[go: up one dir, main page]

DE102007011651A1 - Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors unter Verwendung einer modellbasierten VGT/EGR-Steuerung - Google Patents

Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors unter Verwendung einer modellbasierten VGT/EGR-Steuerung Download PDF

Info

Publication number
DE102007011651A1
DE102007011651A1 DE102007011651A DE102007011651A DE102007011651A1 DE 102007011651 A1 DE102007011651 A1 DE 102007011651A1 DE 102007011651 A DE102007011651 A DE 102007011651A DE 102007011651 A DE102007011651 A DE 102007011651A DE 102007011651 A1 DE102007011651 A1 DE 102007011651A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
egr valve
vgt
egr
mass flow
command signal
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Withdrawn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
DE102007011651A
Other languages
English (en)
Inventor
Min Windsor Sun
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.)
Detroit Diesel Corp
Original Assignee
Detroit Diesel Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Detroit Diesel Corp filed Critical Detroit Diesel Corp
Publication of DE102007011651A1 publication Critical patent/DE102007011651A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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]
    • F02D41/0065—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
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/22—Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D23/00—Controlling engines characterised by their being supercharged
    • F02D23/02—Controlling engines characterised by their being supercharged the engines being of fuel-injection type
    • 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
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • 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]
    • F02D41/0077—Control of the EGR valve or actuator, e.g. duty cycle, closed loop control of position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/16—Other safety measures for, or other control of, pumps
    • 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
    • F02D2041/1413—Controller structures or design
    • F02D2041/1431—Controller structures or design the system including an input-output delay
    • 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
    • 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
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/09—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine
    • F02M26/10—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine having means to increase the pressure difference between the exhaust and intake system, e.g. venturis, variable geometry turbines, check valves using pressure pulsations or throttles in the air intake or exhaust 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
    • 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
    • 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
    • F02M26/48—EGR valve position sensors
    • 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
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors unter Verwendung einer modellbasierten Steuerung, wobei der Motor einen Turbolader mit variabler Geometrie (VGT), der in Reaktion auf ein VGT-Befehlssignal betrieben wird, und/oder ein Abgasrezirkulationsventil (EGR-Ventil) umfasst, das in Reaktion auf ein EGR-Ventilbefehlssignal betrieben wird, um Abgas zu einem Motoreinlasskrümmer zurückzuführen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors unter Verwendung eines modellbasierten Steueralgorithmus und insbesondere einen Verbrennungsmotor mit einer Abgasrezirkulation (EGR) und/oder einem Turbolader mit variabler Geometrie (VGT).
  • Verbrennungsmotoren und insbesondere Kompressionszündungsmotoren (Dieselmotoren) finden vielfältige Anwendungen wie etwa in Personenkraftfahrzeugen, Schiffen, Baumaschinen, stationären Generatoren, Lastkraftwagen usw.
  • Verbrennungsmotoren können Abgasrezirkulationssysteme (EGR-Systeme) und/oder Turboladersysteme mit variabler Geometrie (VGT-Systeme) umfassen. Herkömmliche EGR- und VGT-Systeme verwenden PID-basierte (d.h. proportionale, integrale, derivative) elektronische Steuereinrichtungen. Derartige herkömmliche Steuereinrichtungen weisen allgemein einen schlechte Leistung auf, wenn der Motor unter Übergangsbedingungen betrieben wird (d.h. bei einer Berg-/Talfahrt, in Reaktion auf eine variierende Last, bei einer schnellen Beschleunigung aus dem Stillstand, bei intermittierenden Werkstückeigenschaften bei motorbetriebenen Maschinen, usw.). Die schlechte Reaktion kann auf die relative Trägheit der Luftsysteme zurückgeführt werden. Das heißt, eine Modifikation an einem gesteuerten Parameter führt allgemein nicht zu einer unmittelbaren Änderung in einem Luftsystem eines Verbrennungsmotors. Im Fall eine PID-basierten Steuereinrichtung führt die Verzögerung zwischen der Modifikation des gesteuerten Parameters und der Erfassung einer Änderung im System allgemein zu einer Oszillation um einen gewünschten Sollwert. Die Oszillation kann reduziert oder beseitigt werden, indem die Reaktion des PID-Algorithmus reduziert wird. Eine Reduktion der Reaktion führt jedoch allgemein zu einer unangemessenen Leistung, wenn das System in einem Übergangszustand betrieben wird.
    •
  • Es besteht also ein Bedarf für ein verbessertes System für die EGR- und/oder VGT-Steuerung.
  • Die vorliegende Erfindung gibt allgemein ein verbessertes Verfahren für die EGR- und/oder VGT-Steuerung unter Verwendung von modellbasierten EGR/VGT-Steuersystemen an. Das verbesserte Verfahren der vorliegenden Erfindung kann während des Motorbetriebs eine verbesserte EGR- und/oder VGT-Steuerung einschließlich eines Übergangsbetriebs vorsehen. In einer Ausführungsform kann die vorliegende Erfindung eine separate Steuerung des Turbinenmassenflusses und des EGR-Massenflusses vorsehen. In einer anderen Ausführungsform kann die vorliegende Erfindung die Reaktion von EGR- und/oder VGT-Steuersystemen bei Übergangszuständen verbessern und gleichzeitig eine Stabilität bei Dauerzuständen vorsehen. In einer weiteren Ausführungsform kann die vorliegende Erfindung die Oszillation von EGR- und/oder VGT-Steuersystemen reduzieren, indem sie die Steuerstabilisierungszeit reduziert. In einer weiteren Ausführungsform kann die vorliegende Erfindung den umgekehrten EGR-Fluss reduzieren oder beseitigen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird also ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors angegeben, wobei der Motor ein Abgasrezirkulationsventil (EGR-Ventil) umfasst, das in Reaktion auf ein EGR-Ventilbefehlssignal gesteuert wird. Das Verfahren umfasst das Erzeugen eines gewünschten EGR-Ventilausgabekoeffizienten wenigstens teilweise auf der Basis von einem Satz von Motorparametern, das Erzeugen des EGR-Ventilbefehlssignals unter Verwendung des gewünschten EGR-Ventilausgabekoeffizienten und eines Ausgabekoeffizienten-/EGR-Ventilpositionsmodells und das Übertragen des EGR-Ventilbefehlssignals an das EGR-Ventil.
  • Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors angegeben, wobei der Motor einen Turbolader mit variabler Geometrie (VGT) umfasst, der in Reaktion auf ein VGT-Befehlssignal gesteuert wird. Das Verfahren umfasst das Erzeugen eines gewünschten Turbinendruckverhältnisses wenigstens teilweise auf der Basis eines Satzes von Motorparametern, das Erzeugen des VGT-Befehlssignals unter Verwendung eines VGT-Positionsmodells mit einem Satz von Eingaben, und das Übertragen des VGT-Befehlssignals an den VGT. Der Satz von Eingaben umfasst das gewünschte Turbinendruckverhältnis und eine tatsächliche Einlassmassenflussrate.
  • Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors angegeben. Der Motor umfasst einen Turbolader mit variabler Geometrie (VGT), der in Reaktion auf ein VGT-Befehlssignal betrieben wird, und ein Abgasrezirkulationsventil (EGR-Ventil), das in Reaktion auf ein EGR-Ventilbefehlssignal betrieben wird, um Abgas zu einem Motoreinlasskrümmer zurückzuführen. Das Verfahren umfasst das Bestimmen eines Satzes von Motorparametern einschließlich der gewünschten EGR-Massenflussrate, der tatsächlichen EGR-Massenflussrate, der gewünschten Einlassmassenflussrate und der tatsächlichen Einlassmassenflussrate. Das Verfahren umfasst weiterhin das Erzeugen eines gewünschten EGR-Ventilausgabekoeffizienten und eines gewünschten Turbinendruckverhältnisses wenigstens teilweise auf der Basis von einem oder mehreren Mitgliedern des Satzes von Motorparametern, das Erzeugen des EGR-Ventilbefehlssignals unter Verwendung des gewünschten EGR-Ventilausgabekoeffizienten und eines Ausgabekoeffizienten-/EGR-Ventilpositionsmodells, das Erzeugen des VGT-Befehlssignals unter Verwendung des gewünschten Turbinendruckverhältnisses, der tatsächlichen Einlassmassenflussrate und einer VGT-Positionsmodells, das Übertragen des EGR-Ventilbefehlssignals an das EGR-Ventil und das Übertragen des VGT-Befehlssignals an das VGT.
    •
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Kompressionszündungs-Verbrennungsmotor mit verschiedenen Merkmalen gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 ist ein schematisches Diagramm, die ein System mit einem Motor sowie mit assoziierte Systemen und Subsystemen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 3 ist ein schematisches Diagramm eines Systems zum Erzeugen eines EGR-Ventilbefehlssignals gemäß wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4a–4b sind Diagramme zu simulierten Vergleichen zwischen einem Motor mit einer herkömmlichen PID-basierten EGR-Steuereinrichtung und einem Motor mit einer EGR-Steuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für einen Stufenübergangszustand und einem Quasi-Dauerzustand.
  • 5 ist ein schematisches Diagramm eines Systems zum Erzeugen eines VGT-Befehlssignals gemäß wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 6 ist ein Turbinenmassenflusstabelle für einen Hochleistungsmotor.
  • 7 ist ein Diagramm zu einem simulierten Vergleich zwischen einem Motor mit einer herkömmlichen PID-basierten VGT-Steuereinrichtung und einem Motor mit einer VGT-Steuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für einen Stufenübergangszustand.
  • 8 ist ein Flussdiagramm zu einem Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit einem Abgasrezirkulationsventil, das in Reaktion auf ein EGR-Ventilbefehlssignal gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrieben wird.
  • 9 ist ein Flussdiagramm zu einem Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit einem Turbolader mit variabler Geometrie, der in Reaktion auf ein VGT-Befehlssignal gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrieben wird.
  • 10 ist ein Flussdiagramm zu einem Verfahren zum Erzeugen eines gewünschten Turbinendruckverhältnisses gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Mit Bezug auf die Figuren werden im Folgenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Die vorliegende Erfindung wird allgemein in Verbindung mit einem Verbrennungsmotor (z.B. einem Kompressionszündungsmotor oder Dieselmotor) mit einem Abgasrezirkulationssystem (EGR) und/oder einem Turboladersystem mit variabler Geometrie (VGT) implementiert und kann ein verbessertes Verfahren für die EGR- und/oder VGT-Steuerung unter Verwendung von modellbasierten VGT/EGR-Steuersystemen vorsehen.
  • In der folgenden Beschreibung wird auf verschiedene Variablen Bezug genommen, die wie folgt definiert sind:
    • CONair
    = Luftgaskonstante
    CONegr
    = EGR-Modellkonstante
    CPair
    = luftspezifische Wärme
    DISC_act
    = tatsächlicher EGR-Ventilausgabekoeffizient
    DISC_des
    = gewünschter EGR-Ventilausgabekoeffizient
    Eturbo
    = Turboleistung
    IMP
    = Einlasskrümmerdruck
    IMT
    = Einlasskrümmertemperatur
    Iturb
    = Turbowellen-Trägheitsmoment
    Mair
    = Luftmassenflussrate
    Megr_act
    = tatsächliche EGR-Massenflussrate
    Megr_des
    = gewünschte EGR-Massenflussrate
    Mintake_act
    = tatsächliche Einlassmassenflussrate
    Mintake_des
    = gewünschte Einlassmassenflussrate
    Ncomp_eff
    = Kompressoreffizienz
    NT
    = Turbineneffizienz
    Pamb
    = Umgebungsdruck
    Pboost_act
    = tatsächlicher Motorantrieb
    Pboost_des
    = gewünschter Motorantrieb
    Pexh_act
    = tatsächlicher Abgaskrümmerdruck
    Pexh_des_egr
    = gewünschter Abgaskrümmerdruck für eine gewünschte EGR-Massenflussrate
    PR_act
    = tatsächliches Turbinendruckverhältnis
    PR_des
    = gewünschtes Turbinendruckverhältnis
    PR_engine
    = Motordruckverhältnis (TPI/IMP)
    Rair
    = luftspezifisches Wärmeverhältnis
    Rexh
    = abgasspezifisches Wärmeverhältnis
    RPM
    = Motorgeschwindigkeit
    RPMturb
    = Turbogeschwindigkeit
    Tamb
    = Umgebungstemperatur
    Texh
    = Abgaskrümmertemperatur
    TPI
    = Turbineneinlassdruck
    Vdisp
    = Motorveschiebungsvolumen
    Veff
    = volumetrische Motoreffizienz
    VGTposit
    = VGT-Position
  • Die perspektivische Ansicht von 1 zeigt einen Kompressionszündungs-Verbrennungsmotor 10 mit verschiedenen Merkmalen nach einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Der Motor 10 kann in verschiedenen Anwendungen wie etwa Lastkraftwagen, Baumaschinen, Schiffen, stationären Generatoren, Pumpstationen und ähnlichem implementiert werden. Der Motor 10 umfasst allgemein eine Vielzahl von Zylindern, die unter einer entsprechenden Abdeckung angeordnet sind, die allgemein durch das Bezugszeichen 12 angegeben wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Motor 10 ein Mehrzylinder-Kompressionszündungs-Verbrennungsmotor wie etwa ein Dieselmotor mit 2, 3, 4, 6, 8, 12, 16 oder 24 Zylindern. Der Motor 10 kann jedoch auch mit einer beliebigen anderen Anzahl von Zylindern 12 implementiert werden, sofern die Zylinder 12 ein entsprechendes Verschiebungs- und Kompressionsverhältnis aufweisen, um die Entwurfskriterien einer bestimmten Anwendung zu erfüllen. Außerdem ist die vorliegende Erfindung nicht auf einen bestimmten Typ von Motor oder Kraftstoff beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann in Verbindung mit einem beliebigen, geeigneten Motor (mit z.B. einem Otto-Zyklus, Rankine-Zyklus, Miller-Zyklus usw.) und unter Verwendung eines entsprechenden Kraftstoffs implementiert werden, um die Entwurfskriterien einer bestimmten Anwendung zu erfüllen.
  • Der Motor 10 umfasst allgemein ein Motorsteuermodul (ECM), ein Antriebsstrang-Steuermodul (PCM) oder eine andere entsprechende Steuereinrichtung 22, die mit Bezug auf 2 im Detail beschrieben wird. Das Motorsteuermodul 22 kommuniziert allgemein mit verschiedenen Motorsensoren und Stellgliedern über eine assoziierte Verbindungsverkabelung (d.h. über Leitungen, Drähte, Stecker usw.) 18, um den Motor 10 zu steuern. Außerdem kann das Motorsteuermodul 22 mit einem Benutzer (nicht gezeigt) über assoziierte Leuchten, Schalter, Anzeigen und ähnliches (nicht gezeigt) kommunizieren.
  • In einem Beispiel kann der Motor 10 in einem Fahrzeug (nicht gezeigt) montiert (d.h. installiert, implementiert, positioniert, angeordnet usw.) sein. In einem anderen Beispiel kann der Motor 10 in einer stationären Umgebung installiert sein. Der Motor 10 kann über eine Schwungscheibe 16 mit einem Getriebe verbunden sein. Viele Getriebe umfassen eine Nebenantriebskonfiguration (PTO-Konfiguration), in der eine Hilfswelle (nicht gezeigt) mit einer assoziierten Hilfseinrichtung (nicht gezeigt) verbunden ist.
  • Die Hilfseinrichtung kann durch den Motor 10/das Getriebe mit einer relativ konstanten Drehgeschwindigkeit unter Verwendung einer variablen Motorgeschwindigkeitsregelung (VSG) angetrieben werden. Die Hilfseinrichtung kann Hydraulikpumpen für Baumaschinen, Wasserpumpen für Löschfahrzeuge, Stromgeneratoren und verschiedene andere drehend angetriebene Geräte umfassen. Wenn die PTO-Vorrichtung in einem Fahrzeug installiert ist, wird der PTO-Modus allgemein im stehenden Zustand verwendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch von dem besonderen Betriebsmodus des Motors 10 sowie davon unabhängig, ob das Fahrzeug steht oder sich bewegt, wenn der Motor 10 in einem Fahrzeug mit einem PTO-Modus verwendet wird. Die Lasten für den Motor 10/das Getriebe in einer stationären Konfiguration können relativ konstant sein oder aber variieren.
  • In dem schematischen Diagramm von 2 ist ein System 20 gezeigt, das einen Motor 10 und assoziierte Systeme und Subsysteme gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In wenigstens einer Ausführungsform kann der Motor 10 ein Kompressionszündungs-Verbrennungsmotor wie etwa ein Hochleistungs-Dieselmotor sein.
  • Verschiedene Sensoren kommunizieren mit der Steuereinrichtung 22 über Eingangsanschlüsse 24. Die Steuereinrichtung 22 umfasst vorzugsweise einen Prozessor (z.B. einen Mikroprozessor) 26, der mit verschiedenen computerlesbaren Speichermedien 28 über einen Daten- und Steuerbus 30 kommuniziert. Die computerlesbaren Speichermedien 28 können eine beliebige Anzahl von bekannten Einrichtungen umfassen, die als ROM 32, RAM 34, nicht-flüchtiger RAM 36 und ähnliches funktionieren. Allgemein kann die Steuereinrichtung 22 ein Computer oder eine andere logische Einrichtung sein, die Anwendungsprogramme und/oder andere logische Operationen ausführt.
  • Auf den computerlesbaren Speichermedien 28 können Befehle gespeichert sein, die durch die Steuereinrichtung 22 ausgeführt werden können, um verschiedene Verfahren zum Steuern des Verbrennungsmotors 10 durchzuführen, der ein variables Abgasrezirkulationsventil (EGR-Ventil) 66 und einen Turbolader 17 mit variabler Geometrie umfasst. Die Programmbefehle können die Steuereinrichtung 22 anweisen, die verschiedenen Systeme und Subsysteme des Fahrzeugs zu steuern, wobei die Befehle durch den Mikroprozessor 26 und wahlweise auch durch eine Anzahl von logischen Einheiten 50 ausgeführt werden. Eingangsanschlüsse 24 empfangen Signale von verschiedenen Sensoren, und die Steuereinrichtung 22 erzeugt Signale an den Ausgangsanschlüssen 38, die an verschiedene Fahrzeugkomponenten geleitet werden.
  • Weiterhin kann wahlweise eine Daten-, Diagnose- und Programmierschnittstelle 44 über eine Kabelverbindung 46 mit der Steuereinrichtung 22 verbunden werden, um verschiedene Informationen auszutauschen. Die Schnittstelle 44 kann verwendet werden, um Werte in den computerlesbaren Speichermedien 28 wie etwa Konfigurationseinstellungen, Kalibrierungsvariablen, Befehle für EGR- und VGT-Steuerungen und anders zu ändern.
  • Während des Betriebs empfängt die Steuereinrichtung 22 Signale von den verschiedenen Fahrzeugsensoren und führt eine in Hardware und/oder Software eingebettete Steuerlogik aus, um den Motor 10 zu steuern. In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Steuereinrichtung 22 eine DDEC-Steuereinrichtung der Detroit Diesel Corporation, Detroit, Michigan verwendet. Es kann jedoch auch eine beliebige andere Steuereinrichtung 22 implementiert werden, um die Entwurfskriterien einer bestimmten Anwendung zu erfüllen.
  • Dem Fachmann sollte deutlich sein, dass die Steuerlogik durch Hardware, Firmware, Software oder eine Kombination derselben implementiert werden kann. Weiterhin kann die Steuerlogik durch die Steuereinrichtung 22 und/oder durch beliebige andere der verschiedenen Systeme und Subsysteme des Fahrzeugs ausgeführt werden. Die Steuereinrichtung 22 umfasst in einer bevorzugten Ausführungsform einen Mikroprozessor 26, wobei jedoch verschiedene bekannte Programmier- und Verarbeitungstechniken verwendet werden können, um einen Motor 10 gemäß der vorliegenden Erfindung zu steuern.
  • Weiterhin ist zu beachten, dass die Motorsteuereinrichtung 22 auf verschiedene Weise Informationen empfangen kann. Zum Beispiel können Motorsysteminformationen über eine Datenverbindung, einen digitalen Eingang und/oder einen Sensoreingang der Motorsteuereinrichtung 22 empfangen werden.
  • Wie weiterhin in 2 gezeigt, sieht die Steuereinrichtung 22 eine verbesserte Motorleistung vor, indem sie ein Abgasrezirkulationsventil 66 mit variablem Fluss oder einen Turbolader 17 mit variabler Geometrie steuert.
  • Der Turbolader 17 mit variabler Geometrie kann eine Turbine 54 und einen Kompressor 56 umfassen, die in dem Abgasstrom 58 des Motors 10 installiert sind. Allgemein veranlasst der Druck der Motorabgase eine Drehung der Turbine 54. Die Turbine 54 treibt den Kompressor 56 an, der gewöhnlich auf derselben Welle montiert ist. Der Drehkompressor 56 führt allgemein eine unter Druck gesetzte Luft zu dem Einlasskrümmer 15 zu. Die unter Druck gesetzte Luft ermöglicht eine höhere Leistung während der Verbrennung.
  • Allgemein weist ein Turbolader 17 mit variabler Geometrie zusätzlich zu der Läufergruppe weitere bewegliche Komponenten auf. Diese beweglichen Komponenten können die Geometrie des Turboladers verändern, indem sie die Fläche(n) in der Turbinenstufe ändern, durch die die Abgase aus dem Motor strömen, und/oder indem sie den Winkel ändern, mit dem die Abgase in die Turbine eintreten oder diese verlassen. In Abhängigkeit von der Turboladergeometrie, führt der Turbolader 17 variierende Größen an Turbodruck zu dem Motor zu. Der Turbolader 17 mit variabler Geometrie kann elektronisch gesteuert werden, um die Größe des Turbodrucks auf der Basis von verschiedenen Betriebsbedingungen zu variieren. In wenigstens einer Ausführungsform kann die Geometrie des Turboladers 17 mit variabler Geometrie elektronisch durch die Steuereinrichtung 22 gesteuert werden.
  • In dem Turbolader 17 mit variabler Geometrie ist das Turbinengehäuse allgemein zu groß für einen entsprechenden Motor, wobei der Luftfluss allgemein auf den gewünschten Pegel gedrosselt wird. Es gibt verschiedene Aufbauten für den Turbolader 17 mit variabler Geometrie. In einem Aufbau weist eine variable Einlassdüse eine Kaskade von beweglichen Flügeln auf, die geschwenkt werden können, um die Fläche und den Winkel zu verändern, mit der bzw. dem der Luftstrom in das Turbinenrad eintritt. In einem anderen Aufbau weist der Turbolader 17 eine bewegliche Seitenwand auf, die die effektive Querschnittfläche des Turbinengehäuses variiert. Es ist zu beachten, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf einen bestimmten Aufbau für den Turbolader 17 mit variabler Geometrie beschränkt sind.
  • Ein Abgasrezirkulationssystem führt allgemein einen abgemessenen Teil der Abgase in den Einlasskrümmer 15 ein. Das EGR-System kann die eingehende Luftladung verdünnen und die Verbrennungstemperaturen vermindern, um die Stickstoffoxidpegel zu reduzieren. Die zu rezirkulierende Menge des Abgases wird allgemein durch ein EGR-Ventil 66 gesteuert, das zwischen einem Abgaskrümmer 14 und einem Einlasskrümmer 15 verbunden ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das EGR-Ventil 66 ein variables Flussventil sein, das elektronische durch die Steuereinrichtung 22 gesteuert wird. Das EGR-Ventil 66 umfasst allgemein ein Stellglied, das das EGR-Ventil 66 zu einem Grad öffnet und schließt (d.h. zu einem Pegel, einer Position usw.), der einem Steuersignal (wie zum Beispiel EGRcmd) entspricht. In einer Ausführungsform kann ein Sensor 80 mit dem EGR-Ventil 66 verbunden sein, um ein Positionssignal zu erzeugen, das der Position (z.B. dem Öffnungs- oder Schließgrad) des EGR-Ventils 66 entspricht.
  • Es ist zu beachten, dass viele verschiedene Konfigurationen für ein steuerbares EGR-Ventil 66 möglich sind, wobei die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf einen bestimmten Aufbau für das EGR-Ventil beschränkt sind. Weiterhin ist zu beachten, dass verschiedene Sensoren an dem EGR-Ventil 66 die Temperatur und den Differenzdruck erfassen können, damit die Motorsteuerung die Massenflussrate durch das Ventil 66 bestimmt. Außerdem ist zu beachten, dass verschiedene Sensorkonfigurationen in verschiedenen Teilen des Motors 10 verwendet werden können, damit die Steuereinrichtung 22 die verschiedenen Temperaturen, Drücke, Massenflussraten und ähnliches durch den Motor 10 einschließlich des EGR-Systems und/oder den Fluss durch den Kompressor bestimmen kann.
  • In einigen Ausführungsformen wird vorzugsweise eine Kühleinrichtung 62 vorgesehen, um die Ladeluft aus dem Kompressor 56 zu kühlen. Entsprechend kann in einigen Ausführungsformen eine Kühleinrichtung 68 vorgesehen werden, um den Fluss durch das EGR-System vor der Wiedereinführung der Gase in den Motor 10 zu kühlen.
  • Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen eine Steuerlogik, die verschiedene Eingaben zu verschiedenen Motorparametern verarbeitet und wiederum ein EGR-Ventilbefehlssignal (z.B. EGRcmd) und/oder ein VGT-Befehlssignal (z.B. VGTcmd) ausgibt. Das EGR-Ventilbefehlssignal weist allgemein eine Position für das EGR- Ventil 66 mit variablem Fluss an, um den Gasfluss durch den Pfad 64 zu steuern, während das VGT-Befehlssignal allgemein eine Geometrie für den VGT 17 anweist, um den Gasfluss durch den Pfad 60 zu steuern. Die verschiedenen Schritte und Komponenten zum Erzeugen der EGR-Ventilbefehlssignale und VGT-Befehlssignale werden nachfolgend weiterhin mit Bezug auf 3–10 erläutert.
  • Das schematische Diagramm von 3 zeigt ein System 300 zum Erzeugen eines EGR-Ventilbefehlssignals (d.h. EGRcmd) gemäß wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das System 300 kann vorteilhaft in Verbindung mit dem weiter oben mit Bezug auf 1 und 2 beschriebenen Motor 10 und/oder einem anderen entsprechenden Motor implementiert werden, um die Entwurfskriterien einer bestimmten Anwendung zu erfüllen. Das System 300 umfasst allgemein ein EGR-Massenflussmodul 302, ein oder mehrere Ausgabekoeffizient/EGR-Ventilpositionsmodule 304/304', ein EGR-Ventilverzögerungsmodul 306 und/oder ein EGR-Ventil 66.
  • Das EGR-Massenflussmodul 302 kann einen oder mehrere Eingänge umfassen, um einen Satz von Motorparametern zu empfangen, wobei der Satz von Motorparametern ein oder mehrere Signale (z.B. elektronische Signale, Impulse usw.) umfassen kann, die einer tatsächlichen EGR-Massenflussrate (d.h. Megr_act), einer gewünschten EGR-Massenflussrate (d.h. Megr_des) und/oder einem tatsächlichen EGR-Ventilausgabekoeffzienten (d.h. DISC_act) entsprechen. In Reaktion auf das eine oder die mehreren Signale kann das EGR-Massenflussmodul 302 ein gewünschtes EGR-Ventilausgabekoeffizientensignal (d.h. DISC_des) wenigstens teilweise auf der Basis des Satzes von Motorparametern erzeugen. In wenigstens einer Ausführungsform kann DISC_des unter Verwendung der folgenden Gleichung (1) erzeugt werden:
    Figure 00160001
  • Die Verwendung der Gleichung (1) kann insbesondere in einem System vorteilhaft sein, in dem keine Eingaben zu der Turbinentemperatur, dem Turbineneinlassdruck und/oder dem Motorrückdruck verfügbar sind. DISC_des kann jedoch auch unter Verwendung eines beliebigen anderen Mechanismus erzeugt werden, um die Entwurfskriterien einer bestimmten Anwendung zu erfüllen. Das EGR-Massenflussmodul 302 gibt allgemein das Signal DISC_des über einen Ausgang an das Ausgabekoeffizienten-/EGR-Ventilpositionsmodul 304 aus (leitet, übertragt usw. es an dasselbe).
  • Der Ausgabekoeffizienten-/EGR-Ventilpositionsmodul 304 empfängt allgemein das Signal DISC_des und erzeugt ein EGR-Ventilbefehlssignal (d.h. EGRcmd) wenigstens teilweise auf der Basis des Signals DISC_des. Allgemein kann das Signal EGRcmd von einem beliebigen, geeigneten Signaltyp sein und etwa ein pulsbreitenmoduliertes Signal (PWM-Signal) sein. In einer Ausführungsform erzeugt das EGR-Ventilpositionsmodul 304 das Signal EGRcmd aus dem Signal DISC_des unter Verwendung der in Element 304 von 3 gezeigten Kurve. Es kann jedoch auch eine beliebige andere Wertetabelle (d.h. Nachschlagetabelle), eine Kurve, ein Algorithmus und/oder ein mathematisches Modell implementiert werden, um die Entwurfskriterien einer bestimmten Anwendung zu erfüllen. Das Modul 304 gibt allgemein das Signal EGRcmd an das EGR-Ventil 66 und/oder das EGR-Ventilverzögerungsmodul 306 aus.
  • Das EGR-Ventilverzögerungsmodul 306 empfängt allgemein das Signal EGRcmd und bestimmt die Position des EGR-Ventils 66 (d.h. EGRposit) wenigstens teilweise auf der Basis des Signals EGRcmd. Allgemein entspricht die Position des EGR-Ventils 66 dem Signal EGRcmd zu einem früheren Zeitpunkt t-t_lag, wobei t den aktuellen Zeitpunkt wiedergibt und t_lag die Betätigungsverzögerungszeit wiedergibt. Das Modul 306 gibt allgemein das Signal EGRposit an das Ausgabekoeffizienten-/EGR-Ventilpositionsmodul 304' aus.
  • Das Ausgabekoeffizienten-/EGR-Ventilpositionsmodul 304' empfängt allgemein das Signal EGRposit und erzeugt ein Signal zu dem tatsächlichen Ventilausgabekoeffzienten (d.h. DISC_act) wenigstens teilweise auf der Basis des Signals EGRposit. In einer Ausführungsform ist das EGR-Ventilpositionsmodul 304' identisch mit dem Modul 304 und/oder erzeugt das Signal DISC_act aus dem Signal EGRposit unter Verwendung der Kurve, die in den Elementen 304 und 304' von 3 gezeigt ist. Es kann jedoch auch eine andere Wertetabelle, eine Kurve, ein Algorithmus und/oder ein mathematisches Modell implementiert werden, um die Entwurfskriterien einer bestimmten Anwendung zu erfüllen. Das Modul 304' gibt das Signal DISC_act allgemein an das EGR-Massenflussmodul 302 aus. Dementsprechend ist das System 300 allgemein ein Regelsteuersystem.
  • In wenigstens einer Ausführungsform kann das Signal EGRposit durch einen Positionssensor 80 erzeugt werden, der mit dem EGR-Ventil 66 verbunden ist. In einer derartigen Ausführungsform kann das EGR-Ventilverzögerungsmodul 306 aus dem System 300 weggelassen werden.
  • Es ist zu beachten, dass die Funktionen der Module 302, 304, 304' und 306 des Systems 300 in einer einzigen Steuereinrichtung bzw. anderen logischen Einrichtung wie etwa in 2 gezeigt integriert sein können. Alternativ hierzu kann die Steuerung der Funktionen auf eine Vielzahl von Steuereinrichtungen und/oder anderen logischen Einrichtungen verteilt sein. Allgemein können Ein- und Ausgaben zwischen den Steuereinrichtungen und/oder anderen logischen Einrichtungen über ein Netzwerk, über dedizierte Kommunikationsdrähte und/oder ähnliches empfangen und weitergeleitet werden.
  • In 4a–4b sind Diagramme zu simulierten Vergleichen zwischen einem Motor mit einer herkömmlichen PID-basierten EGR-Steuereinrichtung und einem Motor mit einer EGR-Steuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für einen Stufenübergangszustand (4a) und einen Quasi-Dauerzustand (4b) gezeigt. Wie gezeigt, erhöht die vorliegende Erfindung allgemein die Übergangszustandsreaktion und/oder reduziert einer Steueroszillation.
  • In 5 ist ein schematisches Diagramm zu einem System 500 zum Erzeugen eines VGT-Befehlssignals (d.h. VGTcmd) gemäß wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das System 400 kann vorzugsweise in Verbindung mit dem oben mit Bezug auf 1 und 2 beschriebenen Motor 10 und/oder einen anderen entsprechenden Motor implementiert werden, um die Entwurfskriterien einer bestimmten Anwendung zu erfüllen.
  • Das Wunschdruckverhältnismodul 502 empfängt allgemein einen Satz von Motorparametern, die ein oder mehrere Signale (z.B. elektronische Signale, Impulse usw.) in Entsprechung zu einer gewünschten Einlassmassenflussrate (d.h. Mintake_des), einer gewünschten EGR-Massenflussrate (d.h. Megr_des) und/oder ähnlichem (z.B. ENG_params) enthalten kann. Allgemein erzeugt das Modul 502 ein gewünschtes Turbinendruckverhältnissignal (d.h. PR_des) in Reaktion auf ein oder mehrere Signale. Das Modul 502 gibt allgemein das Signal PR_des an das VGT-Positionsmodul 504 aus.
  • Wie gezeigt, kann das Wunschdruckverhältnismodul 502 weiterhin ein Wunscheinlassmassenflussverhältnismodul 510, ein Wunsch-EGR-Massenflussverhältnismodul 512 und/oder einen Max-Komparator 514 umfassen. In wenigstens einer Ausführungsform verwendet das Modul 502 Submodule 510 und 512, um jeweils ein erstes Turbinendruckverhältnis (d.h. PRintake_des) in Entsprechung zu der gewünschten Einlassmassenflussrate und ein zweites Turbinendruckverhältnis (d.h. PRegr_des) in Entsprechung zu der gewünschten EGR-Massenflussrate zu bestimmen.
  • Allgemein kann das erste Turbinendruckverhältnis PRintake_des unter Verwendung der folgenden Sofort-Turbinenleistungsausgleichsgleichung (2) bestimmt werden:
    Figure 00200001
  • Entsprechend kann das zweite Turbinendruckverhältnis Pregr_des unter Verwendung der folgenden EGR-Massenflussratengleichung (3) bestimmt werden:
    Figure 00200002
  • In einer Ausführungsform mit den Submodulen 510 und 512 kann das Modul 502 den Komparator 514 verwenden, um PR_des gleich oder größer PRintake_des und PRegr_des zu setzen. Durch das Setzen von PR_des gleich oder größer PRintake_des und PRegr_des kann ein umgekehrter EGR-Fluss reduziert oder beseitigt werden.
  • Das VGT-Positionsmodul 504 empfängt allgemein einen Satz von Eingaben, der das Signal PR_des und/oder eine tatsächliche Einlassmassenflussrate (d.h. Mintake_act) enthalten kann. Das Modul 504 kann ein VGT-Befehlssignal (d.h. VGTcmd) unter Verwendung von PR_des, Mintake_act und eines VGT-Positionsmodells erzeugen. In einer Ausführungsform kann das VGT-Positionsmodell die Kurve von 6 umfassen. Es kann jedoch auch eine andere Wertetabelle (d.h. Nachschlagetabelle), eine Kurve, ein Algorithmus und/oder ein mathematisches Modell implementiert werden, um die Entwurfskriterien einer bestimmten Anwendung zu erfüllen. Das Modul 504 kann das Signal VGTcmd zu dem Optimierungsmodul 506 ausgeben.
  • Das Optimierungsmodul 506 empfängt allgemein das Signal VGTcmd und bestimmt, wann VGTcmd ein Einlassmassenflusskriterium und/oder ein Turbinenleistungskriterium verletzt. In wenigstens einer Ausführungsform umfasst das Einlassmassenflusskriterium die folgenden Gleichungen (4) und (5):
    Figure 00210001
  • Entsprechend umfasst in wenigstens einer Ausführungsform das Turbinenleistungskriterium die folgenden Gleichungen (6) und (7)
    Figure 00220001
  • Das Modul 506 modifiziert allgemein das VGT-Befehlssignal VGTcmd, um den Einlassmassenfluss zu erhöhen, wenn VGTcmd das Einlassmassenflusskriterium und/oder das Turbinenleistungskriterium verletzt (d.h. dem Kriterium nicht entspricht usw.) (z.B. werden die Gleichungen 4, 5, 6 oder 7 verletzt). Das Modul 506 gibt allgemein das Signal VGTcmd oder das modifizierte Signal VGTcmd' an den VGT 17 aus.
  • Es ist zu beachten, dass die Steuerung der Funktionen der Module 502, 504, 506, 510, 512 und 514 des Systems 500 in eine einzelne Steuereinrichtung bzw. andere logische Einrichtung wie in 2 gezeigt integriert werden können. Alternativ hierzu kann die Steuerung der Funktionen auf eine Vielzahl von Steuereinrichtungen und/oder andere Einrichtungen verteilt werden. Allgemein können Ein- und Ausgaben empfangen und zwischen Steuereinrichtungen und/oder anderen logischen Einrichtungen über ein Netzwerk, dedizierte Kommunikationsdrähte und/oder ähnliches weitergeleitet werden.
  • In 6 ist eine Turbinenmassenflusstabelle 600 für einen Hochleistungsmotor vorgesehen. In wenigstens einer Ausführungsform kann eine dreidimensionale (d.h. drei Variablen umfassende) Turbinenmassenflussratentabelle 600 als ein VGT-Positionsmodell implementiert werden.
  • Das Diagramm von 7 zeigt einen simulierten Vergleich zwischen einem Motor mit einer herkömmlichen PID-basierten VGT-Steuereinrichtung (z.B. mit Kurven 702 und 704) und einem Motor mit einer VGT-Steuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (z.B. mit einer Kurve 706) für einen Stufenübergangszustand. Wie gezeigt, erhöht die vorliegende Erfindung allgemein die Reaktion auf einen Übergangszustand und/oder reduziert eine Steueroszillation.
  • In 8 ist ein Flussdiagramm zu einem Verfahren 800 zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit einem Abgasrezirkulationsventil gezeigt, das in Reaktion auf ein EGR-Ventilbefehlssignal gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gesteuert wird. Das Verfahren 800 kann vorteilhaft in Verbindung mit dem weiter oben mit Bezug auf 1 und 2 beschriebenen Motor 10 und/oder einem anderen entsprechenden System (z.B. dem weiter oben mit Bezug auf 3 beschriebenen System 300) bzw. Verfahren implementiert werden, um die Entwurfskriterien einer bestimmten Anwendung zu erfüllen. Insbesondere wird das Verfahren 800 allgemein durch eine logische Einrichtung wie etwa die Steuereinrichtung 22 ausgeführt. Das Verfahren 800 umfasst allgemein eine Vielzahl von Blöcken oder Schritten, die aufeinander folgend ausgeführt werden können. Dem Fachmann sollte deutlich sein, dass die in 8 gezeigte Reihenfolge der Blöcke/Schritte beispielhaft ist und dass die Reihenfolge von einem oder mehreren der Blöcke/Schritte innerhalb des Erfindungsumfangs modifiziert werden kann. Außerdem können die Blöcke/Schritte des Verfahrens 800 in wenigstens einer nicht-seriellen (oder nicht sequentiellen) Reihenfolge ausgeführt werden und es können einer oder mehrere Blöcke/Schritte ausgelassen werden, um die Entwurfskriterien einer bestimmten Anwendung zu erfüllen. Weiterhin können zwei oder mehr der Blöcke/Schritte des Verfahrens 800 parallel zueinander ausgeführt werden. Der Schritt 802 stellt allgemeinen einen Eintrittspunkt in das Verfahren 800 dar.
  • In Schritt 804 kann eine gewünschte EGR-Massenflussrate (z.B. Megr_des bestimmt werden. Allgemein kann die gewünschte EGR-Massenflussrate unter Verwendung einer geeigneten Technik bestimmt werden, um die Entwurfskriterien einer bestimmten Anwendung zu erfüllen. Von Schritt 804 schreitet das Verfahren 800 allgemein zu Schritt 806 fort.
  • In Schritt 806 kann eine tatsächliche EGR-Massenflussrate (z.B. Megr_act) bestimmt werden. Allgemein kann die tatsächliche EGR-Massenflussrate unter Verwendung einer entsprechenden Technik bestimmt werden, um die Entwurfskriterien einer bestimmten Anwendung zu erfüllen. Von Schritt 806 schreitet das Verfahren 800 allgemein zu Schritt 808 fort.
  • In Schritt 808 kann ein gewünschter EGR-Ventilausgabekoeffizient (z.B. DISC_des) wenigstens teilweise auf der Basis eines Satzes von Motorparametern erzeugt werden. In wenigstens einer Ausführungsform kann der Satz von Motorparametern einen in dem weiter unten ausführlicher beschriebenen Schritt 816 bestimmten tatsächlichen EGR- Ventilausgabekoeffizienten, die gewünschte EGR-Massenflussrate und/oder die tatsächliche EGR-Massenflussrate umfassen. In wenigstens einer Ausführungsform kann der gewünschte EGR-Ventilausgabekoeffizient unter Verwendung des folgenden mathematischen Modells erzeugt werden, wobei DISC_des der gewünschte EGR-Ventilausgabekoeffizient ist, DISC_act der tatsächliche EGR-Ventilausgabekoeffizient ist, Megr_act die tatsächliche EGR-Massenflussrate ist und Megr_des die gewünschte EGR-Massenflussrate ist:
    Figure 00250001
  • Von Schritt 808 schreitet das Verfahren 800 allgemein zu Schritt 810 fort.
  • In Schritt 810 kann ein EGR-Ventilbefehlssignal (z.B. EGRcmd) unter Verwendung des gewünschten EGR-Ventilausgabekoeffizienten und eines Ausgabekoeffizienten-/EGR-Ventilpositionsmodells erzeugt werden. Allgemein kann das Ausgabekoeffizient/EGR-Ventilpositionsmodell ein geeigneter Mechanismus zum Beschreiben einer Beziehung (d.h. Korrespondenz) zwischen einem Ausgabekoeffizienten und einer EGR-Ventilposition wie etwa eine Nachschlagetabelle und/oder ein mathematischer Algorithmus sein. Von Schritt 810 schreitet das Verfahren 800 allgemein zu den Schritten 812 und 814 fort.
  • In Schritt 812 kann das EGR-Ventilbefehlssignal an ein EGR-Ventil (z.B. 66) übertragen (d.h. ausgegeben, gesendet, geleitet, usw.) werden.
  • In Schritt 814 kann eine EGR-Ventilposition (z.B. EGRposit) unter Verwendung einer entsprechenden Technik bestimmt werden, um die Entwurfskriterien einer bestimmten Anwendung zu erfüllen. In wenigstens einer Ausführungsform kann die EGR-Ventilposition unter Verwendung eines EGR-Ventilbefehlssignals und eines EGR-Ventilverzögerungsmoduls (z.B. 306) bestimmt werden. Allgemein kann das EGR-Ventilverzögerungsmodell ein geeigneter Mechanismus zum Beschreiben einer Beziehung (d.h. Korrespondenz) zwischen einem EGR-Ventilbefehlssignal und einer Position des EGR-Ventils wie etwa eine Nachschlagetabelle und/oder ein mathematischer Algorithmus sein. In einer derartigen Ausführungsform kann die aktuelle Position des EGR-Ventils dem EGR-Ventilbefehlssignal zu einem vorhergehenden Zeitpunkt t-t_lag entsprechen, wobei t den aktuellen Zeitpunkt wiedergibt und t_lag die EGR-Ventil-Betätigungsverzögerungszeit wiedergibt. In wenigstens einer anderen Ausführungsform kann die EGR-Ventilposition unter Verwendung eines Sensors (z.B. 80) bestimmt werden, der mit dem EGR-Ventil verbunden ist. Von Schritt 814 schreitet das Verfahren allgemein zu Schritt 816 fort.
  • In Schritt 816 kann ein tatsächlicher EGR-Ventilausgabekoeffizient (z.B. DISC_act) wenigstens teilweise auf der Basis der EGR-Ventilposition und/oder des EGR-Ventilpositions-/Ausgabekoeffizientenmodells bestimmt werden. Allgemein kann das EGR-Ventilpositions-/Ausgabekoeffizientenmodell ein geeigneter Mechanismus zum Beschreiben einer Beziehung (d.h. Korrespondenz) zwischen einer EGR-Ventilposition und einem Ausgabekoeffizienten wie etwa eine Nachschlagetabelle und/oder ein mathematischer Algorithmus sein. In wenigstens einer Ausführungsform ist das EGR-Ventilpositions-/Ausgabekoeffizientenmodell identisch mit dem Ausgabekoeffizienten-/EGR-Ventilpositionsmodell, das zuvor in Verbindung mit Schritt 810 beschrieben wurde. Von Schritt 816 aus kann das Verfahren 800 abschließen oder zu Schritt 804 zurückkehren, um wiederholt zu werden.
  • In 9 ist ein Flussdiagramm zu einem Verfahren 900 zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit einem Turbolader mit variabler Geometrie gezeigt, der in Reaktion auf ein VGT-Befehlssignal gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrieben wird. Das Verfahren 900 kann vorteilhaft in Verbindung mit dem weiter oben mit Bezug auf 1 und 2 beschriebenen Motor 10 und/oder einem anderen entsprechenden System (z.B. dem weiter oben mit Bezug auf 5 beschriebenen System 500) bzw. Verfahren (z.B. dem weiter oben mit Bezug auf 8 beschriebenen Verfahren 800, dem mit Bezug auf 10 beschriebenen Verfahren 950) implementiert werden, um die Entwurfskriterien einer bestimmten Anwendung zu erfüllen. Insbesondere wird das Verfahren 900 allgemein durch eine logische Einrichtung wie etwa die Steuereinrichtung 22 durchgeführt. Das Verfahren 900 umfasst allgemein eine Vielzahl von Blöcken oder Schritten, die seriell durchgeführt werden können. Wie dem Fachmann deutlich sein sollte, ist die in 9 gezeigte Reihenfolge der Blöcke/Schritte beispielhaft, wobei die Reihenfolge der Blöcke/Schritte innerhalb des Erfindungsumfangs variiert werden kann. Außerdem können die Blöcke/Schritte des Verfahrens 900 in wenigstens einer nicht-seriellen (oder nicht-sequentiellen) Reihenfolge ausgeführt werden, wobei auch einer oder mehrere Blöcke/Schritte ausgelassen werden können, um die Entwurfskriterien einer bestimmten Anwendung zu erfüllen. Weiterhin können zwei oder mehr Blöcke/Schritte des Verfahrens 900 parallel zueinander ausgeführt werden. Der Schritt 902 stellt allgemein einen Eintrittspunkt in das Verfahren 900 dar.
  • In Schritt 904 kann ein gewünschtes Turbinendruckverhältnis (z.B. PR_des) wenigstens teilweise auf der Basis eines Satzes von Motorparametern (z.B. ENG_params, Mintake_des, Megr_des usw.) erzeugt werden. In wenigstens einer Ausführungsform kann das gewünschte Turbinendruckverhältnis unter Verwendung des Verfahrens 950 bestimmt werden, das im Detail mit Bezug auf 10 beschrieben wird. Das gewünschte Turbinendruckverhältnis kann jedoch auch unter Verwendung einer anderen geeigneten Technik bestimmt werden, um die Entwurfskriterien einer bestimmten Anwendung zu erfüllen. Von Schritt 904 schreitet das Verfahren 900 allgemein zu Schritt 906 fort.
  • In Schritt 906 kann ein VGT-Befehlssignal (z.B. VGTcmd) erzeugt werden. In wenigstens einer Ausführungsform kann das VGT-Befehlssignal unter Verwendung eines VGT-Positionsmodells erzeugt werden. Das VGT-Positionsmodell kann einen Satz von Eingaben aufweisen, wobei der Satz von Eingaben das gewünschte Turbinendruckverhältnis und eine tatsächliche Einlassmassenflussrate (z.B. Mintake_act) umfasst. Das VGT-Befehlssignal kann jedoch auch unter Verwendung eines geeigneten VGT-Positionsmodells (z.B. einer Nachschlagetabelle, eines mathematischen Algorithmus, einer dreidimensionalen Nachschlagetabelle und/oder ähnlichem) erzeugt werden, um die Entwurfskriterien einer bestimmten Anwendung zu erfüllen. Von dem Schritt 906 schreitet das Verfahren allgemein zu dem Schritt 908 fort.
  • In Schritt 908 kann das VGT-Befehlssignal optimiert (d.h. modifiziert, verändert usw.) werden, bevor das VGT-Befehlssignal zu dem VGT (z.B. 17) übertragen wird. Das Optimieren des VGT-Befehlssignals umfasst allgemein das Bestimmen, wann das VGT-Befehlssignal ein Einlassmassenflusskriterium und/oder ein Turbinenleistungskriterium verletzt. In wenigstens einer Ausführungsform können die weiter oben genannten Gleichungen (4) und (5) als Einlassmassenflusskriterium implementiert werden. In wenigstens einer anderen Ausführungsform können die weiter oben genannten Gleichungen (6) und (7) als Turbinenleistungskriterium implementiert werden. Es kann jedoch ein beliebiges, geeignetes Einlassmassenflusskriterium und/oder Turbinenleistungskriterium implementiert werden, um die Entwurfskriterien einer bestimmten Anwendung zu erfüllen. Das VGT-Befehlssignal wird allgemein modifiziert, um den Einlassmassenfluss zu erhöhen, wenn das VGT-Befehlssignal das Einlassmassenflusskriterium und/oder das Turbinenleistungskriterium verletzt (d.h. demselben nicht entspricht usw.). Von Schritt 908 schreitet das Verfahren 900 allgemein zu Schritt 910 fort.
  • In Schritt 910 kann das VGT-Befehlssignal (d.h. VGTcmd) oder das modifizierte VGT-Befehlssignal (d.h. VGTcmd') zu einem VGT (z.B. 17) übertragen (d.h. ausgegeben, gesendet, geleitet usw.) werden. Von dem Schritt 910 aus kann das Verfahren 900 abschließen oder zu Schritt 904 zurückkehren, um wiederholt zu werden.
  • In 10 ist ein Flussdiagramm zu einem Verfahren 950 zum Erzeugen eines gewünschten Turbinendruckverhältnisses (z.B. PR_des) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Verfahren 950 kann vorteilhaft in Verbindung mit dem weiter oben mit Bezug auf 1 und 2 beschriebenen Motor 10 und/oder einem entsprechenden anderen System (z.B. dem weiter oben mit Bezug auf 2 beschriebenen System 500) oder Verfahren (z.B. dem weiter oben mit Bezug auf 8 beschriebenen Verfahren 800, dem weiter oben mit Bezug auf 9 beschriebenen Verfahren 900) implementiert werden, um die Entwurfskriterien einer bestimmten Anwendung zu erfüllen. Insbesondere wird das Verfahren 950 allgemein durch eine logische Einrichtung wie etwa die Steuereinrichtung 22 ausgeführt. Das Verfahren 950 umfasst allgemein eine Vielzahl von Blöcken oder Schritten, die seriell ausgeführt werden können. Dem Fachmann sollte deutlich sein, dass die in 10 gezeigte Reihenfolge der Blöcke/Schritte beispielhaft ist und dass die Reihenfolge von einem oder mehreren Blöcken/Schritten innerhalb des Erfindungsumfangs modifiziert werden kann. Außerdem können die Blöcke/Schritte des Verfahrens 950 in wenigstens einer nicht-seriellen (oder nicht-sequentiellen) Reihenfolge ausgeführt werden und können einer oder mehrere Blöcke/Schritte ausgelassen werden, um die Entwurfskriterien einer bestimmten Anwendung zu erfüllen. Entsprechend können auch zwei oder mehr der Blöcke/Schritte des Verfahrens 950 parallel zueinander ausgeführt werden. Der Schritt 952 stellt allgemein einen Eintrittspunkt in das Verfahren 950 dar.
  • In Schritt 954 kann eine gewünschte Einlassmassenflussrate (z.B. Mintake_des) bestimmt werden. Allgemein kann die gewünschte Einlassmassenflussrate unter Verwendung einer geeigneten Technik bestimmt werden, um die Entwurfskriterien einer bestimmten Anwendung zu bestimmen. Von Schritt 954 schreitet das Verfahren 950 allgemein zu Schritt 956 fort.
  • In Schritt 956 kann eine gewünschte EGR-Massenflussrate (z.B. Megr_des) bestimmt werden. Allgemein kann die gewünschte EGR-Massenflussrate unter Verwendung einer geeigneten Technik bestimmt werden, um die Entwurfskriterien einer bestimmten Anwendung zu erfüllen. Von Schritt 956 schreitet das Verfahren 950 allgemein zu Schritt 958 fort.
  • In Schritt 958 können eine Anzahl von zusätzlichen Motorparametern (ENG_params) unter Verwendung einer geeigneten Technik bestimmt werden, um die Entwurfskriterien einer bestimmten Anwendung zu erfüllen. Von Schritt 958 schreitet das Verfahren 950 allgemein zu Schritt 960 fort.
  • In Schritt 960 kann ein erstes Turbinendruckverhältnis (z.B. PRintake_des) in Entsprechung zu einer gewünschten Einlassmassenflussrate erzeugt werden. Allgemein kann das erste Turbinendruckverhältnis unter Verwendung einer geeigneten Technik bestimmt werden, um die Entwurfskriterien einer bestimmten Anwendung zu erfüllen. Von Schritt 960 schreitet das Verfahren 950 allgemein zu Schritt 962 fort.
  • In Schritt 962 kann ein zweites Turbinendruckverhältnis (z.B. PRegr_des) in Entsprechung zu der gewünschten EGR- Massenflussrate erzeugt werden. Allgemein kann das zweite Turbinendruckverhältnis unter Verwendung einer geeigneten Technik bestimmt werden, um die Entwurfskriterien einer bestimmten Anwendung zu erfüllen. Von Schritt 962 schreitet das Verfahren 950 allgemein zu dem Entscheidungsblock 964 fort.
  • In dem Entscheidungsblock 964 kann ein Komparator (z.B. 514) die relative Beziehung zwischen dem ersten und dem zweiten Turbinendruckverhältnis bestimmen. Das gewünschte Turbinendruckverhältnis wird in den Blöcken 966 und 968 allgemein gleich dem größeren ersten oder zweiten Turbinendruckverhältnis gesetzt. In wenigstens einer Ausführungsform kann durch das Setzen des gewünschten Turbinendruckverhältnisses gleich dem größeren ersten oder zweiten Turbinendruckverhältnis ein umgekehrter EGR-Fluss reduziert und/oder beseitigt werden.
  • Der Schritt 970 stellt allgemein einen Austrittspunkt aus dem Verfahren 950 dar. In wenigstens einer Ausführungsform kann der Schritt 970 einen Eintrittspunkt in das Verfahren 900 darstellen (z.B. zu dem Schritt 902).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die hier beschriebenen Verfahren als Programm implementiert werden, die auf einem Prozessor wie etwa einem Computerprozessor ausgeführt werden. Außerdem können dedizierte Hardwareimplementierungen wie etwa anwendungsspezifische integrierte Schaltungen, programmierbare logische Anordnungen und andere Hardwareeinrichtungen entwickelt werden, um die hier beschriebenen Verfahren zu implementieren.
  • Es ist weiterhin zu beachten, dass die hier beschriebenen Programmimplementierungen der vorliegenden Erfindung optional auf einem greifbaren Speichermedium wie etwa magnetischen, magnetooptischen oder anderem festen Medium gespeichert werden können. Ein Dateianhang zu einer E-Mail oder ein anders Informationsarchiv bzw. ein Satz von derartigen Archiven kann als Distributionsmedium verwendet werden, das einem greifbaren Speichermedium äquivalent ist. Dementsprechend kann die Erfindung durch ein greifbares Speichermedium oder ein Distributionsmedium realisiert werden, wobei es sich um aus dem Stand der Technik bekannte oder zukünftige Medien handeln kann, auf denen Programmimplementierungen gespeichert werden können.
  • Es wurden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben und gezeigt, wobei die Erfindung jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist. Die Beschreibung ist beispielhaft und nicht einschränkend aufzufassen, wobei verschiedene Änderungen an den Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.

Claims (20)

  1. Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors, wobei der Motor ein Abgasrezirkulationsventil (EGR-Ventil) umfasst, das in Reaktion auf ein EGR-Ventilbefehlssignal betrieben wird, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Erzeugen eines gewünschten EGR-Ventilausgabekoeffizienten wenigstens teilweise auf der Basis eines Satzes von Motorparametern, Erzeugen des EGR-Ventilbefehlssignals unter Verwendung des gewünschten EGR-Ventilausgabekoeffizienten und eines Ausgabekoeffizienten-/EGR-Ventilpositionsmodells, und Übertragen des EGR-Ventilbefehlssignals zu dem EGR-Ventil.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch folgende Schritte: Bestimmen einer gewünschten EGR-Massenflussrate, und Bestimmen einer tatsächlichen EGR-Massenflussrate, wobei der Satz von Motorparametern die gewünschte EGR-Massenflussrate und die tatsächliche EGR-Massenflussrate umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch folgende Schritte: Bestimmen der EGR-Ventilposition, und Bestimmen des tatsächlichen EGR-Ventilausgabekoeffizienten wenigstens teilweise auf der Basis der EGR-Ventilposition, wobei der Satz von Motorparametern den tatsächlichen EGR-Ventilausgabekoeffizienten umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der tatsächliche EGR-Ventilausgabekoeffizient unter Verwendung der EGR-Ventilposition und eines EGR-Ventilpositions-/Ausgabekoeffizientenmodells einschließlich einer Nachschlagetabelle bestimmt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der tatsächliche EGR-Ventilausgabekoeffizient unter Verwendung der EGR-Ventilposition und eines EGR-Ventilpositions-/Ausgabekoeffizientenmodells einschließlich eines mathematischen Algorithmus bestimmt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die EGR-Ventilposition unter Verwendung eines mit dem EGR-Ventil verbundenen Sensors bestimmt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die EGR-Ventilposition unter Verwendung des EGR-Ventilbefehlssignals und eines EGR-Ventilverzögerungsmodells bestimmt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgabekoeffizienten-/EGR-Ventilspositionsmodell eine Nachschlagetabelle umfasst.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgabekoeffizienten-/EGR-Ventilpositionsmodell einen mathematischen Algorithmus umfasst.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gewünschte EGR-Ventilausgabekoeffizient unter Verwendung der folgenden Gleichung erzeugt wird:
    Figure 00360001
    wobei DISC_des der gewünschte EGR-Ventilausgabekoeffizient ist, DISC_act ein tatsächlicher EGR-Ventilausgabekoeffizient ist, Megr_act eine tatsächliche EGR-Massenflussrate ist und Megr_des eine gewünschte EGR-Massenflussrate ist.
  11. Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors, wobei der Motor einen Turbolader mit variabler Geometrie (VGT) umfasst, der in Reaktion auf ein VGT-Befehlssignal betrieben wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erzeugen eines gewünschten Turbinendruckverhältnisses wenigstens teilweise auf der Basis eines Satzes von Motorparametern, Erzeugen des VGT-Befehlssignals unter Verwendung eines VGT-Positionsmodells mit einem Satz von Eingaben, wobei der Satz von Eingaben das gewünschte Turbinendruckverhältnis und eine tatsächliche Einlassmassenflussrate umfasst, und Übertragen des VGT-Befehlssignals an den VGT.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Erzeugen des gewünschte Turbinendruckverhältnisses die folgenden Teilschritte umfasst: Erzeugen eines ersten Turbinendruckverhältnisses in Entsprechung zu einer gewünschten Einlassmassenflussrate, Erzeugen eines zweiten Turbinendruckverhältnisses in Entsprechung zu einer gewünschten EGR-Massenflussrate, und Setzen des gewünschten Turbinendruckverhältnisses gleich oder größer dem ersten oder zweiten Turbinendruckverhältnis.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, weiterhin gekennzeichnet durch einen Schritt zum Optimieren des VGT-Befehlssignals vor dem Übertragen des VGT-Befehlssignals an den VGT.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Optimieren des VGT-Befehlssignals weiterhin folgende Teilschritte umfasst: Bestimmen, wann das VGT-Befehlssignal ein Einlassmassenflusskriterium und/oder ein Turbinenleistungskriterium verletzt, und Modifizieren des VGT-Befehlssignals, um den Einlassmassenfluss zu erhöhen, wenn das VGT-Befehlssignal das Einlassmassenflusskriterium und/oder das Turbinenleistungskriterium verletzt.
  15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das VGT-Positionsmodell eine Nachschlagetabelle und/oder einen mathematischen Algorithmus umfasst.
  16. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das VGT-Positionsmodell eine dreidimensionale Nachschlagetabelle umfasst.
  17. Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors, wobei der Motor einen Turbolader mit variabler Geometrie (VGT) umfasst, der in Reaktion auf ein VGT-Befehlssignal betrieben wird, und wobei der Motor weiterhin ein Abgasrezirkulationsventil (EGR-Ventil) umfasst, das in Reaktion auf ein EGR-Ventilbefehlssignal betrieben wird, um Abgas zu einem Motoreinlasskrümmer zurückzuführen, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen eines Satzes von Motorparametern, die eine gewünschte EGR-Massenflussrate, eine tatsächliche EGR-Massenflussrate, eine gewünschte Einlassmassenflussrate und eine tatsächliche Einlassmassenflussrate umfassen, Erzeugen eines gewünschten EGR-Ventilausgabekoeffizienten und eines gewünschten Turbinendruckverhältnisses wenigstens teilweise auf der Basis von einem oder mehreren Mitgliedern des Satzes von Motorparametern, Erzeugen des EGR-Ventilbefehlssignals unter Verwendung des gewünschten EGR-Ventilausgabekoeffizienten und eines Ausgabekoeffizienten-/EGR-Ventilpositionsmodells, Erzeugen des VGT-Befehlssignals unter Verwendung des gewünschten Turbinendruckverhältnisses, der tatsächlichen Einlassmassenflussrate und eines VGT-Positionsmodells, Übertragen des EGR-Ventilbefehlssignals an das EGR-Ventil, und Übertragen des VGT-Befehlssignals an den VGT.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgabekoeffizienten-/EGR-Ventilpositionsmodell eine Nachschlagetabelle umfasst.
  19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgabekoeffizienten-/EGR-Ventilpositionsmodell einen mathematischen Algorithmus umfasst.
  20. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der gewünschte EGR-Ventilausgabekoeffizient unter Verwendung der folgenden Gleichung erzeugt wird:
    Figure 00390001
    wobei DISC_des der gewünschte EGR-Ventilausgabekoeffizient ist, DISC_act ein tatsächlicher EGR-Ventilausgabekoeffizient ist, Megr_act die tatsächliche EGR-Massenflussrate ist und Megr_des die gewünschte EGR-Massenflussrate ist.
DE102007011651A 2006-03-10 2007-03-09 Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors unter Verwendung einer modellbasierten VGT/EGR-Steuerung Withdrawn DE102007011651A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/372,927 2006-03-10
US11/372,927 US7320219B2 (en) 2006-03-10 2006-03-10 Method for controlling an internal combustion engine using model based VGT/EGR control

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102007011651A1 true DE102007011651A1 (de) 2007-09-13

Family

ID=38336274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007011651A Withdrawn DE102007011651A1 (de) 2006-03-10 2007-03-09 Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors unter Verwendung einer modellbasierten VGT/EGR-Steuerung

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7320219B2 (de)
DE (1) DE102007011651A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008041876B4 (de) 2007-09-20 2019-05-29 Denso Corporation Ventilöffnungs- und Schliesssteuergerät

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080078176A1 (en) * 2006-10-02 2008-04-03 International Engine Intellectual Property Company Strategy for control of recirculated exhaust gas to null turbocharger boost error
US8640459B2 (en) * 2009-10-23 2014-02-04 GM Global Technology Operations LLC Turbocharger control systems and methods for improved transient performance
FR2956166B1 (fr) * 2010-02-05 2012-02-03 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede de desensibilisation de la boucle d'admission d'air d'un moteur thermique aux perturbations de la boucle egr
US20120023932A1 (en) * 2010-07-28 2012-02-02 Gm Global Technology Operations, Inc. System and method for calculating a vehicle exhaust manifold pressure
US8931272B2 (en) * 2010-10-29 2015-01-13 Ford Global Technologies, Llc Method and system for limiting output of a boosted engine
US8959913B2 (en) * 2011-09-15 2015-02-24 General Electric Company Systems and apparatus for transferring fluid flow
US8938962B2 (en) 2012-01-31 2015-01-27 Caterpillar Inc. Exhaust system
US10161345B2 (en) 2016-01-15 2018-12-25 Achates Power, Inc. Control of airflow in a uniflow-scavenged, two-stroke cycle, opposed-piston engine during transient operation
US9957901B2 (en) 2016-01-15 2018-05-01 Achates Power, Inc. Fuel limiter for a uniflow-scavenged, two-stroke cycle, opposed-piston engine
US9926867B1 (en) 2016-12-06 2018-03-27 Achates Power, Inc. Maintaining EGR flow in a uniflow-scavenged, two-stroke cycle, opposed-piston engine
WO2019059935A1 (en) * 2017-09-23 2019-03-28 Volvo Truck Corporation METHOD FOR MEASURING EXHAUST GAS RECIRCULATION FLOW IN MOTOR SYSTEM AND EMISSION CONTROL IN ENGINE SYSTEM, AND MOTOR SYSTEM

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6035640A (en) * 1999-01-26 2000-03-14 Ford Global Technologies, Inc. Control method for turbocharged diesel engines having exhaust gas recirculation
US6076353A (en) * 1999-01-26 2000-06-20 Ford Global Technologies, Inc. Coordinated control method for turbocharged diesel engines having exhaust gas recirculation
US6134889A (en) * 1999-04-28 2000-10-24 Detroit Diesel Corporation Variable geometry turbocharging system and method
US6305167B1 (en) * 2000-03-31 2001-10-23 Detroit Diesel Corporation Method of controlling an engine with an EGR system
US6347519B1 (en) * 2000-03-31 2002-02-19 Detroit Diesel Corporation System and method for measuring recirculated exhaust gas flow in a compression-ignition engine
US6363922B1 (en) * 2000-10-11 2002-04-02 Detroit Diesel Corp Exhaust gas recirculation pressure differential sensor error compensation
US6460522B1 (en) * 2000-12-15 2002-10-08 Detroit Diesel Corporation Method and apparatus for controlling engine exhaust gas recirculation
US6408834B1 (en) * 2001-01-31 2002-06-25 Cummins, Inc. System for decoupling EGR flow and turbocharger swallowing capacity/efficiency control mechanisms
US6401457B1 (en) * 2001-01-31 2002-06-11 Cummins, Inc. System for estimating turbocharger compressor outlet temperature
US6604361B2 (en) * 2001-11-26 2003-08-12 Ford Global Technologies, Llc Method and system for operating an engine having a turbocharger with at least two discrete positions and exhaust gas recirculation (EGR)
US6785604B2 (en) * 2002-05-15 2004-08-31 Caterpillar Inc Diagnostic systems for turbocharged engines
US6820600B1 (en) * 2002-09-19 2004-11-23 Detroit Deisel Corporation Method for controlling an engine with an EGR system
US6866030B1 (en) * 2004-01-26 2005-03-15 Detroit Diesel Corporation Model based exhaust gas recirculation control algorithm
US7007472B2 (en) * 2004-02-10 2006-03-07 Cummins, Inc. System for limiting turbocharger rotational speed
US7117078B1 (en) * 2005-04-22 2006-10-03 Gm Global Technology Operations, Inc. Intake oxygen estimator for internal combustion engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008041876B4 (de) 2007-09-20 2019-05-29 Denso Corporation Ventilöffnungs- und Schliesssteuergerät

Also Published As

Publication number Publication date
US7320219B2 (en) 2008-01-22
US20070209362A1 (en) 2007-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007011651A1 (de) Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors unter Verwendung einer modellbasierten VGT/EGR-Steuerung
DE102007061468A1 (de) Tabellen-basierte Echtzeitschätzung von Dieselmotoremissionen
DE102005015609B4 (de) Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine
DE102011122506B4 (de) Steuerung von agr-system, luftdrosselsystem und ladesystem für verbrennungsmotoren
DE102017214230B4 (de) Zweistufiges Luftladesystem und Verfahren zum Steuern desselben
DE102012200788B4 (de) Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Kompressors
DE102011016517B4 (de) Steuermodul zum Verringern einer Turboverzögerung bei einem Verbrennungsmotor
DE102005047820A1 (de) Virtuelle Messung der Kompressorauslasstemperatur für den Schutz eines Ladeluftkühlers gegen Überhitzung
DE60012855T2 (de) Koordinierte Ventilsteuerung und Drosselklappensteuerung zur Steuerung der Ansaugluftmenge
DE10329763A1 (de) Koordinierte Regelung einer elektronischen Drosselklappe und eines Turboladers mit variabler Geometrie in ladedruckverstärkten und stöchiometrisch betriebenen Ottomotoren
DE102016123833A1 (de) System und Verfahren zur Bestimmung von Sollstellgliedwerten eines Motors unter Verwendung von Model Predictive Control, um Sollvorgaben im Hinblick auf Emissionen und Fahreigenschaften zu erfüllen und die Kraftstoffeffizienz zu maximieren
DE102015119363A1 (de) Verfahren zur modellbasierten steuerung von agr, frischluftmassenströmung und ladedruck mit mehreren variablen für verkleinerte aufgeladene motoren
DE102012207124B4 (de) Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, Einrichtung zur Steuerung- und/oder Regelung einer Brennkraftmaschine, Brennkraftmaschine und Verwendung der Einrichtung zum Betrieb einer Brennkraftmaschine
DE102016123830A1 (de) System und verfahren zur bestimmung von sollstellgliedwerten eines motors unter verwendung von model predictive control, während sollvorgaben im hinblick auf emissionen und fahreigenschaften erfüllt werden und die kraftstoffeffizienz maximiert wird
DE102004038810A1 (de) Verfahren und System zum Steuern der Motortemperatur durch eine Motordrosselung
DE102007046563A1 (de) Verfahren und System zum Betreiben eines Dieselmotors unter Verwendung eines sechsdimensionalen empirischen Echtzeitdieselabgasdruckmodells
DE102016215610B4 (de) Steuerung für eine mit einem Superlader ausgestattete Verbrennungskraftmaschine
DE102005058020A1 (de) Verfahren und System zum Steuern der Temperaturen von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor zur Unterstützung der Regeneration eines Partikelfilters
DE112007002267T5 (de) Antriebssystem
DE102007003246B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung von mit AGR ausgestatteten Verbrennungsmotoren
DE112017004234T5 (de) Motordrehmomentausgleich
DE10156704A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Abgasturboladers für Verbrennungskraftmaschinen mit elektrisch unterstütztem Antrieb
DE4024572C2 (de) Registeraufladung für Brennkraftmaschinen in Nutzfahrzeugen
DE60110077T2 (de) Steuerung für eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit elektronisch geregeltem Ansaugluftverdichter
DE60131472T2 (de) Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination

Effective date: 20140311