine (2) der Massenstrom ( mEGRHPOpt ) basierend auf dem ersten Hochdruck-Abgasrückführungs-Massenstrom mEGRHPThr ) ermittelt wird. Operating state of the internal combustion engine (2) the mass flow (m EGRHPOpt ) is determined based on the first high-pressure exhaust gas recirculation mass flow m EGRHPTh r).
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der dynamische Betriebszustand ein Beschleunigungsvorgang oder ein Schubbetrieb der Brennkraftmaschine (2) ist. 6. The method according to claim 5, characterized in that the dynamic operating state is an acceleration process or a coasting operation of the internal combustion engine (2).
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem 7. The method according to claim 4, characterized in that in one
stationären Betriebszustand der Brennkraftmaschine (2) der Massenstrom (™-EGRHPOpt) basierend auf dem zweiten HD-AGR-Massenstrom {mEGRHPBai) ermittelt wird. steady-state operating state of the internal combustion engine (2) the mass flow (™ - EGRHPOpt ) is determined based on the second HD-EGR mass flow {m EGRHPBai ).
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der stationäre Betriebszustand ein Leerlauf der Brennkraftmaschine (2) ist. 8. The method according to claim 7, characterized in that the stationary operating state is an idling of the internal combustion engine (2).
9. Computerprogramm, welches dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen. 9. Computer program which is set up to carry out a method according to one of claims 1 to 8.
10. Elektronisches Speichermedium mit einem Computerprogramm nach 10. Electronic storage medium with a computer program
Anspruch 9. Claim 9.
1 1. Vorrichtung, insbesondere Steuergerät (100), welches dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
1 1. Device, in particular control device (100), which is set up to carry out a method according to one of claims 1 to 8.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018117002.5 | 2018-07-13 | ||
DE102018117002.5A DE102018117002A1 (en) | 2018-07-13 | 2018-07-13 | Method for operating an internal combustion engine with a high-pressure exhaust gas recirculation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2020011664A1 true WO2020011664A1 (en) | 2020-01-16 |
Family
ID=67514556
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/EP2019/068087 WO2020011664A1 (en) | 2018-07-13 | 2019-07-05 | Method for operating an internal combustion engine with a high-pressure exhaust gas return |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102018117002A1 (en) |
WO (1) | WO2020011664A1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009016509A1 (en) * | 2009-04-08 | 2010-10-14 | Fev Motorentechnik Gmbh | Method for adjusting mass flow in exhaust gas recirculation process in diesel engine in passenger car, involves utilizing model-assisted predictive automatic controller for regulating virtually determined nitrogen oxide value |
DE102010037650A1 (en) | 2010-09-20 | 2012-03-22 | Denso Corporation | Carbon dioxide control system for combustion engine, has carbon dioxide concentration in mixture of fresh air and re-conducted and filtered exhaust gas in segment |
DE102011002553A1 (en) | 2011-01-12 | 2012-07-12 | Ford Global Technologies, Llc | Charged internal combustion engine and method for operating such an internal combustion engine |
DE102011017779A1 (en) * | 2011-04-29 | 2012-10-31 | Robert Bosch Gmbh | Method for determining the low-pressure exhaust gas recirculation mass flow in the air system of an internal combustion engine |
DE102012004556A1 (en) * | 2012-03-09 | 2013-09-12 | Audi Ag | Method for determining mass flow of combustion air supplied to supercharged direct-injection diesel engine, involves determining combustion air mass flow rate as function of detected oxygen concentration of mass flow of combustion air |
-
2018
- 2018-07-13 DE DE102018117002.5A patent/DE102018117002A1/en active Pending
-
2019
- 2019-07-05 WO PCT/EP2019/068087 patent/WO2020011664A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009016509A1 (en) * | 2009-04-08 | 2010-10-14 | Fev Motorentechnik Gmbh | Method for adjusting mass flow in exhaust gas recirculation process in diesel engine in passenger car, involves utilizing model-assisted predictive automatic controller for regulating virtually determined nitrogen oxide value |
DE102010037650A1 (en) | 2010-09-20 | 2012-03-22 | Denso Corporation | Carbon dioxide control system for combustion engine, has carbon dioxide concentration in mixture of fresh air and re-conducted and filtered exhaust gas in segment |
DE102011002553A1 (en) | 2011-01-12 | 2012-07-12 | Ford Global Technologies, Llc | Charged internal combustion engine and method for operating such an internal combustion engine |
DE102011017779A1 (en) * | 2011-04-29 | 2012-10-31 | Robert Bosch Gmbh | Method for determining the low-pressure exhaust gas recirculation mass flow in the air system of an internal combustion engine |
DE102012004556A1 (en) * | 2012-03-09 | 2013-09-12 | Audi Ag | Method for determining mass flow of combustion air supplied to supercharged direct-injection diesel engine, involves determining combustion air mass flow rate as function of detected oxygen concentration of mass flow of combustion air |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102018117002A1 (en) | 2020-01-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102005014735B4 (en) | Multivariable actuator control for an internal combustion engine | |
DE102017105638B4 (en) | CHARGING CONTROL METHODS AND SYSTEMS | |
DE112007003414B4 (en) | Regulation of a motor vehicle internal combustion engine | |
DE102007000236B4 (en) | Exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine and method for controlling the same | |
DE102015120096A1 (en) | Method for the pilot control of turbochargers for boosted engines with a multi-route EGR | |
DE102005015609A1 (en) | Device for controlling an internal combustion engine | |
DE10208424A1 (en) | Control system for diesel engine with exhaust gas recycling has exhaust gas recycling valve controlled in dependence on estimated oxygen concentration of exhaust gas | |
DE102009027639A1 (en) | Exhaust gas system for e.g. six-cylinder V-engine of vehicle, has exhaust gas purification device arranged in exhaust gas stream, and compressor driven by drive mechanism to produce mechanical rotational energy | |
DE102011013481A1 (en) | Method for determining temperature of gas in combustion chamber of e.g. diesel engine, for passenger car, involves determining temperature of gas based on total mass and pressure in chamber, rotation speed of engine and volume of chamber | |
DE112007000409B4 (en) | Method for controlling turbine outlet temperatures in a diesel engine | |
DE10256241A1 (en) | Method and device for controlling an internal combustion engine having exhaust gas recirculation | |
DE102009032659A1 (en) | Method for limiting emission behavior during transient operation of diesel internal combustion engine, involves determining injected fuel quantity from adapted oxygen set point and injection mold | |
DE102008042819A1 (en) | Method and device for determining an entire cylinder filling and / or the current residual gas rate in an internal combustion engine with exhaust gas recirculation | |
DE112018002483B4 (en) | CONTROL DEVICE FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
WO2020011664A1 (en) | Method for operating an internal combustion engine with a high-pressure exhaust gas return | |
WO2020030481A1 (en) | Method for the model-based control and regulation of an internal combustion engine | |
DE102018131500A1 (en) | Method for operating a motor vehicle | |
DE102016206329A1 (en) | Method for operating a combustion engine having a wastegate turbocharger and internal combustion engine | |
WO2020011662A1 (en) | Method for operating an internal combustion engine with a high-pressure exhaust gas recirculation and a low-pressure exhaust gas recirculation | |
EP1368561B1 (en) | Method and device for controlling an internal combustion engine | |
DE10234849A1 (en) | Combustion engine control method, in which its output torque and combustion chamber lambda value are regulated in two different operating modes, with priority given to maintaining a constant set torque | |
DE102020100375A1 (en) | METHOD AND SYSTEM FOR DETERMINING THE AMOUNT OF A SUBSTANCE IN THE EXHAUST GAS & A COMBUSTION ENGINE | |
DE102019106228A1 (en) | Method and device for operating an internal combustion engine with a low-pressure exhaust gas recirculation system | |
DE102009032280B4 (en) | Method for operating an internal combustion engine | |
DE102013209815B3 (en) | Method and system for controlling an internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19748697 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 19748697 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |